桥式同心分层注水测调工艺研究及应用

晏耿成，王林平，杨会丰，魏立军，刘再锋

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710021）①

桥式同心分层注水测调工艺研究及应用

晏耿成1，2，王林平1，2，杨会丰1，2，魏立军1，2，刘再锋1，2

（1.长庆油田公司油气工艺研究院，西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710021）①

桥式偏心分层注水工艺需要精确的机械导向、定位和对接，导致测调工具机械结构复杂、动力传递效率低等问题。结合空心分层注水工艺的同心对接和桥式偏心过流通道层间干扰小的优点，提出桥式同心分层注水工艺，并形成桥式同心测调工艺技术。采用具有机械结构简单的同心连杆动力传递机构，集流量测试和水嘴调节于一体，实现测调同步，具有高效、准确、实时、动力传递效率高等优点。现场应用证明，单层最小注入量为20 m3或更低，单井平均测调时间可由桥式偏心电缆的2 d缩短为8 h以内，取得了较好的效果。

注水井测试；同心管；工艺；配水器

近年来，针对长庆油田斜井多、配注量小、储层吸水差异大等条件，围绕提高分注工艺适应性、小水量测调效率和精度为目标，通过系列分注关键工具研制、小水量测调工艺优化，形成了长庆油田定向井小水量桥式偏心分注技术系列［1-4］。随着油田开发的不断深入，采出水回注井、小卡距及大斜度分注井逐年增多。目前，油田在用分注井主要采用钢丝、“钢丝＋电缆”测调技术，分注级数受油层厚度、配水器跨距等影响，制约了多个含油层系有效动用开发。另外，测调周期长（平均3 d以上），成功率低、作业风险大，对分层注水工艺及配套测调技术提出更高要求。为进一步满足精细注水开发需求、提高工艺适应性和技术指标，研发了新一代桥式同心分层注水工具及测调工艺技术。

1 桥式同心测调工艺简介

1.1 系统组成及原理

桥式同心分注测调系统由桥式同心配水器、同心电动井下测调仪、电动验封仪、地面控制器、数据处理分析系统、辅助设备及电缆测井车组成，如图1所示。

图1 桥式同心测调工艺原理

桥式同心测调工艺技术是指注水井在作业完井时下入桥式同心配水器，完井后采用桥式同心工艺技术。桥式同心配水器与分注管柱一起下入，内部装有可调水嘴，采用电动验封仪和同心电动井下测调仪进行水嘴打开、试注、水量调配以及后期定期测调，测调仪由电缆下到分注管柱与工作筒对接，依据地面指令和程序实现地面直读验封和流量测调。地面控制器通过电缆获取验封压力数据或者测调压力温度流量数据，并对验封仪和测调仪进行实时控制。在很短的时间内即可完成对注水井各层段的配注量测调工作，大幅提高了测调效率，缩短了测调时间，提高了注水质量。

1.2 技术特点

1） 桥式同心测调工艺技术的测调仪集流量测试和水嘴调节于一体，实现测调同步，减少了测调工序，缩短了测调时间，提高了测调效率。

2） 采用同心连杆结构传递动力、中心通道对接，对接成功率高，动力传递效率高，消除了桥式偏心侧向对接成功率低、遇阻遇卡的事故。

3） 配水器具有桥式通道，可采用集流流量测试实现注水层位流量的单层直测，有效消除非集流流量测试中递减法带来的误差，提高测试精度。

2 配套工具与仪器

2.1 桥式同心配水器

2.1.1 结构

桥式同心配水器由上接头、连接筒、中心工作筒、调节孔、固定水嘴、活动水嘴、出水孔、过流孔、下接头等部件组成，如图2所示。

图2 桥式同心配水器结构

2.1.2 工作原理

桥式同心配水器将可调注水阀设计在中心通道外围，可调注水阀固定安装，井下智能测调仪与同心配水器同心对接，实现测调同步进行。仪器转速较慢，配合窄长型水流出口，可以适应各种低注入量配注的精度要求。

2.2 同心电动井下测调仪

2.2.1 结构

同心电动井下测调仪由电缆接头、流量测量装置、集成控制装置、动力传递机构、定位防转装置、电动调节装置、护套等组成，如图3所示。

图3 同心电动井下测调仪结构

2.2.2 工作原理同心电动井下测调仪的流量测量采用超声波相位差测量流量原理。压力、温度传感器均采用恒流供电的方式，流量、压力、温度3种电量信号最终以直流电平方式分时进行A／D转换，最终由流量计的数字电路部分将其转换为数字信号，得到测量数据，

