小井眼分注井测调一体化技术研究应用

李 兴，石太军，徐 斌，龙远强

(1.中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏 江都 225265；2.中国石化江苏油田分公司科技装备处，江苏 扬州 225009)

随着老区开发调整的不断深入，侧钻井、套管悬挂井数量不断增加,部分小井眼井投入转注进行注水，这类注水井受井筒尺寸的限制，分注工具加工难度大、分注及测调工艺配套程度低。目前江苏油田分公司采油一厂已投注的小井眼注水井已达35口，井筒以95 mm小套管为主，这些井层间的非均质性造成部分水井层间矛盾异常突出，油藏迫切需要对这类井实施分注。

为了解决层间矛盾、提高水驱效率，江苏油田分公司采油一厂在2012年开始着手开展95 mm小套管井分注工艺研究，分别在陈3-68、瓦3-11投入试验应用，满足了部分95 mm小套管井分层注水的需求，但该工艺技术存在以下一些不足之处：①调配水嘴时需要反复用钢丝投捞测试，工作效率低；②在大井深大井斜、腐蚀结垢严重的井进行测试时，工具对接成功率低；③受工具尺寸所限，只能实现一级两段分注，很难满足精细分层注水需要；④由于井筒尺寸限制，设计的 Y341 封隔器不能反洗井。因此亟需研究一种适合小井眼井特点的分注测调一体化工艺[1-2]，以满足现场分层注水及测调的需要。

1 小井眼分注井测调一体化技术研究

针对侧钻井井眼直径小的特点，借鉴常规分注井同心测调一体化技术优势[3-4]，研制配套了小直径同心可调配水器、小直径电动测调仪、小直径可洗井封隔器等工具，开发形成了小井眼分注井测调一体化技术。

(1)分注管柱结构：分注管柱结构的设计与常规分注工艺相近，井下工艺管柱主要由小直径同心可调配水器、小直径封隔器、油管锚定器、单流阀、筛管、丝堵等构成，常用的管柱为一级两段或二级三段。

(2)工艺原理：设计采用了对井斜适应性强的同心测调一体化技术原理，利用机电一体化控制，采用边测边调的方式实现了对分注井的测试与调配[5]。分注工艺管柱由作业施工下到预定位置后，打压坐封封隔器，验封合格后，当需要对目标层调节注水时，用电缆将测调仪下放至注水层上方，完成调节臂与井下同心配水器的对接，通过调节目的层水嘴开度来控制流量，直至达到分层配注量。

(3)主要技术特点：①井下管柱及工具尺寸小，能满足95 mm小套管井分注需要；②井下测调采用同心对接，受井斜影响小，分注级数不受限制，可满足多级细分层注水需要；③同心配水器内活动水嘴具备关闭功能，封隔器坐封后即可进行测调，无需投捞死嘴；④工艺管柱有较大内通径，可满足吸水剖面测试需要；⑤套管反打压后能解封封隔器实现反洗井，注水后在注水压差作用下能重新座封。

2 配套井下工具研制

2.1 小直径同心配水器

(1)结构设计：小直径同心配水器结构如图1。

(2)工作原理：将测调仪用电缆下放坐入到同心可调配水器内，通过专用调节器转动工作筒中心位置的同心活动筒，来改变注水流通面积，从而调节注水量的大小。

(3)主要参数及技术特点：小直径同心配水器主要技术参数如表1所示，其主要技术特点为：①配水器外径小，可以满足小井眼井分注需要；测调时居中对接，测调对接成功率高；②活动水嘴与同心配水器设计为一体化结构，配水器内通径一致，分注层数不受限制，且能够满足测试需要；③活动水嘴下部设计了“O”型密封圈密封，可实现完全关闭，能承压差35 MPa；④活动水嘴完全关闭后有对应脱开机构，防止卡死；⑤可调水嘴等关键部位选用高强度、耐磨损、抗腐蚀的材料，其中配水器钢体为高硬度合金，水嘴为氧化锆陶瓷；⑥调节最小流量可达5 m3/d，可以满足水井层间差异大、地质配注量较小的要求。

图1 小直径同心配水器

1.上接头；2.中接头；3.活动水嘴组件；4.本体；5.固定水嘴组件；6.防转螺钉；7.下接头

表1 小直径同心配水器主要参数

2.2 小直径封隔器

(1)结构设计：小直径封隔器的结构设计如图2所示。

图2 小直径封隔器

1.上接头；2.解封剪钉；3.平衡液缸；4.平衡活塞；5.中心管；6.开关液缸；7.开关活塞；8.反洗活塞座；9.密封环；10.压环；11.反洗活塞；12.弹簧；13.上胶筒压帽；14.扩张胶筒；15.下胶筒压帽；16.密封螺钉；17.O型圈；18.下接头

