埕島海上油田分層注水井電動通井打撈技術改進及應用

李　敢（勝利油田采油工藝研究院，山東東營　257000）

埕島海上油田分層注水井電動通井打撈技術改進及應用

李敢
（勝利油田采油工藝研究院，山東東營257000）

針對井下注水管柱腐蝕結垢現象嚴重，導致測試過程中出現遇阻、遇卡和儀器落井等問題，研制了電動刮垢通井和打撈技術，該技術集機電一體化于一體，通過測井電纜直接控制電動刮垢或打撈儀下井對井壁進行刮垢清潔或對落井儀器進行打撈，具有刮垢扭矩大、作業效率高、打撈覆蓋率大等特點，現場應用4口井，施工成功率100%，取得了良好的應用效果，推動了海上分層注水技術的發展，為油田的穩產和增產提供了一種技術手段。

通井打撈技術；電動；分層注水井；海上油田

埕島海上油田包括埕島和新北兩個油田，目前處于中高含水開發階段，可采儲量采出程度64.5%，綜合含水70.2%［1］。隨著注水井生產時間的延長，井下管柱腐蝕結垢現象嚴重，導致測試過程中出現遇阻、遇卡和儀器落井等問題［2］。目前油田采用的通井工作方式為被動沖擊式，主要是利用刮刀的沖擊力清除井壁結垢等硬性物質，利用鋼絲刷清除井內比較松軟的油污或聚合物，實現對井壁結垢的刮除。該方式通井成功率偏低，而且受配水器內徑的限制，只能依靠增加通井規質量和改進儀器結構來提高通井成功率，通井過程中易造成垢污的堆積，存在一定的局限性，而且該通井方法無法實現密閉通井，對溢流大的遇阻井無法進行通井。鑒于常規通井工藝存在的問題，為進一步提高通井工藝施工的成功率，減少作業井數，在常規電動刮垢通井技術的基礎上設計了鉆進式電動通井裝置。

1　鉆進式電動通井裝置

1.1結構

該裝置主要由電纜繩帽、扶正器、主防旋器、偏心凸輪軸、直流電機及減速器、電機護筒、鉆進鉆頭組成（圖1）。旋轉馬籠頭與電纜連接，內部有可以轉動密封塞，防止電纜打扭；扶正器不僅起到扶正的作用，而且能夠輔助定卡主體；主防旋器、偏心凸輪軸是定卡的主要部分，固定主體部分防止轉動；直流電機及減速器是驅動鉆進鉆頭的動力來源；電機護筒固定電機和保護電機，鉆進鉆頭清除井壁結硬垢和比較松軟的油污、管銹或聚合物。

圖1　井下鉆進式電動刮垢通井裝置

1.1.1扶正卡定裝置

鉆進鉆頭旋轉刮垢時，會產生一個反作用力，鉆進式通井裝置主體部分就會反向旋轉，鉆進鉆頭無法鉆進，主體部分必須卡在油管上，鉆進鉆頭才能順利鉆進。

扶正卡定裝置的作用是鉆進鉆頭遇到硬垢時有效防止主體部分的轉動。當鉆進鉆頭旋轉時就會對電機護筒產生反向作用力，電機護筒與偏心凸輪軸同時轉動，偏心凸輪軸轉動時凸輪將鋼球擠向兩邊，鋼球迫使防旋臂撐開，導向輪靠在油管壁上（圖2、圖3）。防旋臂撐開時導向輪外沿最大直徑68 mm。偏心凸輪軸正常情況下，在扭簧的作用下處于關閉狀態；偏心凸輪軸轉動時撐開，導向輪靠在油管壁上，鉆進鉆頭產生的反作用力越大，導向輪靠在油管壁上力越大，能有效防止主體部分的轉動。

圖2　扶正定卡裝置工作示意圖

圖3　扶正定卡裝置

1.1.2鉆進鉆頭

鉆進鉆頭是清除井壁結硬垢和比較松軟的油污、管銹或聚合物的器具。必須滿足以下要求：強度高、耐磨，具備鉆頭鉆進的功能和排垢能力。根據以上條件，鉆進鉆頭設計為螺旋式，前端鉆唇角為30°，采用硬質合金材料（圖4）。

圖4　鉆進式刮刀

1.1.3驅動系統

由原來的37 W直流電機更換為52 W直流電機，功率提高接近一倍，外徑34 mm，轉速6 000 r/s。減速器四級減速，外徑37 mm，減速比240∶1，將電機輸出小扭力通過減速器增大，同時將扭矩增力器傳導絲杠由原來的普通絲杠更換為滾珠絲杠，提高了扭矩傳遞效率，轉速更加平穩。

1.1.4地面控制系統

控制系統主要由電源部分、電流電壓顯示、信號處理電路、單片機系統等部分組成。選擇精度相對較高的電子控制系統，通過電纜將地面信號順利傳輸到井下，控制井下鉆頭的工作時間、轉速和卡定裝置的自如收放（圖5）。

