桥式同心分注技术及其在深斜井中的应用

宋祖厂，刘 扬，盖旭波，赖学明，李巧伟，窦守进，邬 楝，张 乐

（1.大港油田公司 采油工艺研究院，天津300280；2.天津万众科技发展有限公司，天津300280；3.大港油田公司 采油二厂，河北 黄骅061103）

大港油田属于典型的多层系、非均质复杂断块油藏，主体已进入注水开发中后期，层间矛盾和吸水差异性日益突出，实施分注已成为油田精细开发、提高采收率和水驱动用储量的主要技术手段［1］。

大港油田的深斜井分布范围广，占井比例高，为满足油田精细注水开发需求，有效挖掘剩余油潜力，提高大港油田深斜井分注技术水平，多年来在深斜井中相继开展了桥式偏心、压电控制开关和同心双管等分注技术研究与试验［2－5］。但受井深、井斜、地层温度高、出砂、腐蚀结垢等因素影响，均因投捞测配遇阻遇卡、机电设备可靠性差、投入成本高等原因而未取得实质性突破，导致深斜井分注工艺仍以一级二段地面配水为主，整体分注技术水平和其他油田相比还存在较大差距。

为满足高温高压深斜井井下分注现场迫切需求，逐步解决深斜井分注技术难题，实现分注工艺转型，开展了桥式同心分注新技术研究与试验，并取得显著效果。

1 桥式同心分注技术

桥式同心分注技术是采用测调联动的方式进行流量测试与调配，通过地面仪器监测流量、压力等参数，根据实时监测到的数据调整桥式同心配水器水嘴大小直至达到各层配注量。

该工艺技术主要由桥式同心配水器、井下测调仪器和地面控制系统等组成，如图1所示。井下测调仪器通过支撑臂和调节头完成与桥式同心配水器的可靠对接，并通过单芯电缆接受地面控制信号及向地面控制系统进行数据传输。

图1 桥式同心分注系统组成

1.1 桥式同心配水器

桥式同心配水器结构组成如图2，主要技术参数如表1。

1） 结构中的主体上部设计为导向笔尖，起导向和支撑作用；下部与调节套连接部位设计了梯形螺纹，在测调仪的调节头驱动下调节套带动内陶瓷套作旋转和上下移动，从而实现水嘴的无级差调节，避免了地面频繁更换固定水嘴，测配精度大幅提高，如图3所示。

图2 桥式同心配水器结构

表1 桥式同心配水器结构参数

图3 陶瓷水嘴开启关闭状态

2） 可调水嘴关键部位采用优质陶瓷－氧化锆合成材料，耐腐蚀，不结垢，耐冲刷能力强，大幅提高了其耐用性能，如图4。

3） 在主体出水口两侧设计了桥式通道，保证测调某一层时不影响其他层段注水。

4） 可调工作筒为特殊防砂设计，可以保证水嘴在井下工作期间调节套的传动部分不会发生因砂卡而堵转现象。

图4 陶瓷水嘴

1.2 井下测调仪器

井下测调仪器主要由调节头、定位爪、控制电机、磁定位、超声波流量计、扶正器和电缆接头等组成，如图5所示，主要技术参数如表2。

图5 井下测调仪

表2 井下测调仪器主要技术参数

井下测调仪器由测调车通过电缆下入分注管柱中，并与桥式同心配水器对接。根据地质配注要求调节配水器水嘴大小，并进行流量、压力、温度等参数测试。设计的磁定位功能能够通过井下工具对仪器进行准确定位，同时仪器中增加了开臂、收臂、正调、负调、水嘴开度等霍尔器件，能够对仪器在井下的任何动作状态进行监测并反馈到地面控制系统中。

1.3 地面控制系统

地面控制系统是地面显示、控制的装置（如图6），技术参数如表3。它通过电缆发出控制信号使测调仪器进行相应的张臂、收臂以及增大或者减小配水器水嘴开度等动作。

图6 地面控制系统

地面控制系统以曲线和数字的形式实时显示测调和监测结果，能方便地面测调人员直观地进行观察和判断，并根据当前的流量值随时对测调动作做出干预性操作。

表3 地面控制器技术参数

1.4 主要技术特点

1） 同心测调，传递转矩大，适用于井斜60°以内和腐蚀结垢的分注井。

2） 配水器中设计的无级差调节结构，1趟电缆作业可以完成全井的水量调配，避免了原来更换、选配水嘴的过程，工作效率大幅提高。

3） 水嘴采用陶瓷－氧化锆合成材料，调节部分密封保护，耐腐蚀结垢能力较强，可以延长工作有效期。

4） 测调仪器调节任意一级配水器水嘴时，都不影响其他配水器的正常配水。

5） 配套测调联动技术，测调结果精确，流量地面直读，可以直接调节到地质需要的配注量。

2 工艺管柱配套

以二级三段分注工艺为例，管柱结构设计为：套保封隔器＋水井双向锚＋桥式同心配水器＋封隔器＋桥式同心配水器＋封隔器＋桥式同心配水器＋双球座＋筛管＋丝堵，如图7所示。

图7 桥式同心分注管柱结构

3 现场应用

桥式同心分注技术在大港油田深斜井中开展先导试验以来，已规模实施29口井，并取得显著成效。配水器最大下入深度3 823m，最大井斜41.9°，最高注水压力达30MPa，最高地层温度155℃，水嘴打开试注后测调均1次成功，分层水量测试调配精度达到96%。其中板884－1实现了三级四段井下套保分注，如表4，具体测试调配结果及变化曲线如图8所示。

表4 桥式同心分注技术应用统计数据（部分井）

图8 板884－1井分层测试流量曲线

4 结论

1） 桥式同心分注技术有效解决了因井深、井斜、地层温度高、出砂、腐蚀结垢等因素造成投捞测配遇阻遇卡、调整困难等技术难题，工作效率和测配精度得到显著提高，同时也降低了投捞测配工作量。

2） 桥式同心分注技术在南部、板桥等油田高温高压深斜井应用29口井，施工成功率达到90%以上，分层水量测试调配精度达到96%，试验井最大井斜41.9°，最大井深3 823m，并实现井下三级四段套保分注，扭转了多年来高温高压深斜井一级二段地面配水分注的不利局面。

3） 现场应用表明：桥式同心分注技术能有效解决高温高压深斜井实施井下多级分注的技术难题，并为大港油田高温高压深斜井分注工艺技术升级提供技术基础。

［1］宋祖厂，盖旭波，刘 扬，等.HRP液压封隔器性能参数数值模拟研究［J］.石油机械，2011，39（5）：41－44.

［2］刘 扬，晏明晴，杜树勋，等.井下压控开关配水技术在大港南部油田的试验［J］.石油地质与工程，2009，23（4）：97－98.

［3］宋祖厂，刘 扬，盖旭波，等.地面控制多级分注装置结构及在深井中的应用［J］.石油矿场机械，2012，41（2）：73－77.

［4］盖旭波，刘 扬，窦守进，等.大港油田分注难点技术研究与试验应用［J］.价值工程，2012，291（31）：40－41.

［5］孙桂玲，窦守进，关 巍，等.双通路偏心分注技术适应性改进与试验［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：84－89.

［6］姜广彬，刘艳霞，聂文龙，等 .海上双管注水双控安全阀研制 与 应 用 ［J］.石 油 矿 场 机 械，2012，41（11）：69－72.

［7］姜广彬，郑金中，张国玉，等 .埕岛油田3种分层防砂分层注水技术分析［J］.石油矿场机械，2010，39（8）：71－74.