(2)工作原理：坐隔时，从油管内向封隔器打压，液压经过中心管上的孔到滑套开关处推动滑套开关压缩弹簧，液压进入扩张胶筒内使其扩张密封油套管环形空间。同时活塞在内压作用下保持外套向上的推力，这样保证封隔器不会因为注水蠕动使解封剪钉剪断而失效。停注时，在弹簧作用下，滑套开关处于关闭状态，这样扩张胶筒内的液压保证扩张胶筒处于密封状态，即使管柱内外压差消失，封隔器仍能保持密封状态。

(3)主要参数及技术特点：小直径封隔器主要技术参数如表2所示，其主要技术特点为：①外径小，可以下入小套管内，满足小井眼井分注需要；②有较大内通径，能满足测试需要；③封隔器在注水压力下坐封，停注不解封；④反洗井时，从套管环空打压，封隔器胶筒收缩可进行反洗井；反洗井结束后，封隔器在注水压力作用下还可重复坐封；⑤上提管柱后封隔器可泄压解封。

表2 小直径封隔器主要参数

2.3 小直径测调仪

(1)结构设计：小直径测调仪由电缆头、扶正器、电机、调节头、防转爪、定位爪、流量计、探头等组成。

(2)工作原理：当需要对目标层注水进行调节时，首先将测调仪下放至目标层上方10 m处，通过软件的开臂按钮打开调节臂，下放仪器完成调节臂与井下同心配水器的对接，对接成功后进行流量调节，调节目的层流量至要求配注值。上提仪器使仪器脱离对接状态，对另一目标层进行调节。

(3)主要参数及技术特点：小直径测调仪主要技术参数如表3所示，其主要技术特点为：①仪器外径小，可以通过井下小直径配水器、小直径封隔器进行测调；②小直径测调仪与小直径同心配水器居中对接，对接成功率高；井况适应性好，可以满足井斜60°以下分注井调配需要；③输出扭矩大，满足测调需要；④地面显示器实时显示地层流量、压力、温度等参数；⑤具有磁定位功能，能够实时校对深度，可以准确快速确定工具位置。

表3 小直径测调仪主要参数

3 现场应用情况

小井眼分注井测调一体化技术先后在沙埝、富民、陈堡油田进行现场应用(见表4)，测调均一次性获得了成功，满足了现场小井眼井分注及测调的需要。

表4 小井眼分注井测调情况统计

沙23-6井为第一口进行测调一体化施工的小井眼分注井，该井井深1 953.5 m，最大井斜15.5°，为95 mm小套管悬挂井，地质要求进行一级两段分注。2017年11月下入小直径配水器、小直径封隔器分注管柱，2017年12月进行测调作业，施工耗时1.5 h，测调时注水压力15.5 MPa。该井地质配注45 m3/d，其中第一段配注30 m3/d，第二段配注15 m3/d。测试调配后显示第一段注入量为30.5 m3/d，第二段注入量为15.5 m3/d，达到地质配注要求。2018年6月进行第二次测调作业，施工耗时2 h，测调时注水压力15.4 MPa，测试调配后显示第一段注入量为32 m3/d，第二段注入量为15 m3/d，达到地质配注要求。该井注入水为处理后污水，测试时同心可调配水器水嘴转动灵活，配水器打开、关闭均正常，测调仪下井没有遇阻、遇卡现象，说明可调配水器的防腐防垢性能良好。

4 认识与结论

小井眼分注井测调一体化技术研究满足了95 mm小井眼井分注工艺需要，提高了分注工艺适应性，为精细油藏注水提供了技术手段。

(1)同心测调一体化技术解决了小井眼井测调成功率低、工作量大的问题，提高了测调效率及测调

成功率，提高了注水井层段合格率。小井眼井测调设计采用了同心对接技术，受井斜的影响较小，该技术现场应用5井次，测调成功率100%，层段合格率100%。与常规工艺相比，按一级两段计算，单井测调投捞次数由4次下降至1次，减少了测试投捞工作量75%。

(2)该工艺开发配套的井下工具具有较大的内通径，能满足小井眼井细分层注水需要。小直径配水器中活动水嘴与同心配水器设计为一体化结构，配水器内通径一致，分注层数不受限制，并且可以在井斜不大于60°的分注井中使用，满足了大斜度井的分层测试需求，为多级细分层注水提供了技术手段。

(3)研制的小直径可洗井封隔器性能可靠，能满足小井眼井封隔油层与反洗井的工艺需要，且有较大的内通径，能满足吸水剖面测试需要。