注水井小型化调配设备研制

李孟超，黄　佳

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452)*



注水井小型化调配设备研制

李孟超，黄佳

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452)*

摘要：为满足海上平台注水井调配要求，开发了占地空间小、在平台有其他作业情况下能满足调配需求的小型化调配设备。该设备设计紧凑，大幅降低了空间使用要求，可以整体搬移，作业方便，解决了渤海油田注水井分层调配作业率低的现状。选取典型海上注水井进行了现场试验，试验过程中样机运行平稳，工作状态良好，各项性能指标均达到设计要求，能满足平台有其他作业情况下可正常进行调配作业，机动灵活，组合方便。

关键词：分层注水；小型化；设备

参考文献：

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目前，渤海油田开采已经进入中期，分层注水的质量对油田增产稳产有着至关重要的影响。当注水开发多油层非均质油田时，由于油层在纵向上和平面上的非均质性，注入水就沿着高渗透层或高渗透区窜流，而中低渗透层或渗透区则吸水较少，从而引起一系列层间、层内矛盾。分层注水的目的就是为了解决层间矛盾，调整油层平面上的注水不均状况，以控制油井含水上升和油田综合含水率上升，分层注水有助于提高油层的动用程度和油田的最终采收率。

渤海自营油田共有注水井240口，其中分层注水井206口[1-2]。“空心集成”及“一投三分”分层注水井117口，占分注井总数的56.8%。虽然渤海自营油田注水井分注率比较高，但分层调配作业井次却很低，不能起到优化注水的目的。导致这种结果的原因主要是平台作业紧张，现有钢丝作业设备占地空间大，需要吊车配合作业，有大修及检泵作业时顶甲板无空间场地进行钢丝作业[3-6]。

针对目前渤海自营油田分层调配作业井次低，开发了一种占地空间小、在平台有其他作业情况下能满足调配需求的小型化调配设备。

1结构及工作原理

1.1结构组成

注水井小型化调配设备技术研究的核心内容是钢丝设备小型化，在海洋油田平台结构下，利用顶甲板或底层甲板作业空间，改进常规钢丝作业设备，使其小型化，在无需吊车配合作业情况下，可进行较为迫切但受修井等影响的测试作业，完成分层调配方面作业安排。

通过调研确定小型化钢丝设备尺寸及设计思路，结构如图1～2所示。最终设计成型的设备技术参数为：

测试深度

4 000 m

上提拉力

30 kN

钢丝直径

2.8 mm

外形尺寸

1 200 mm×660 mm×1 120 mm

小型化钢丝绞车质量轻、体积小，既满足海上作业安全需求又凸显钢丝设备灵便特性，对钢丝绞车整体加防护罩，保证安全性。在钢丝绞车下面安装小滑轮，使钢丝绞车可以在平台自由活动，扩大了作业范围。

图1　小型化钢丝绞车三维立体模型

图2　小型化钢丝绞车总装图

升高装置是小型化钢丝绞车的主要配套工具，其作用主要用来起升防喷装置，以便于拆卸井口更换工具。其工作原理为：启动电机，电机带动钢丝滚筒转动，通过拉动钢丝前端小勾上提防喷管，实现拆装防喷管更换井下工具功能。使用提升装置进行防喷管拆装或者更换工具，不需平台吊车配合，及时起出井下工具，避免造成工时的延误，提高了调配效率。

1.2工作原理

将小型化钢丝绞车放在井口适当位置，用配套升高装置安装防喷系统，对防喷系统试压结束后，按照常规钢丝作业流程进行分层调配作业。为适应海洋平台的交叉作业，绞车模块外形突出了小型化的特点；并且为了适用于下层甲板作业，模块设计了脚轮结构，便于人力在下层甲板移动绞车。

1.3技术参数

1.3.1整体工具串

加重杆材质

45号钢

加重杆长度

1 113 mm(ø38 mm)；600、960 mm(ø48 mm)

震击器长度

筒式

1 070 mm(ø43 mm)

链式

750、1 300 mm(ø38 mm)

