橋式同心分注技術及其在深斜井中的應用

宋祖廠，劉 揚，蓋旭波，賴學明，李巧偉，竇守進，鄔 楝，張 樂

（1.大港油田公司 采油工藝研究院，天津300280；2.天津萬眾科技發展有限公司，天津300280；3.大港油田公司 采油二廠，河北 黃驊061103）

大港油田屬于典型的多層系、非均質復雜斷塊油藏，主體已進入注水開發中后期，層間矛盾和吸水差異性日益突出，實施分注已成為油田精細開發、提高采收率和水驅動用儲量的主要技術手段［1］。

大港油田的深斜井分布范圍廣，占井比例高，為滿足油田精細注水開發需求，有效挖掘剩余油潛力，提高大港油田深斜井分注技術水平，多年來在深斜井中相繼開展了橋式偏心、壓電控制開關和同心雙管等分注技術研究與試驗［2－5］。但受井深、井斜、地層溫度高、出砂、腐蝕結垢等因素影響，均因投撈測配遇阻遇卡、機電設備可靠性差、投入成本高等原因而未取得實質性突破，導致深斜井分注工藝仍以一級二段地面配水為主，整體分注技術水平和其他油田相比還存在較大差距。

為滿足高溫高壓深斜井井下分注現場迫切需求，逐步解決深斜井分注技術難題，實現分注工藝轉型，開展了橋式同心分注新技術研究與試驗，并取得顯著效果。

1 橋式同心分注技術

橋式同心分注技術是采用測調聯動的方式進行流量測試與調配，通過地面儀器監測流量、壓力等參數，根據實時監測到的數據調整橋式同心配水器水嘴大小直至達到各層配注量。

該工藝技術主要由橋式同心配水器、井下測調儀器和地面控制系統等組成，如圖1所示。井下測調儀器通過支撐臂和調節頭完成與橋式同心配水器的可靠對接，并通過單芯電纜接受地面控制信號及向地面控制系統進行數據傳輸。

圖1 橋式同心分注系統組成

1.1 橋式同心配水器

橋式同心配水器結構組成如圖2，主要技術參數如表1。

1） 結構中的主體上部設計為導向筆尖，起導向和支撐作用；下部與調節套連接部位設計了梯形螺紋，在測調儀的調節頭驅動下調節套帶動內陶瓷套作旋轉和上下移動，從而實現水嘴的無級差調節，避免了地面頻繁更換固定水嘴，測配精度大幅提高，如圖3所示。

圖2 橋式同心配水器結構

表1 橋式同心配水器結構參數

圖3 陶瓷水嘴開啟關閉狀態

2） 可調水嘴關鍵部位采用優質陶瓷－氧化鋯合成材料，耐腐蝕，不結垢，耐沖刷能力強，大幅提高了其耐用性能，如圖4。

3） 在主體出水口兩側設計了橋式通道，保證測調某一層時不影響其他層段注水。

4） 可調工作筒為特殊防砂設計，可以保證水嘴在井下工作期間調節套的傳動部分不會發生因砂卡而堵轉現象。

圖4 陶瓷水嘴

1.2 井下測調儀器

井下測調儀器主要由調節頭、定位爪、控制電機、磁定位、超聲波流量計、扶正器和電纜接頭等組成，如圖5所示，主要技術參數如表2。

圖5 井下測調儀

表2 井下測調儀器主要技術參數

井下測調儀器由測調車通過電纜下入分注管柱中，并與橋式同心配水器對接。根據地質配注要求調節配水器水嘴大小，并進行流量、壓力、溫度等參數測試。設計的磁定位功能能夠通過井下工具對儀器進行準確定位，同時儀器中增加了開臂、收臂、正調、負調、水嘴開度等霍爾器件，能夠對儀器在井下的任何動作狀態進行監測并反饋到地面控制系統中。

