注水井控压调节阀的研制及应用①

陈建勋++蒋文洲++商金功

摘 要：目前双河油田水井返吐出砂导致维护性作业井次高、测试困难，采用地面工艺技术、井筒分注工艺技术与管理三方面相结合的综合治理思路和措施进行治理，年减少了维护性作业41井次，提高了注水时率2.1个百分点，提高测试一次成功率9.8个百分点，见到了良好的效果。此控制调节阀从地面工艺解决注水井洗井时的返吐、返砂等现象。同时增加不同井压力可调节，洗井时返出压力恒定的功能，即满足了生产实际的需要，更提高了工艺的先进性。通过现场10口注水井三年的初步试用结果表明，该控压调节阀具有较高的推广价值和广阔的应用前景。

关键词：注水井 反吐 调压 恒压

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0073-02

油田开发进人注水期后，水质不断变差，地下油藏环境日趋复杂，加重了注水井的注水量，注水井在注入一定水量后，因油污和杂质等问题，造成井筒、井下工具、地层堵塞和污染，注水量下降，就要对井筒进行清洗，洗井效果不好，就要上作业。为了达到洗井效果，普遍采用变排量洗井，开始控制在20～25m3/h，喷量一般不大于5m3/h，如发生漏失，立即停止洗井，喷量超过5m3/h时，应控制出口水量，洗井用时2h。平衡阶段排量控制在30～35m3/h，使进出口排量达到一致，水质相同，稳定洗井时间3h。下降阶段排量控制在15m3/h，稳定洗井1h[2]。这给现场操作带来了很大的工作量；另一方面，在井口控制压力很不容易，并随洗井过程不断变化，更不能保持在洗井过程中稳定压力，因此，洗井质量难以保证。基于以上原因，为了提高洗井质量、减少作业费用为目的，该研究者于2010年10月研制成功注水井控压调节阀（见图1）。

1 技术分析

1.1 结构

控压调节阀如图1所示，由两通阀体、半球座、控水半球、密封圈、内置弹簧、压帽、调节杆六部分组成。半球座在阀体右侧，由球面密封环和进水孔；控水半球位于中端，由半球密封面和固定杆组成；内置调节弹簧位于控水半球和调节杆之间；密封圈由密封环和胶皮圈组成，内面用脚皮圈密封，外面用丝扣密封；压帽内外有螺纹，外螺纹；固定在阀体上并加有铆钉，螺纹连接调节杆；调节杆位于最左侧，外侧端部是4方，使用专用工具调整。

1.2 工作原理

控压调节阀采用立式焊接连接方式，安装在注水井井口洗井返出的立管上，进口连接井口端，出口连接在回收液管线端。半球阀采用弹簧调压设计，靠弹簧的伸缩力稳定液体压力。注水井正常洗井时，首选计算返出液在井口合适的压力（一般采用控制压力加上液柱压力略小于油层压力 0.5兆帕，达到油层微吐或不吐），利用正反旋转调节杆调节到设定压力（以后只要油层压力不发生变化，就不需在调整）。此时就可以按照变排量洗井的要求进行洗井，当压力超过额定压力时，阀内液体压力对控制半球施加一定力量，控制半球远离半球阀座，开口增大，排量增加，压力下降，直至稳定；当压力不足时，内置调节弹簧伸长，对控制半球施加反作用力，缩小控制半球和半球座的距离，排量减少，压力上升，直至稳压[3]。当洗井结束后，关闭井口洗井阀门即可，下次洗井只需打开洗井闸门。

1.3 技术性能

注水控制调节阀与防反吐分隔器等技术相比，具有以下结构和技术优势：①阀体外形简单，最大直径89mm，流道最小直径30mm，进出口管径与井口流程管线内径相同，便于对口焊接；②注水井正常注水时，控制阀处于关闭状态，减少了弹簧压力，使用寿命长；③控制半球和半球座采用不锈钢材料，耐腐蚀性好密封严，内置调节弹簧选用1Cr18Ni9不锈钢丝制作，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能[5]，更具可靠性[4]；④安装部位在井口，便于操作和维修；⑤使用范围广，压力能自动恒压，洗井效果好；⑥减少操作人员工作量；⑦维修费用低，不需作业，不需停注。

2 现场应用情况

注水井控压调节阀研制成功后，2013年在河南油田分公司第一采油厂选20口注水井进行试用。为验证调节阀的效果，筛取了江河采油管理区、双河油矿、下二门油矿、卫岗油矿各5口易发生油层返吐的注水井。试用效果见表l（截至2013年-2014年）。

同期对比，减少洗井次数23井次，减少作业16井次，减少作业费用150余万元，增加注水量1 600m3。

总结初步试用效果，注水井控压调节阀具有以下优点：

（1）控压调节阀替代井口人工调压，节省了大量工作量。

（2）全天都可以安排洗井，不用频繁到井口调压。

（3）恒压稳定技术可保证每次洗井效果。

（4）性能可靠，使用寿命延长。目前10口试验井均运行正常，无维修记录。

根基设计原理及加工技术，存在一下缺点：

（1）控压调节阀不能代替井口闸门使用。

（2）控压调节阀不能代替单流阀使用。

鉴于控压调节阀阀的良好应用效果，已在河南油田分公司第一采油厂40口井进行了推广，并组织专家论证，形成稳定生产工艺技术。

3 结语

注水井控压调节阀采用球形面密封设计、内置高强度弹簧等技术，同防返吐技术相比可靠性有较大幅度提高，使用寿命也大大延长，同时增加针对不同油藏压力可设定相应工作压力，并具有恒压功能。现场10口注水井两年的试验结果表明，该控压调节阀不但适用于一般油藏，更适用于易油藏压力高，洗井反吐严重的注水井，在油田具有较高的推广价值和广阔的应用前景。

参考文献

[1] 何力渊，郭洪涛，张鼎，等.双河油田返吐出砂综合治理技术[J].石油地质与工程，2012（4）.

[2] 尚晋.浅谈提高注水井洗井效果的措施[J].环球市场信息导报，2011（12）.

[3] 冯永江，张俊，时新东，等.新型油井单流阀的研制与应用[J].石油机械，2008，36（11）：75-76.

[4] 纂耀光，刘峰.机械设计基础[M].东营：中国石油大学出版社，2006.