测调联动技术中堵头溢流量的控制方法

孙光杰 刘伟 邢印庆

摘 要：为解决分层注水井测试工作应用测调联动技术过程中，由于测调连接电缆的特性及防喷堵头结构制约，产生的溢流污水侵蚀井口设备漆面和地面污染问题，研制了测调联动恒定溢流堵头；测调联动恒定溢流堵头改变了原有内部结构，利用恒流组件的恒定流量功能，可有效控制污水溢流量；2018年5月起在第七油矿分层测试班组实验应用，截止2019年4月，现场应用效果良好，降低了井场污染的同时，有效避免了测调仪器被盘根紧固导致电缆下井困难的情况发生，提高工作效率，具有广阔的应用前景。

关键词：测调联动技术；溢流堵头；恒定流量；恒流组件；环境污染

前言

测调联动技术是指利用地面控制系统通过操控下井的测调仪，实时测量分层注水井的各层段注水流量、压力和温度数据，并调节各层可调配水堵塞器，使各层配注量满足地质方案的一种分层调配测试技术。在当前应用测调联动技术工作中，由于常用的丝铠电缆表面存在凹凸纹理，与防喷堵头内的溢流盘根结合面存在较大间隙，在电缆连接仪器测试过程中，部分溢流污水在压力作用下会沿电缆与盘根空隙流出，含油污水侵蚀井口设备漆面还会造成地面污染。为控制污水溢流量，将溢流盘根紧固过紧时会造成测调仪器下放困难甚至下不去，盘根过松时，却会出现溢流量过大并从堵头顶端出水情况，但为保证测试工作正常进行，只能适当放松盘根紧固程度，保证测调仪器下放顺利，随之而产生的环境污染问题在分层测试工作中迫切需要解决。

1 常规测试现状

测调联动技术具有测试流量直观、堵塞器调整效率高的特点，其工艺无需改变油田已有的偏心注水配套设备，大幅度缩短作业周期，提高了工作效率近一倍以上，为此，第一采油厂从2009年起，在分层注水井测试工作中广泛应用了该项测试工艺技术，截止目前，第一采油厂共有测调联动班组161个，占分层测试班组总比例的64%左右。由于测调联动技术需使用φ3.5mm丝铠电缆连接测调仪，为保障测试电缆与防喷管的可靠密封，采用了小缝隙长距离压差式密封方法达到密封的要求，使用专用的溢流防喷堵头，溢流盘根阻尼孔尺长为φ3.8×200mm。溢流防喷堵头在整个测调过程中，大部分溢流污水随溢流口排出，少部分溢流污水沿电缆与盘根空隙自堵头上方排出，污水溢流量的大小随注水压力的大小而改变，平均单井测试溢流量为1.5m3/d，测试污染场地约1.2m2。为减少测试溢流量，操作工人在现场紧固溢流盘根时却会使测调电缆难以下放，单井处理堵头问题平均耗时1小时左右，影响测试效率。统计全厂161个测调联动班组每日因溢流造成井场污染为193.2m2，每月按20个工作日计算，污染井场面积合计约为3864m2，因此解决由于测试溢流的导致污染环境问题对油田发展十分迫切。

2 革新设计研发

测调联动溢流恒定堵头设计研制过程中，主要考虑两方面问题，一是如何在不同的注入井压力下恒定溢流量，二是电缆下放顺利，盘根磨损程度小。针对问题借鉴了恒流堵塞器的恒定流量原理进行研制。恒流式配水堵塞器是石油开采基地使用的一种井下注水工具，它可以实现定量注水，经过多年来的现场试验，目前这种堵塞器已在部分分层注水井中推广使用[1]。

2.1 测调联动恒定溢流堵头一代研发

在一代革新研发制作时，首先去除了原恒流堵塞器的主体、限位体和滤网部分，保留出水孔、弹簧和柱塞部件，并将柱塞内的恒流片使用聚四氟加工，内部孔径设计为φ3.8mm，组合形成恒流组件单元，并在原有的溢流堵头内部沿中心孔加工φ20*100mm柱形孔，一侧加工外螺纹与恒流组件内螺纹相连接。使用时，将丝铠电缆穿过恒定溢流堵头的4道密封盘根，恒流组件的弹簧和柱塞，连接井下测调仪器。注入压力首先作用在恒流组件的柱塞上，依靠弹簧平衡压力，溢流污水沿电缆空隙经盘根从溢流口排出。

一代革新于2018年4月，在高148-斜41井和高154-473井进行了现场实验，使用25公斤水桶接溢流污水，其中一口井接满水耗时3分42秒，另一口井接满耗时4分51秒，按每日5小时有效工时计算，污水溢流量分别为2.02m3和1.51m3，并没有起到降低溢流量的效果。

2.2 测调联动恒定溢流堵头二代研发

总结一代革新设计的不足，恒流组件没有起到应有的作用，其弹簧平衡注入压力后，经柱塞和出水孔排出的溢流污水没有排出通道，在堵头内部仍形成一定压力，且恒流片材质较差，在两口井实验后磨損增大了1.5mm。

针对现场实验发现的问题，改进完成了二代革新装置，其结构由由盘根压盖、上盘根套、上溢流口、下盘根套、下溢流口、堵头、恒流组件、底堵和防撞弹簧九部分组成。比较一代革新，二代革新在堵头部分打孔，新增加了一个溢流通道，并将恒流片使用黄铜加工，孔径缩小为φ3.6mm，利用液体的粘滞阻力作用，使注入压力充分作用的柱塞之上。二代革新装置在使用时，注入水压力经过堵头内部的恒流组件，利用恒流组件内部φ3.6mm恒流片与弹簧共同作用降压后，恒定溢流量大部分通过下溢流口排出，从而降低了上部盘根所承压力；少部分溢流量经过盘根与电缆间隙从上溢流口排出，盘根所承压力降低，仪器下放顺畅。其恒流组件启动压力0.5Mpa，保证了在低压井测试中也可以实现恒定流量的功能。

3 现场应用

测调联动恒定溢流堵头革新自2018年5月起现场实验共36井次，每井次平均7分钟溢流量25公斤，按每日有效工时5小时计算，溢流量为1.07m3，较未革新前的溢流堵头平均溢流量减少0.43方，降低了井场污染，有效避免了仪器下不去的情况发生，提高了工作效率。

4 结论及认识

（1）测调联动恒定溢流堵头在原装置上加以改进，使用废旧恒流堵塞器部件制作，降低了加工成本。

（2）测调联动恒定溢流堵头操作使用方便，减少了电缆下放困难情况出现，提高了工作效率，适用于分层注水井测调联动测试工作使用。

（3）测调联动恒定溢流堵头恒流组件柱塞在出砂井有卡阻情况出现，需要进一步研究解决。

（4）测调联动恒定溢流堵头在现场实验获得成功，具有广阔应用前景。

参考文献

[1]严金坤，2005，恒流式配水堵塞器特性分析，上海，上海市机械工程学会/上海液压气动总公司，[2019]，百度文库

作者简介：

孙光杰（1974-），男，黑龙江大庆人，采油测试高级技师。

刘伟（1978-），男，黑龙江大庆人，采油测试高级技师。