并通过S T编码电路将数字信号编码并上传到地面控制器。

2.3 桥式同心电动验封仪

2.3.1 结构

桥式同心电动验封仪由磁定位、控制部分、电机、限位控制、传动丝杠、压力传感器以及密封段和定位爪组成，如图4所示。

1—扶正式电缆接头；2—磁定位；3—电路控制；4—电机；5—传动丝杆；6—定位爪；7—压力传感器；8—密封胶圈；9—导锥

2.3.2 工作原理

电机通过丝杠驱动滑块向右移动，开始开臂行程，约束定位臂的滑块移开，定位臂在扭簧的作用下逐渐张开，直到开臂行程结束，开臂行程中滑块没有对推杆施加推力；开臂行程结束后，坐层；坐层后，电机通过丝杠驱动滑块继续向右移动，滑块推动推杆压缩皮碗，皮碗另一端的挡环和骨架连接不动，随着推杆的移动，皮碗变形增大，直到坐封行程结束；解封和收臂分别为坐封和开臂的逆过程。

3 现场应用效果

2012～2013年，桥式同心测调工艺技术在长庆油田385口分注井开展665井次流量测试调配，平均单井测调误差8.4%，平均单层测调误差10.2%，平均单井测调时间缩短到8 h以内，测试成功率88%，一次测调成功率85%，较桥式偏心“钢丝＋电缆”测调技术一次测调成功率提高了35%。其中，采出水回注井测调123井次，测调成功率91%，一次测调成功率70%。图5是长庆油田柳14井实测分层流量曲线。

图5 长庆油田柳14井实测分层流量曲线

4 结论

1） 研制了桥式同心配水器、同心电动井下测调仪、桥式同心电动验封仪等关键工具，形成了桥式同心测调工艺技术，提高了长庆油田分层注水的技术水平。

2） 现场试验证明，桥式同心测调工艺技术具有测调精度和效率高的优势，为油田精细分层注水提供了工艺手段。

［1］ 晏耿成，魏立军杨会丰.大压差可洗井封隔器研制与应用［J］.石油矿场机械，2014，43（1）：69-71.

［2］ 巨亚锋，于九政，晏耿成，等.姬塬油田多层细分注水工艺技术研究［J］.科学技术与工程，2012，12（18）：4504-4506，4511.

［3］ 王子建，于九政，晏耿成，等.新型免投捞堵塞器设计与试验研究［J］.石油矿场机械，2012，41（10）：33-36.

［4］ 李明，王治国，朱蕾，等.桥式偏心分层注水技术现场试验研究［J］.石油矿场机械，2010，39（10）：66-70.

Research on Technology of Bridge-concentric Stratified Injection and Its Application

Y A N Geng-cheng1，2，W A N G Lin-ping1，2，Y A N G H ui-feng1，2，W EI Li-jun1，2，LIU Zai-feng1，2
（1．Oil&Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Com pany，Xi’an710021，China；2．N ational Engineering Laboratory for E xploration and Develop ment of Low Permeability Oil and Gas Field，Xi’an710021，China）

Bridge of eccentricity separate layered water injection technology requires precision mechanical orientation，positioning and docking，leading testing tools mechanical co m plexity，low power transmission efficiency.Co m bining the small advantages between hollow concentric layered water injection technology of butt and bridge-eccentric overflow channel-layer interference，bridge concentric layered water injection technology was put forward，and form a bridge-type concentric testing technology.With sim ple mechanical structure of concentric-link power transmission mechanism，flow testing and water nozzle adjustment are set in one to realize testing synchronization，efficient，accurate，real time，and high power transmission efficiency.Field application proves that single minimalinjection volu me is 20 m3or less，the single average testing time can be shortened by eccentric cable bridge fro m 2 days to 8 hours，and achieved good results.

water injection well testing；concentric pipe；technology；water reg ulator

1001-3482（2014）08-0092-03

T E934.1

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.08.021

2014-02-12

中国石油集团公司科技专项“长庆油田精细分层注水工艺技术重大工程试验”（2010F-0402）资助

晏耿成（1975-），男，四川犍为人，工程师，2001年毕业于西南石油大学石油工程专业，主要从事低渗透油田采油、注水工艺技术、节能节水技术研究，E-mail：ygcheng_cq＠petrochina.co m.cn。