大斜度偏心配水器研制与应用

彭太祥，石易蕾，顾文滨，聂厚文，石建设

大斜度偏心配水器研制与应用

彭太祥1，石易蕾2，顾文滨1，聂厚文3，石建设1

（1．中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州225009；2．中国石化集团江苏石油勘探局地质测井处，江苏扬州225009；
3．中国石化江苏油田分公司试采二厂，江苏金湖211600）

针对常规偏心配水器在大斜度井中存在的堵塞器投捞成功率低、调配难等问题，开展了配水器内导向结构优化研究。研制了一种适应大斜度井分注的偏心配水器，成功实现49．3°大斜度井分注，投捞成功率达到85%以上。现场应用22口井，平均应用井斜达到36．8°，堵塞器投捞成功率86．9%。

大斜度井；分注；偏心配水器

江苏油田注水井的井斜角度为20～50°。常规偏心配水器在井斜角大于25°的分注井工作时，投捞成功率显著下降，各层无法完成注水量调配，实际为笼统注水。随着油田开发的深入和提高采收率的要求，大斜度分注井呈逐年增多的趋势，为此，江苏油田石油工程技术研究院开展了大斜度井分注工艺及配套工具研究。通过对常规偏心配水器的内部导向结构及投捞器工作特点分析，找出了存在的问题，自主研发了大斜度偏心配水器，同时具备桥式偏心配水器的功能。

1　问题分析

投捞器入井后产生的下行力主要靠自重和惯性，在仪器长度限制范围内［1］，影响其通过偏心配水器的自身因素主要有2个：

1） 投捞器通过偏心配水器内孔时所需的下行动力［2］。

2） 投捞器在通过配水器的内导向轨时，需要产生足够的旋转力，使投捞器安置堵塞器一侧弹入偏心配水器的内偏直轨道中。

因此，偏心配水器内导向轨的结构及固定方式将直接决定堵塞器的投捞成功率。

1．1 导向结构固定方式

目前，国内各油田使用的偏心配水器种类较多，导向套、下导向托架的固定方式均相同，例如：双导向体偏心配水器［3］；斜井偏心配水器［4］；桥式偏心配水器［5］。

下导向体上端安装在主体下端，通过螺钉将它们连接在一起，缺点为：螺钉与主体螺纹连接，下导向体的条形孔套在螺钉上，即下导向体悬挂在螺钉上，下导向体在螺钉上可产生上下移动、转动，配水器倾斜时易产生偏转，降低了导向的准确性。

1．2 导向轨螺旋角

常规偏心配水器的导向轨螺旋角大，投捞器通过配水器产生的旋转力大，下行力小，在大斜度井中表现为增大投捞器的下行阻力；大斜度偏心配水器的导向轨螺旋角小（如图1所示），投捞器通过配水器产生的下行力增大，在大斜度井中表现为增大投捞器的下行力。改进结构导向轨采用小螺旋角设计，投捞器的下行分力提高了15．9%，在大斜度井有助于提高投捞堵塞器的成功率。

图1　旧新导向轨实体对比

2　技术分析

2．1 结构组成

大斜度偏心配水器结构如图2所示，偏心配水工作筒由上接头、上外管、上定位筒、螺栓、偏心主体、下外管和下接头等构成；定位导向机构由上定位筒、下导向托架、导向套、支撑套、螺钉构成。将堵塞器投入其偏孔中即大斜度偏心配水器。

图2　大斜度偏心分配水器结构

大斜度偏心配水器的下导向托架采用支撑套与下外管螺纹连接预紧，这种结构有效地防止导向托架产生向下移动、转动，配水器倾斜时下导向托架同步产生偏转，增加了导向的可靠性。

偏心主体上还设有与中心孔平行的辅助通道，即桥式通道，如图3所示。其目的在于当中心通道被堵塞后，水流经桥式通道保证下面的偏心配水器能正常配水。该配水器已获国家专利，专利号：ZL201220556825．8。

图3　偏心主体剖面图

2．2 工作原理

将安置死嘴的大斜度偏心配水器与管柱连接，下入井内设计位置，管柱加压、封隔器坐封合格后，捞死嘴，投水嘴后即进行分层注水。

2．2．1 捞死嘴

投捞器机械臂前端安装打捞套，从井口用钢丝下入，投捞器进入偏心配水主体的中心通道时，投捞器下端的导向块沿导向套上的曲面下行，驱动投捞器旋转使机械臂弹入上定位筒的条形导槽，继续下行打捞套锁紧堵塞器打捞头；上提投捞器，堵塞器解锁随投捞器上行。

