如何降低注入剖面测井溢流量

2020-12-10李莉吴高福张强王春中石化华东石油工程有限公司测井分公司江苏扬州225009

化工管理 2020年33期

李莉吴高福张强王春(中石化华东石油工程有限公司测井分公司，江苏扬州 225009)

0 引言

注入剖面测井是油藏动态监测的一项重要内容，随着油田开发进入中后期，注入剖面测井资料已成为稳油控水的重要依据和手段。测井电缆承担着地面系统与井下仪器之间测量数据信号传输以及输送测井仪器串到达测量层位的重要连接设备。目前，注入剖面测井主要应用的测井电缆主要是φ5.6mm的普通承压电缆。针对普通电缆密闭不严，溢流量较大的问题，引进新型密闭电缆，结合测试中发现的一些问题，分析其发生的原因，总结了一些改进措施，通过有针对性的做出相应的改进，从而不断降低注入剖面测井溢流量。

1 注入剖面测井溢流量现状调查

通过对2019年施工的26口常规电缆测井测井带压施工时长和测井施工过程中的溢流量的统计，分别计算得到单井溢流率。根据每口井溢流率和注水井油压数据来看，呈现出一定的正比线性关系。暂不考虑压力因素，求平均后得出常规电缆测井溢流率大约为0.282m3/h。

2020年3月更换密闭异型电缆后测井15井次，通过对15口异型电缆测井测井时长和测井施工过程中的溢流量的统计，分别计算得到单井溢流率，求平均后得出异型电缆测井溢流率大约为0.129m3/h。

由于异型电缆的密闭特性，溢流量有了较大幅度的减少，溢流率大约降低为普通电缆的45.7%，受限于现有的防喷设备的匹配性，溢流量仍然亟待进一步降低，施工安全性仍有待提高。

2 注入剖面测井溢流量的主要影响因素

通过讨论分析总结得出上述影响注入剖面测井溢流量的一些因素，并从中寻找出各末端因子，通过对个原因的详尽剖析，确定出注入剖面测井溢流量的主要影响因素。

2.1 测井电缆钢丝硬度不高

由于电缆需要保持一定的韧性，并不能选用硬度较高的钢丝，外层钢丝与阻流管、井下油套管壁紧密接触，磨损较快，因而导致测井电缆变细，与阻流管之间的间隙变大，溢流量增大。而小队会定期检查电缆的磨损情况，及时剁除磨损较严重段(正常近电缆头段磨损大)，因而测井电缆钢丝硬度不高对于溢流量的影响并不大。

2.2 测井电缆钢丝形状

目前运用较多的φ5.6mm普通承荷电缆是由内18外24根两层圆形细钢丝绞合而成，从电缆横截面来看呈现为“菊花型”，因而穿过阻流管后，与阻流管之间有24道缝隙，极大地影响到溢流量的大小。

2.3 测井电缆直径不均匀

测井电缆本身受电缆钢丝性能、铠装工艺影响，存在一定程度上的非均性，后期电缆下使用井后，受井下流体腐蚀(加药污水的腐蚀性更为强烈)以及上部阻流管和其它部件的摩擦，使得电缆直径存在一些变化，因而在一定程度上引起电缆与阻流管的间隙变化，从而影响到溢流量的大小。

2.4 防喷控制头阻流级数少

目前小电缆带压测井队伍均使用的三级阻流防喷控制头，一级阻流约为7MPa，三级阻流可阻21MPa，超过21MPa则应考虑增加为四级阻流。通过调查统计的数据来看，基本上注水压力都在21MPa以内，只有两口井达到22MPa，而且超差不大，溢流率虽有所增大，但未发生剧烈变大，说明二十多兆帕以内的注水井测量中，防喷控制头阻流级数少并未对于溢流量造成特别明显的增加。

2.5 防喷控制头结构不合理

防喷控制头已使用多年，性能基本能够满足测井需求，但是面对严峻的环保压力，该类型的防喷控制头减流作用并不能很好地满足要求，需要更多地优化改进。

2.6 手压泵压不紧

手压泵是通过液压油做功，推进防喷控制头顶部密封头内缸套内活塞，从而压迫盘根胶塞使其形变贴紧电缆，起到阻流作用。而手压泵腔体内油量不足，或者管线、接头等部位的刺漏引起的油压低均会造成手压泵压不紧的情况，从而降低阻流效果，增大了溢流量。但是通过及时、合理的检查，可以有效避免该种情况的发生，到目前为止亦从未发生过。