圖5　控制系統的原理框圖

地面供電儀器輸出的電壓、電流輸出范圍寬、調整方便，在一固定電壓值上穩定。電壓輸出有正反向選擇。

1.2工作原理

電動通井裝置的鉆頭下至遇阻位置后，由地面供電箱通過電纜給鉆進通井裝置的直流電機供電，直流電機帶動鉆進鉆頭旋轉，刮削油管壁上的硬性物質及比較松軟的油污或聚合物；如果鉆進鉆頭能夠順利刮削，鉆進通井裝置的主體部分必須卡在油管上不動，否則，鉆進鉆頭旋轉時的反作用力，將會造成鉆進式通井裝置的主體部分旋轉，利用扶正器、主防旋臂的卡定作用，即偏心凸輪、鋼球、主防旋臂和鉆進鉆頭旋轉產生的反作用力，主防旋臂撐開導向輪卡在油管內壁上，鉆進通井裝置主體部分不會轉動，與鉆進通井裝置連接的上部電纜不會打扭，鉆頭也能夠順利旋轉，利用旋轉鉆進的力量，將井壁上頑固的油污和結垢進行鉆削和刮除。

1.3技術指標

井下儀器技術指標：儀器外徑43 mm；供電電壓120 V；供電電流0.3～0.9 A；輸出轉速25 r/min；輸出扭矩25 N·m。

地面供電儀器技術參數：輸入電壓0～220 V，60 Hz；輸出電壓0～400 V可調；輸出電流0～5 A；輸出電壓正反向可調。

2　電動打撈器

2.1結構及工作原理

電動打撈器結構見圖6。當電動打撈器通過鎧裝鋼絲電纜從井口下到井下落物之前，先啟動電機旋轉，減速器將微電機的高速旋轉減速為低速旋轉，增加扭力，減速器轉出軸帶動扭力套筒、絲杠旋轉，通過絲杠的旋轉運動，變為連接器的上下運動，連接套帶動撐桿上下運動，由于撐桿上帶有斜面，通過斜面迫使打撈卡爪的收縮與張開。下井時一般先將打撈卡爪收縮，卡爪在張開時靠壓簧頂開，當需要收縮時需用電機帶動，并抓緊被撈物體。打撈時先將電機反轉，使之卡爪張開，使打撈頭的圓形面積增大，有利于一次打撈成功。當繼續下放打撈器到被打撈物體時，收攏打撈爪，即可將被打撈物抓住，通過地面觀查電機電流的變化，便可知道被打撈物是否被撈住。

圖6　井下電動打撈器結構示意圖

2.2技術特點

（1）下井直徑小，打撈時可變大打撈面積，具有很高的成功率；

（2）通過供電電流的變化，可判斷是否打撈成功；

（3）如果打撈住被打撈物體時，遇卡嚴重時，可通過電機反轉釋放被打撈物，避免造成電纜被拉斷事故；

（4）直讀可觀，提高了工作效率，減少事故；

（5）操作簡單方便。

2.3技術參數

最大外徑40 mm；最大打撈可變外徑52 mm；最大可撈拉力20 kN；安全銷剪斷力18000 N。

3　現場應用情況

2013年埕島海上油田共完成測試調配施工42井次，其中4井次測調不成功，3口井因油管內結垢儀器下不到位，因此在洗井船配合井下電動刮垢通井后，成功完成現場測調，1口井因儀器遇卡斷脫落井，利用井下電動式打撈器成功打撈井下儀器。

4　結論

（1）通過對電動通井及打撈工藝的改進和完善，解決了大部分測試儀器遇卡落井等問題，實現了通井和打撈技術的自動化作業程度，降低了作業工作量和勞動強度，降低了作業費用和時間，同時也減少了因放壓、作業對油層和環境的污染。

（2）電動通井及打撈技術現場應用取得良好的應用效果，推動了海上分層注水技術的發展，為油田的穩產和增產提供了一種技術手段。

［1］王增林，辛林濤，崔玉海，等.埕島淺海油田注水管柱及配套工藝技術［J］.石油鉆采工藝，2001，23（3）：64-67.

［2］王花枝.注水井通井工藝技術應用［J］.內蒙古石油化工，2011，21（9）：109.

［3］孫德榮，謝生泉，楊萬峰，等. 注水井通井打撈工藝在孤東油田的應用［J］.油氣井測試，2001，5（4）：43-44.

（修改稿收到日期2014-12-15）

〔編輯景暖〕

Improvement and application of electric drifting and fishing technique in separate layer water injection wells of Chengdao Offshore Oilfield

LI Gan
（Research Institute of Oil Production Technology of Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, China）

In view of severe corrosion and scale-building in downhole water injection pipe string, which leads to tight hole, stuck pipe and instrument lost in hole during logging, the electric scale-scraping drifting and fishing technique was developed, which integrates mechanical and electrical instruments, and directly controls the electric scraper and fishing tools to scrape the wellbore or fish the lost instrument through logging wireline; it is characterized by large scraping torque, high operation efficiency and large fishing coverage. It has been used in four wells at site with a success rate of 100%. It works effectively, has promoted the development of separate layer water injection technology in offshore wells and provides a technical means for steady production and increase in production of offshore oilfields.

drifting and fishing technique; electric; separate layer water injection well; offshore oilfield

TE935

B

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0079 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.021

勝利油田公司科技項目“海上注水井一體化測調技術研究”（編號：YKC0905）。

李敢，1964年生。2000年畢業于中國石油大學（華東）化工設備與機械專業，現從事修井與完井技術研究工作。電話:0546-8778564。E-mail：ligan372.slyt@sinopec.com。

引用格式：李敢.埕島海上油田分層注水井電動通井打撈技術改進及應用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：79-81.