1.3 地面控制系統

地面控制系統是地面顯示、控制的裝置（如圖6），技術參數如表3。它通過電纜發出控制信號使測調儀器進行相應的張臂、收臂以及增大或者減小配水器水嘴開度等動作。

圖6 地面控制系統

地面控制系統以曲線和數字的形式實時顯示測調和監測結果，能方便地面測調人員直觀地進行觀察和判斷，并根據當前的流量值隨時對測調動作做出干預性操作。

表3 地面控制器技術參數

1.4 主要技術特點

1） 同心測調，傳遞轉矩大，適用于井斜60°以內和腐蝕結垢的分注井。

2） 配水器中設計的無級差調節結構，1趟電纜作業可以完成全井的水量調配，避免了原來更換、選配水嘴的過程，工作效率大幅提高。

3） 水嘴采用陶瓷－氧化鋯合成材料，調節部分密封保護，耐腐蝕結垢能力較強，可以延長工作有效期。

4） 測調儀器調節任意一級配水器水嘴時，都不影響其他配水器的正常配水。

5） 配套測調聯動技術，測調結果精確，流量地面直讀，可以直接調節到地質需要的配注量。

2 工藝管柱配套

以二級三段分注工藝為例，管柱結構設計為：套保封隔器＋水井雙向錨＋橋式同心配水器＋封隔器＋橋式同心配水器＋封隔器＋橋式同心配水器＋雙球座＋篩管＋絲堵，如圖7所示。

圖7 橋式同心分注管柱結構

3 現場應用

橋式同心分注技術在大港油田深斜井中開展先導試驗以來，已規模實施29口井，并取得顯著成效。配水器最大下入深度3 823m，最大井斜41.9°，最高注水壓力達30MPa，最高地層溫度155℃，水嘴打開試注后測調均1次成功，分層水量測試調配精度達到96%。其中板884－1實現了三級四段井下套保分注，如表4，具體測試調配結果及變化曲線如圖8所示。

表4 橋式同心分注技術應用統計數據（部分井）

圖8 板884－1井分層測試流量曲線

4 結論

1） 橋式同心分注技術有效解決了因井深、井斜、地層溫度高、出砂、腐蝕結垢等因素造成投撈測配遇阻遇卡、調整困難等技術難題，工作效率和測配精度得到顯著提高，同時也降低了投撈測配工作量。

2） 橋式同心分注技術在南部、板橋等油田高溫高壓深斜井應用29口井，施工成功率達到90%以上，分層水量測試調配精度達到96%，試驗井最大井斜41.9°，最大井深3 823m，并實現井下三級四段套保分注，扭轉了多年來高溫高壓深斜井一級二段地面配水分注的不利局面。

3） 現場應用表明：橋式同心分注技術能有效解決高溫高壓深斜井實施井下多級分注的技術難題，并為大港油田高溫高壓深斜井分注工藝技術升級提供技術基礎。

［1］宋祖廠，蓋旭波，劉 揚，等.HRP液壓封隔器性能參數數值模擬研究［J］.石油機械，2011，39（5）：41－44.

［2］劉 揚，晏明晴，杜樹勛，等.井下壓控開關配水技術在大港南部油田的試驗［J］.石油地質與工程，2009，23（4）：97－98.

［3］宋祖廠，劉 揚，蓋旭波，等.地面控制多級分注裝置結構及在深井中的應用［J］.石油礦場機械，2012，41（2）：73－77.

［4］蓋旭波，劉 揚，竇守進，等.大港油田分注難點技術研究與試驗應用［J］.價值工程，2012，291（31）：40－41.

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［6］姜廣彬，劉艷霞，聶文龍，等 .海上雙管注水雙控安全閥研制 與 應 用 ［J］.石 油 礦 場 機 械，2012，41（11）：69－72.

［7］姜廣彬，鄭金中，張國玉，等 .埕島油田3種分層防砂分層注水技術分析［J］.石油礦場機械，2010，39（8）：71－74.