橋式偏心分注管柱電動驗封技術研究與應用

宋祖廠劉 揚蓋旭波賴學明李巧偉王圣磊

（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）

橋式偏心分注管柱電動驗封技術研究與應用

宋祖廠1劉 揚1蓋旭波1賴學明1李巧偉2王圣磊1

（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）

橋式偏心分注管柱驗封通常采用的機械驗封技術存在著井下事故風險高、數據準確性低、工作效率不高等問題，為此開展了橋式偏心分注管柱電動驗封技術研究。該技術通過地面控制系統實時監測的油管壓力和地層壓力的變化曲線確定封隔器密封性能。現場試驗結果表明，該技術可以有效降低橋式偏心分注管柱驗封時驗封儀卡、掉以及密封段破損、脫落等井下事故的風險，驗封結果更加直觀、準確、高效。

分層注水；橋式偏心；封隔器；電動驗封

分注作為解決層間矛盾的主要技術手段，其配套的封隔器如果密封不嚴會導致分注層段不能正常配水、測試資料失真、分注有效期短，影響油田注水開發效果，因此檢驗分注井封隔器的密封性能非常重要［1-2］。

橋式偏心分注工藝是大港油田中北部油田主導分注工藝，其配套的驗封技術主要為機械式驗封［3］，該技術操作簡單，但在一口井逐級驗封時，存在以下主要問題：一是采用鋼絲起下作業，驗封時密封段上下壓差較大，而密封段上下又難以泄壓，上提解封時鋼絲負荷大，現場作業時多次出現鋼絲被拉斷等嚴重事故，且密封段的密封圈也極易拉翻或破損，很難保證坐封可靠性，影響驗封一次成功率；二是井下所測得的數據不能實時直讀，驗封后地面需要數據回放，造成數據準確度低，工作效率不高［4-8］。針對橋式偏心分注管柱配套的驗封技術存在的技術難題，開展了電動驗封技術研究與應用。

1 技術分析

1.1 系統及結構組成

橋式偏心分注管柱電動驗封技術主要包括地面和井下兩個系統。其中地面系統包括地面顯示控制器、電源、編解碼器電路；井下系統在電路方面包括磁定位、編解碼、壓力采集和電機控制功能模塊等。

驗封儀器結構主要由電纜接頭、磁定位、電機、控制系統、傳動絲杠、上（下）壓力計、密封段、定位爪等部分組成，如圖1所示。

圖1 橋式偏心分注管柱電動驗封儀結構

1.2 技術原理

電動驗封儀通過電纜下入井中，通過地面控制器向驗封儀發送指令，電機帶動傳動絲杠上下移動，定位爪打開并和橋式偏心配水器定位槽實現對接定位，然后撐開密封段膠筒，實現密封段在橋式偏心配水器內橋式通道上部坐封，通過“開—關—開”改變井口注水壓力，根據油管內激動壓力及地層響應壓力的變化來判斷封隔器是否密封（圖2）。地面控制系統能夠直讀、實時顯示與監測各個驗封段壓力和溫度。

圖2 橋式偏心分注管柱驗封原理

1.3 主要技術參數

最大外徑：42 mm；

長度：1 489 mm；

工作壓差：20 MPa；

工作溫度：≤150 ℃。

1.4 技術特點

（1）地面控制電機進行膠筒坐封和解封，減小了作業時出現驗封儀掉、卡等井下事故的風險。

（2）地面直讀可實時觀測驗封效果，大大提高了工作效率和一次成功率。

（3）電動坐封和解封，一次下井即可完成管柱驗封，避免了鋼絲頻繁投撈，大大減輕勞動強度，提高工作效率。

（4）磁定位功能，精確定位。

2 施工工藝

（1）入井：關井，下入電動驗封儀器。

（2）開臂：在驗封目標層上方通過地面控制器發送命令打開驗封儀定位爪。

（3）定位：下放驗封儀實現與配水器對接。

（4）脹封：通過地面控制器發送坐封命令。

（5）調整壓力：開關井口閥門使注水壓力變化。

（6）驗封：通過地面控制系統觀察密封段上下壓力計測得的壓力實時變化曲線，確定分注管柱驗封結果。

（7）解封：關井并通過地面控制器解封。

（8）收臂：收回定位爪。

（9）下一層驗封：上提儀器進行逐級驗封，重復步驟1～8。

3 現場應用

電動驗封技術在大港油田橋式偏心分注井中試驗應用35層/11口井，成功率100%，其中有6層發現不密封。配水器最大下入深度2 572 m，單井最高作業層段數四級五段，驗封后儀器膠筒均無損傷、無遇卡，驗封效率顯著提高，體現出較好的適應性。