震击器工作行程

500 mm

震击器材质

45号钢

万向节最大破断力

100 kN

整体工具串最大外径

58.67 mm

1.3.2防喷管

材质

N80

耐压等级

40 MPa

螺纹扣型

由壬 M108×3

长度

2 000 mm×3；1 500 mm×1；1 000 mm×1

质量

231 kg

1.3.3绞车

最大功率

4 kW

绞车最大提升力

30 kN

绞车尺寸

1 200 mm×660 mm×1 120 mm

(注：加提升高度架2 000 mm×660 mm×3 000 mm)

质量

500 kg

绞车的驱动方式

防爆电机 (变速)

1.3.4升高装置

提升装置最大承重

30 kN

电机最大功率

7 kW

钢丝绳设备提高提升长度

15 000 mm

小勾机尺寸

1 500 mm×1 000 mm×600 mm

提升力

30 kN

驱动方式

防爆电机

1.3.5电缆

型号

CGP96/SC 3×6

长度

100 m(升高装置50 m；绞车50 m)

2关键技术及创新点

2.1闭式液压传动系统

系统设有安全保护装置，该系统不仅传动平稳可靠，而且绞车速度范围较宽，为测试作业提供了良好的传动系统。

2.2调配设备的固定及运移

绞车模块底带2块大吸力磁盘，在绞车就位后可以通过机械动作操作磁盘和甲板吸合，使绞车固定在甲板上，防止绞车受力移动。绞车模块还装有升降脚轮，便于在下层甲板没有吊装设备的情况下绞车移动。

2.3动力系统性能可靠

配备了良好的动力，效率高，为绞车作业提供了可靠的动力。动力模块采用防爆配电箱控制绞车的电气部分，可以通过配电箱分别控制散热系统风机和主液压泵的启动和停止。

2.4防喷系统的安装

利用CSYQF-T型液压起升防喷装置[7]，无需吊车配合，仅靠手压泵加压，就可自行提升、下放防喷立管。该装置可直接连接在井口采油树上，解决了海上修井作业时吊车无法配合时防喷立管就位问题，进行协助钢丝作业防喷管就位。

3现场应用情况

绥中36-1油田是渤海自营油田油量主产区，目前该油田已经进入开发中期，对分层注水的需求越来越大。

2012-12-30—2013-01-01，注水井小型化调配设备在绥中36-1F17井进行分层调配作业，在未使用平台吊车配合的情况下，3 d完成了调配任务，有效地缩短了作业周期，提高了分层调配效率。

现场应用表明：注水井小型化调配设备可以满足目前注水井调配需求。相比常规钢丝作业设备，注水井小型化调配设备具有以下优点：

1)绞车质量轻，占地面积少，活动空间大。

2)作业期间拆卸井口更换工具串不需吊车配合。

3)能满足平台作业紧张时调配作业的需求。

4)能有效节省作业工期，提高调配效率。

4结论

1)研制的小型化调配设备满足现场要求，结合海上平台和井况条件特点，形成一套适用于渤海油田注水井小型化调配配套的工艺技术。

2)小型化调配设备在无需平台其它设备配合的情况下可进行调配作业，适应海洋平台的交叉作业。

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Development of the Small Deployment Equipment for Water Injection Well

LI Mengchao，HUANG Jia

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China)

Abstract：In order to meet the requirements of water injection well deployment，the small space of the small size of the deployment requirements can be met in the platform with other operations.This equipment can solve the actual situation of the low layer allocation of water injection well in Bohai oilfield.The deployment of equipment miniaturization design is compact，small footprint，greatly reduces the space requirements，the whole device can move，easy operation.The typical offshore water injection well is selected for field test.The prototype is running smoothly and the working condition is good，the performance indexes meet the design requirements.Can meet the platform has other operations can be normal for the deployment of operations，flexible，easy to combine.

Keywords：injection allocation；miniaturization；equipment

中图分类号：TE952

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.04.017

作者简介：李孟超(1980-)，男，山东曹县人，工程师，主要从事采油工艺井作业及管理工作，E-mail：limch2@cnooc.com.cn。

收稿日期：2015-10-12

文章编号：1001-3482(2016)04-0066-03