2．2．2 投水嘴

投捞器机械臂前端安置投捞套，投捞套与堵塞器上压套连接；从井口用钢丝下入，投捞器进入偏心配水主体的中心通道时，投捞器下端的导向块沿导向套上的曲面下行，驱动投捞器旋转使机械臂弹入上定位筒的条形导槽，继续下行将堵塞器送入偏心主体的偏孔内，堵塞器的锁块进入偏心主体偏孔的上环槽内锁紧；上提投捞器，投捞套与堵塞器上压套脱开。

2．3 主要技术参数

大斜度偏心配水器总长1 150 mm，最大外径115 mm，最小通径46 mm，最大工作压差30 M Pa，适用温度≤125℃，配套堵塞器外径22 mm，堵塞器长度178 mm，配水器两端连接螺纹2T B G，适用套管内径121～127 mm，适用井斜角≤50°。

3　室内和现场试验

3．1 室内试验

地面模拟试验台架：常规偏心配水器和大斜度偏心配水器分别与油管（5 m）连接，管内灌满水，用钢丝牵引投捞器模拟井下投捞进行试验。

1） 常规偏心配水器。台架倾斜角≤25°时，偏心堵塞器投捞正常；台架倾斜角＞30°时，投捞成功率下降约20%。

2） 大斜度偏心配水器。台架倾斜角≤55°时，偏心堵塞器投捞正常，可以满足大斜度注水井的投捞要求。

3．2 现场试验及效果

大斜度偏心配水器现场应用了22口井，累计实现增产原油达到11 321．8 t，部分注水井应用参数如表1。分注井的井斜角＞30°，最大井斜角为49．3°；堵塞器投捞100多次，投捞成功率86．9%，1次投捞成功率达到85%以上，达到了偏心配水器在常规分注井中的投捞成功率。

以G6-33井为例，1级2段分注，2013-08分注作业，井斜角为42．8°，采用的分注管柱为：大斜度偏心配水器＋扩张式封隔器＋大斜度偏心配水器＋单流阀，大斜度偏心配水器带装水嘴的堵塞器随管柱下井。作业后试注2周，稳压后进行验封与流量测试。现场捞堵塞器2次，投堵塞器2次，均1次成功，流量调配合格率96．9%。

表1　部分大斜度井工艺参数

4　结论

1） 分析了影响大斜度井水嘴投捞成功率的影响因素，通过对常规偏心配水器导向轨结构固定方式的改进和减小其螺旋角，提高了大斜度井水嘴投捞成功率。

2） 在井斜小于49．3°的分注井中，研制的大斜度偏心配水器水嘴能进行正常的投捞，为提高大斜度井的分注合格率提供了技术保障，现场应用效果良好。

［1］ 甘庆明，杨承宗，黄伟，等．大斜度井井下工具通过能力分析［J］．石油矿场机械，2008，37（7）：59-61．

［2］ 李大建，甘庆明，刘显，等．大斜度井抽油泵结构改进及应用［J］．石油矿场机械，2012，41（12）：63-66．

［3］ 李国荣．双导向体偏心配水器：中国，ZL200620030496．0 ［P］．2007-05-30．

［4］ 李国达．斜井偏心配水器：中国，ZL200820180055．5 ［P］．2009-10-07．

［5］ 李承森，李颖，高云霞，等．一种桥式偏心配水器：中国，ZL200920093006．2［P］．2009-11-25．

Research and Application of Eccentric W ater Distributor for Highly-Deviated W ells

PEN GTaixiang1，S HI Yilei2，GU Wenbing1，NIE Hou wen3，SHI Jianshe1
（1.Petroleu m Engineering Technology Research Institute，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Yangzhou225009，China；2.Geological W ell Logging Departmentalism，Jiangsu Oil E xploration Corporation，Yangzhou225009，China；3.N o.2Oil Production Plant，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Jinhu211600，China）

For conventional eccentric water distributorin highly-deviated wells，pulling and running water nozzle exist the low success rate and the deploy ment of difficultissues，the pulling and running tool dow nstrea mmechanical analysis were started．A n eccentric water distributor for highlydeviated wells was developed and successfully separate inject a well of 49．3 degree and pulling andrunning water nozzle success rate up to 86．9%．T he new eccentric water distributor currently applied in the field of 22 wells，the average inclination in application is 36．8°，pulling and running blanking plugs success rate up to 86．9%．

highly-deviated well；separate injection；eccentric water distributor

T E934．103

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．01．022

1001-3482（2015）01-0092-03

2014-07-07

专利项目：国家实用新型专利（ZL201220556825．8）

彭太祥（1985-），男，江西吉安人，工程师，硕士研究生，主要从事注水与注水工具设计等科研工作，E-mail：297261161＠qq．co m。