以東6-6井為例，該井為橋式偏心分注工藝，分注層段為四級五段，驗封時電動驗封儀首先下到偏5位置并成功坐封，驗封完成后上提電纜并使電動驗封儀依次坐封在不同橋式偏心配水器位置并進行驗封，3個封隔器分別驗封完成后，再把電動驗封儀坐封在偏1位置處，重新驗證電動驗封儀密封段的密封性，以確定其工作性能完好，保證各層封隔器驗封數據的準確性。整個驗封過程共計1.5 d，具體驗封結果（曲線）如圖3所示，從驗封變化曲線可以看出，電動驗封儀密封段密封性能良好，橋式偏心分注管柱中封隔器Ⅱ和封隔器Ⅳ不密封，封隔器Ⅰ和封隔器Ⅲ密封性能良好。

圖3 東6-6井橋式偏心分注管柱驗封曲線

4 結論

（1）電動驗封技術根據機電一體化原理，通過地面控制系統實時監測顯示油管壓力和地層壓力的變化曲線，確定橋式偏心分注管柱配套封隔器的密封性能，可以實現驗封儀密封段電動坐封、驗封和解封，一次下井即可逐層驗證不同分注層段封隔器的密封性。

（2）電動驗封儀中新增了磁定位功能，能實時監測與顯示電動驗封儀在井中的具體位置，實現驗封儀與橋式偏心配水器的準確定位。

（3）該技術已在大港油田橋式偏心分注井成功試驗11口井，結果表明，該技術驗封結果直觀，資料錄取真實、方便、高效，減少了機械驗封技術需要地面回放、數據分析、下井復測、工作強度大等問題，有效降低了驗封儀掉、卡和密封段破損、脫落等井下事故的風險，驗封成功率、工作效率和數據準確性顯著提高，體現出較好的技術先進性。

［1］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.

［2］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.

［3］孫桂玲，關巍，竇守進，等.大港油田雙通路偏心分注技術改進與試驗［J］.石油鉆采工藝，2010，32（3）：85-88.

［4］楊昌鑫，劉尊程，楊寶華，等.大港油田分層注水工藝技術［J］.油氣井測試，2011，20 （1）：65-69.

［5］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 （31）：40-41.

［6］張林業，劉青松，安龍，等.雙壓力計驗封工藝的改進及應用［J］.石油天然氣學報，2006，28（2）：134-136.

［7］張振芳，邵彥麗，牛金中.壓力流量計驗封工藝技術研究［J］.油氣田地面工程，2003，22（5）：42-43.

［8］李和義，李綠偉.堵塞式壓力計驗封的應用［J］.油氣井測試，2010，19（2）：56-59.

（修改稿收到日期 2013-11-17）

〔編輯 朱 偉〕

Research and application of electric sealing test technology for bridge eccentric separated injection string

SONG Zuchang1,LIU Yang1,GAI Xubo1,LAI Xueming1,LI Qiaowei2,WANG Shenglei1
（1.Oil Production Technology Research Institute,Dagang Oilfield,Tianjin300280,China;2.Tianjin Wonzone Technology Co.,Tianjin300280,China）

The sealing test for bridge eccentric separated injection string normally adopted mechanical sealing test technology which exist the problems of high accident risk,low accuracy in test data and low working efficiency.Research on electric sealing test technology for bridge eccentric separated injection string was conducted to solve the above issues.The packer sealing performance was determined by tube pressure and formation pressure change curves which were real-time monitored by ground control systems and cable.Test results showed that this technology can effectively reduce the risk of downhole accidents such as check sealing apparatus sticking and dropping,sealing segment breakage and fall off in the process of bridge eccentric separated injection string sealing test.And the inspection seal results more intuitive,accurate and efficient.

separated injection;bridge eccentric;packer;electric sealing test

宋祖廠，劉揚，蓋旭波，等.橋式偏心分注管柱電動驗封技術研究與應用［J］.石油鉆采工藝，2013，35（6）：74-76.

TE357.8

：B

1000-7393（2014）01-0074-003

10.13639/j.odpt.2014.01.019

大港油田公司關鍵技術攻關項目“提高分層注水技術深化研究與應用 ”（編號：20120204）。

宋祖廠，1982年生。2009年碩士畢業于中國石油大學（華東），現從事分注工藝設計、井下工具研發及數值模擬方面的工作，工程師。電話：022-63955735。E-mail：songzuchang@163.com。