如何降低注入剖面測井溢流量

李莉 吳高福 張強 王春(中石化華東石油工程有限公司測井分公司，江蘇 揚州 225009)

0 引言

注入剖面測井是油藏動態監測的一項重要內容，隨著油田開發進入中后期，注入剖面測井資料已成為穩油控水的重要依據和手段。測井電纜承擔著地面系統與井下儀器之間測量數據信號傳輸以及輸送測井儀器串到達測量層位的重要連接設備。目前，注入剖面測井主要應用的測井電纜主要是φ5.6mm的普通承壓電纜。針對普通電纜密閉不嚴，溢流量較大的問題，引進新型密閉電纜，結合測試中發現的一些問題，分析其發生的原因，總結了一些改進措施，通過有針對性的做出相應的改進，從而不斷降低注入剖面測井溢流量。

1 注入剖面測井溢流量現狀調查

通過對2019年施工的26口常規電纜測井測井帶壓施工時長和測井施工過程中的溢流量的統計，分別計算得到單井溢流率。根據每口井溢流率和注水井油壓數據來看，呈現出一定的正比線性關系。暫不考慮壓力因素，求平均后得出常規電纜測井溢流率大約為0.282m3/h。

2020年3月更換密閉異型電纜后測井15井次，通過對15口異型電纜測井測井時長和測井施工過程中的溢流量的統計，分別計算得到單井溢流率，求平均后得出異型電纜測井溢流率大約為0.129m3/h。

由于異型電纜的密閉特性，溢流量有了較大幅度的減少，溢流率大約降低為普通電纜的45.7%，受限于現有的防噴設備的匹配性，溢流量仍然亟待進一步降低，施工安全性仍有待提高。

2 注入剖面測井溢流量的主要影響因素

通過討論分析總結得出上述影響注入剖面測井溢流量的一些因素，并從中尋找出各末端因子，通過對個原因的詳盡剖析，確定出注入剖面測井溢流量的主要影響因素。

2.1 測井電纜鋼絲硬度不高

由于電纜需要保持一定的韌性，并不能選用硬度較高的鋼絲，外層鋼絲與阻流管、井下油套管壁緊密接觸，磨損較快，因而導致測井電纜變細，與阻流管之間的間隙變大，溢流量增大。而小隊會定期檢查電纜的磨損情況，及時剁除磨損較嚴重段(正常近電纜頭段磨損大)，因而測井電纜鋼絲硬度不高對于溢流量的影響并不大。

2.2 測井電纜鋼絲形狀

目前運用較多的φ5.6mm普通承荷電纜是由內18外24根兩層圓形細鋼絲絞合而成，從電纜橫截面來看呈現為“菊花型”，因而穿過阻流管后，與阻流管之間有24道縫隙，極大地影響到溢流量的大小。

2.3 測井電纜直徑不均勻

測井電纜本身受電纜鋼絲性能、鎧裝工藝影響，存在一定程度上的非均性，后期電纜下使用井后，受井下流體腐蝕(加藥污水的腐蝕性更為強烈)以及上部阻流管和其它部件的摩擦，使得電纜直徑存在一些變化，因而在一定程度上引起電纜與阻流管的間隙變化，從而影響到溢流量的大小。

2.4 防噴控制頭阻流級數少

目前小電纜帶壓測井隊伍均使用的三級阻流防噴控制頭，一級阻流約為7MPa，三級阻流可阻21MPa，超過21MPa則應考慮增加為四級阻流。通過調查統計的數據來看，基本上注水壓力都在21MPa以內，只有兩口井達到22MPa，而且超差不大，溢流率雖有所增大，但未發生劇烈變大，說明二十多兆帕以內的注水井測量中，防噴控制頭阻流級數少并未對于溢流量造成特別明顯的增加。

2.5 防噴控制頭結構不合理

防噴控制頭已使用多年，性能基本能夠滿足測井需求，但是面對嚴峻的環保壓力，該類型的防噴控制頭減流作用并不能很好地滿足要求，需要更多地優化改進。

2.6 手壓泵壓不緊

手壓泵是通過液壓油做功，推進防噴控制頭頂部密封頭內缸套內活塞，從而壓迫盤根膠塞使其形變貼緊電纜，起到阻流作用。而手壓泵腔體內油量不足，或者管線、接頭等部位的刺漏引起的油壓低均會造成手壓泵壓不緊的情況，從而降低阻流效果，增大了溢流量。但是通過及時、合理的檢查，可以有效避免該種情況的發生，到目前為止亦從未發生過。

2.7 阻流管不耐磨

由于阻流管與電纜緊密接觸，每口井都要被幾千米的電纜摩擦，因而阻流管內部孔徑會被磨大，從而造成溢流量增大，但是目前選用的阻流管是使用耐磨材質制成，根據現場施工經驗來看，十幾口內并不會產生明顯的摩擦擴徑現象。

2.8 選用阻流管孔徑不合適

選用阻流管的孔徑不合適的話，若孔徑過小，則電纜不易穿過，正常運行時也可能發生電纜遇阻的情況，同時也會加劇電纜的磨損，易造成電纜斷絲、跳絲，發生工程事故；若孔徑過大，則會起不到很好的阻流效果，造成溢流量倍增的情況。在實際應用中，施工小隊嚴格按照高壓防噴設備相關規定選用大于電纜直徑0.1～0.15mm的阻流管，基本不存在選用阻流管孔徑不合適的情況。

