注入剖面测井溢流回注系统的研制及应用

张振军

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163453)

·仪器设备与应用·

注入剖面测井溢流回注系统的研制及应用

张振军

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163453)

注入剖面测井非密闭施工中井口溢流的排放不但对环保造成一定的影响，而且导致测井状态时的井内注入压力低于平时正常生产状态，测井资料不能真实反映吸水层的吸水状况。为此研制了井内溢流实时等量自动回注系统，在测井防喷管顶端设计安装三级防喷装置，降低测井溢流量；在地面测井车里设计安装溢流实时等量自动回注装置，将测井产生的溢流等量地回注到井内，从而实现注入剖面测井的全密闭施工，提高了测试资料质量，消除了非密闭施工条件下井口泄漏造成的环保影响。

注入剖面；井内溢流；实时等量；自动回注

0 引 言

注入剖面测井要求在正常注入条件下录取测井资料来反映相应层位的吸水能力[1]。注入剖面测井在非密闭条件下施工，井口溢流造成测井时的井内注入压力低于正常生产状态，部分层位不吸水或少吸水，影响测井资料质量。同时，井口溢流的少量洒落也对环保造成一定影响。大庆油田曾针对溢流问题开展多项技术革新，其中注脂式防喷装置存在操作复杂施工效率低、油脂消耗大单井施工成本过高问题，内置式防喷装置虽然对溢流排放量有一定改善，但仍需少量排放溢流[2]。为彻底解决井口溢流问题，研发了注入剖面测井溢流回注系统。该系统由注入剖面测井三级防喷装置和溢流实时等量自动回注装置组成，变传统防喷装置的“单纯封堵”为“堵注结合”，一方面控制井口溢流量，另一方面将少量溢流液体实时等量自动回注到井筒中，实现了测井施工过程全密闭，消除了环保隐患，提高了测试资料质量。

1 注入剖面测井三级防喷装置

三级防喷器由分体阻流管、撸水胶垫、控制溢流接口、压紧帽、压控胶垫、封井活塞、压控接口组成，如图1所示。分体阻流管是阻止防喷管内液体上返的第一级防线，称作一级防喷，内径5.7 mm，比外径5.6 mm的电缆略粗，既能保证良好的阻流效果，又能使电缆顺利通过，拆卸方便，更换时不用剁去电缆头。撸水胶垫、压紧帽及压紧帽下组合排列的钢垫、胶垫是阻止防喷管内液体上返的第二级防线，称作二级防喷，撸水胶垫挤压电缆，去除阻流管阻流后的部分液体，压紧帽用于压紧防喷管顶端组合排列的钢垫胶垫，阻止管内液体向上流出。压控胶垫、封井活塞、压控接口是阻止防喷管内液体上返的第三级防线，称作三级防喷，压控接口用来导入高压流体推动封井活塞，挤压压控胶垫，压紧电缆，增强阻流效果，一般在注入压力较高(超过20 MPa)、注入量较大(超过200 m3/d)导致溢流量较高(超过33 m3/d)的井使用。溢流接口将经过撸水胶垫剩余的溢流液体导入到过滤收集箱中。

图1 三级防喷控制器结构示意图

注入剖面测井施工时，防喷管内溢流液体经阻流管阻流降压后，少部分在撸水胶垫控制下由溢流接口流出。压紧帽紧压下部的钢垫和胶垫，避免防喷管顶端溢流液体流出。溢流量较高时，压控接口处导入高压流体推动活塞，压控胶垫压紧电缆，减少溢流量。

2 溢流实时等量自动回注装置

溢流实时等量自动回注装置由集液过滤器、变频控制器、交流异步电动机、高压三联泵、控制面板组成，如图2所示。集液过滤器作用之一是收集从防喷管溢流接口流出的溢流液体，滤除掉杂质，作用之二是利用箱内安装的浮子液位检测器将所收集溢流液体液位信号转变为电子信号。变频控制器将接收到的液位电子信息实时转变为频率信息。交流异步电动机接收变频信号，改变定子供电频率，达到改变电动机转子转速的目的。高压三联泵将过滤后的液体通过回注管线回注到井筒中。控制面板上装有压力表和各种阀门、接口，主要用来提供回注压力信息，连接溢流管线管线、回注管线，启动、关闭溢流回注控制器。

1—三级防喷器；2—防喷管；3—电缆；4—溢流管；5—集液过滤器；6—自动线性变排量控制器；7—控制面板；8—液位检测器；9—变频控制器；10—交流异步电动机、高压三联泵图2 溢流回注器结构示意图