2.9 盤根膠塞不耐磨

密封頭中的盤根膠塞是阻擋經阻流管阻流減壓后的溢流水的最后一道屏障，它一般由橡膠類高分子材料制成。盤根膠塞每口井需經幾千米的電纜摩擦，而且測井過程中無法更換，如果不耐磨，則使密封頭最后的屏障形同虛設，造成溢流量大大增加。

2.10 盤根膠塞彈性差

盤根膠塞是通過施工前密封頭的旋轉來控制松緊程度，以及施工過程中手壓泵的打壓來控制緊度，如果彈性差則會無法適當形變貼緊電纜，起不到很好的密閉阻流效果。目前使用的盤根膠塞依據材質不同，彈性也會略有差別，但是基本能夠滿足測井需求。

3 降低注入剖面測井溢流量主要措施

3.1 購置密閉性異型電纜

傳統的承荷探測電纜內外鎧裝層都是由一組橫截面為圓形的鋼絲排列圍繞組成，鋼絲之間存在間隙較大，相鄰鎧裝層鋼絲之間的縫隙很大、摩擦面積非常小，當鋼絲受外界壓力時，兩側的鋼絲存在向中間擠壓的趨勢，則中間被擠壓的鋼絲就會受力凸出于原有鎧裝層的整體結構，極易被磨斷，導致鎧裝層的整體性被破壞，電纜的承載力下降。同時，“跳絲”、“鼓包”后的電纜其截面由原來的近乎為圓形變成畸形，在下井過程中會就遇阻，出現卡滯的情況。

異型電纜外鎧結構設計為扇環形，極大地減小了鎧裝鋼絲之間的縫隙，內外鎧裝層之間涂覆密封膠，使內外鎧裝層均形成密閉結構，內開鋼絲采用圓形鋼絲是為了內外鎧裝層之間留有縫隙，涂覆密封膠，增加鎧裝層之間的附著力；扇環形鋼絲可有效地增加鋼絲的摩擦面積，電纜耐磨性能提高，間接地提高了電纜的使用壽命，同時該類型電纜可降低鋼絲由“跳絲”、“鼓包”等現象導致電纜非正常損壞的問題。

鋼管電纜表面光滑材質好，由316L不銹鋼皮包裹絕緣單芯后焊接制成，外形與鋼絲一致，能夠很好地起到高壓密封作用，但是該類型電纜焊縫長，鋼管的密封型一旦受損，電纜絕緣則無法得到保障。同時由于其硬度大，時間長了易疲勞受損，而且一旦斷脫，則很難進行打撈，易造成較大的經濟損失。

通過原理分析，參考鋼絲測試的現場情況，得出光滑的電纜外表將大大地減少施工中的溢流，目前有密閉性異型電纜和鋼管電纜符合要求。通過兩者性能對比，鋼管電纜硬度大、柔韌性差、焊縫易破損，因而決定購置密閉性異型電纜。

密封型承荷探測電纜電纜外表光滑耐磨，可以有效地降低井下液體溢流到井面，大大降低井液溢出地表對環境造成的傷害。

3.2 防噴控制頭底部設計減壓減震裝置

根據調查數據初步分析得出溢流率與注水壓力有一定線性關系，將數據制表可以看出溢流率隨壓力增大的趨勢，兩者呈正比關系，則說明壓力越高溢流越大，反之壓力越低溢流越小。

之前使用的密封頭底部直接與阻流管聯通，先設計增加一個減震減壓裝置，井內流體經該裝置減壓后方才進入阻流管內，減壓后溢流則會在一定程度上減小。

同時在該裝置設計一個安全阻流球閥，當電纜意外地密封頭抽出時，鋼球在高壓液流的推動下，及時堵住密封頭內通徑孔。防止在井口閥門未來得及關死前井內壓力液流通過密封頭向外噴，污染環境以及可能出現其他安全隱患，大大提高施工安全性。

防噴控制頭底部裝置改進后，溢流量比之單獨使用異型電纜有了進一步的降低，試驗了十口井后，溢流率降低至0.063m3/h，起到了很好的效果。

3.3 優選盤根膠塞

之前一直使用的是普通兩半式橡膠盤根膠塞，該種材質較為柔軟，具有很好的彈性，在施工初期能夠起到很好的阻流密封作用，但是比較柔軟則不耐磨，電纜運行一段距離之后，橡膠盤根膠塞則會磨損嚴重，甚至有磨爛的情況，起不到密封阻流作用。

通過與防噴設備廠家溝通，參考其他密封類盤根的密封試驗情況，首先選擇將兩半式盤根膠塞更換為整體開縫式，在一定程度上提高了結構強度，不易被磨爛。另外對于材質從中選出了丁晴橡膠和尼龍這兩種材料。丁晴橡膠耐油性極好，耐磨性較高，耐熱性較好，粘接力強，還具有良好的耐水性、氣密性及優良的粘結性能；尼龍具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦系數低。

通過多口井現場施工盤根膠塞阻流效果良好，兩種材質的的盤根膠塞均將溢流量降至0.04m3/h左右，差別不大，但是運行十口井后，丁晴橡膠盤根膠塞的電纜孔洞較之尼龍盤根膠塞略微大一些。鑒于尼龍盤根膠塞具有更好的耐磨性以及合適的彈性，使用壽命較長，我們選擇使用尼龍盤根膠塞。

4 結語

通過改進后，對2019.01-2020.09期間實施前、實施中、實施后的注入剖面測井溢流量進行了統計，詳見表1。

表1 溢流率統計表

注入剖面測井溢流量，在經過三項對策實施改進后，有了較大幅度的降低，達到了預先設定的目標值。