溢流实时等量自动回注装置工作流程如图3所示。溢流液体由防喷管溢流接口通过溢流管线导入到集液过滤器中，过滤器中的浮子液位检测器将液位信息转换为0～5 V电信号[3]，变频控制器根据该信号输出随液面变化的频率信号，从而改变交流异步电动机的定子供电频率，达到控制高压三联泵转速的目的，最终将集液过滤器中的液体回注到井筒中。溢流液体流量大时，液面较高，变频器输出频率高，交流异步电动机转速快，回注流量也较大；溢流液体流量小时，液面较低，变频器输出频率低，交流异步电动机转速慢，回注流量也较小；该装置通过变频信号控制回注泵转速实现了实时自动等量回注，集液过滤器内的液面始终维持在一个液位下，注入井井口无溢流液体泄露。

图3 溢流回注装置工作过程示意图

溢流实时等量自动回注装置的技术参数为：1)溢流回注量小于等于33 m3/d；2)注入井最大注入压力小于等于25 MPa；3)井口注入压力波动小于0.1 MPa。

3 现场应用

应用该密闭工艺以前，注入量较低(30 m3/d以下)的井，井口溢流量虽然在标准规定的2 m3/d以下[4]，但由于相对溢流量较大，测试时注入井的状态并不和平时生产完全一致，造成施工测试时一些薄差层位达不到启动压力，反映在测试资料上无吸水显示。应用该密闭工艺以后，由于实现了全密闭施工工艺，测试时井的生产状态与平时一致，测试资料准确反映各层的吸水状况[5]。在大庆油田某采油厂注水质量提升示范区，对比9口未措施、未调整及工作制度未发生改变的井，吸水总厚度由27.2 m提高到32.6 m，增加5.4 m，见表1。

杏X井应用该装置前后，偏I层段各层吸水情况得到了准确反映，5个薄差层均有吸水显示，为油田开发提供了准确可靠的资料，如图4所示。

表1 现场应用测试井吸水状况统计表

图4 杏X偏I层段各层吸水情况对比(左图为应用前，右图为应用后)

4 结 论

与注入剖面测井传统施工工艺相比，溢流实时等量自动回注技术采用“三级防喷器封堵”与“溢流回注器回注”相结合的方法，杜绝了溢流液体回收造成的二次成本的增加，消除了溢流液体外排造成的环保影响；井口溢流通过自动控制系统全部实时等量自动回注到井筒中，保证测井施工过程中井内注入压力不发生改变，有效提高了注入剖面测井资料的精度，能够为油田开发提供更加准确的动态监测资料。

[1] 万仁溥.采油工程手册(下册)[M].北京: 石油工业出版社.2000：74-76.

[2] 汪 虓.内置式井口防喷装置的研制与试验[J].石油仪器，2013, 27(3): 24-26.

[3] 耿随心.基于单片机控制的数字变量轴向柱塞泵[J].电气时代，2006,(11)：118-120.

[4] 张 静.注入剖面五参数组合测井技术规程.Q/SY DQ 0440-2012：2.

[5] 郭海敏.生产测井原理及资料解释[M].北京：石油工业出版社，1992：226-233.

Development and Application of Wellhead Overflow Reinjection System in Injection Profile Logging

ZHANG Zhenjun

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163453,China)

The injecting profile logging works under unclosed construction，the wellhead overflow discharge not only causes certain influence to environmental protection，but also leads to lower injection pressure compared to the usually normal production under the well logging working state，so the logging data can not reflect the real water situation in the water absorption layer. Therefore the well overflow real time equivalent automatic injection system is developed, the three class blowout preventer is designed and installed on the top of the logging prevention nozzle to reduce the logging overflow. The overflow real time equivalent automatic injection device is designed and installed in the ground logging truck, which can recycle the equal overflow produced during the logging into the well，so the full closed construction is realized during the injection profile logging，the quality of the test data is improved, the environmental impact caused by the leakage of the well under the non-closed construction condition is eliminated.

injection profile; well overflow; real time equivalent; automatic reinjection.

张振军，男，1973年生，1994年毕业于华北石油学校测井专业，目前主要从事测试技术研发与管理工作。E-mail:dlts_zhangzj@petrochina.com.cn

P631.83

A

2096-0077(2017)03-0059-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.012

2016-08-08 编辑：韩德林)