2.7 阻流管不耐磨

由于阻流管与电缆紧密接触，每口井都要被几千米的电缆摩擦，因而阻流管内部孔径会被磨大，从而造成溢流量增大，但是目前选用的阻流管是使用耐磨材质制成，根据现场施工经验来看，十几口内并不会产生明显的摩擦扩径现象。

2.8 选用阻流管孔径不合适

选用阻流管的孔径不合适的话，若孔径过小，则电缆不易穿过，正常运行时也可能发生电缆遇阻的情况，同时也会加剧电缆的磨损，易造成电缆断丝、跳丝，发生工程事故；若孔径过大，则会起不到很好的阻流效果，造成溢流量倍增的情况。在实际应用中，施工小队严格按照高压防喷设备相关规定选用大于电缆直径0.1～0.15mm的阻流管，基本不存在选用阻流管孔径不合适的情况。

2.9 盘根胶塞不耐磨

密封头中的盘根胶塞是阻挡经阻流管阻流减压后的溢流水的最后一道屏障，它一般由橡胶类高分子材料制成。盘根胶塞每口井需经几千米的电缆摩擦，而且测井过程中无法更换，如果不耐磨，则使密封头最后的屏障形同虚设，造成溢流量大大增加。

2.10 盘根胶塞弹性差

盘根胶塞是通过施工前密封头的旋转来控制松紧程度，以及施工过程中手压泵的打压来控制紧度，如果弹性差则会无法适当形变贴紧电缆，起不到很好的密闭阻流效果。目前使用的盘根胶塞依据材质不同，弹性也会略有差别，但是基本能够满足测井需求。

3 降低注入剖面测井溢流量主要措施

3.1 购置密闭性异型电缆

传统的承荷探测电缆内外铠装层都是由一组横截面为圆形的钢丝排列围绕组成，钢丝之间存在间隙较大，相邻铠装层钢丝之间的缝隙很大、摩擦面积非常小，当钢丝受外界压力时，两侧的钢丝存在向中间挤压的趋势，则中间被挤压的钢丝就会受力凸出于原有铠装层的整体结构，极易被磨断，导致铠装层的整体性被破坏，电缆的承载力下降。同时，“跳丝”、“鼓包”后的电缆其截面由原来的近乎为圆形变成畸形，在下井过程中会就遇阻，出现卡滞的情况。

异型电缆外铠结构设计为扇环形，极大地减小了铠装钢丝之间的缝隙，内外铠装层之间涂覆密封胶，使内外铠装层均形成密闭结构，内开钢丝采用圆形钢丝是为了内外铠装层之间留有缝隙，涂覆密封胶，增加铠装层之间的附着力；扇环形钢丝可有效地增加钢丝的摩擦面积，电缆耐磨性能提高，间接地提高了电缆的使用寿命，同时该类型电缆可降低钢丝由“跳丝”、“鼓包”等现象导致电缆非正常损坏的问题。

钢管电缆表面光滑材质好，由316L不锈钢皮包裹绝缘单芯后焊接制成，外形与钢丝一致，能够很好地起到高压密封作用，但是该类型电缆焊缝长，钢管的密封型一旦受损，电缆绝缘则无法得到保障。同时由于其硬度大，时间长了易疲劳受损，而且一旦断脱，则很难进行打捞，易造成较大的经济损失。

通过原理分析，参考钢丝测试的现场情况，得出光滑的电缆外表将大大地减少施工中的溢流，目前有密闭性异型电缆和钢管电缆符合要求。通过两者性能对比，钢管电缆硬度大、柔韧性差、焊缝易破损，因而决定购置密闭性异型电缆。

密封型承荷探测电缆电缆外表光滑耐磨，可以有效地降低井下液体溢流到井面，大大降低井液溢出地表对环境造成的伤害。

3.2 防喷控制头底部设计减压减震装置

根据调查数据初步分析得出溢流率与注水压力有一定线性关系，将数据制表可以看出溢流率随压力增大的趋势，两者呈正比关系，则说明压力越高溢流越大，反之压力越低溢流越小。

之前使用的密封头底部直接与阻流管联通，先设计增加一个减震减压装置，井内流体经该装置减压后方才进入阻流管内，减压后溢流则会在一定程度上减小。

同时在该装置设计一个安全阻流球阀，当电缆意外地密封头抽出时，钢球在高压液流的推动下，及时堵住密封头内通径孔。防止在井口阀门未来得及关死前井内压力液流通过密封头向外喷，污染环境以及可能出现其他安全隐患，大大提高施工安全性。

防喷控制头底部装置改进后，溢流量比之单独使用异型电缆有了进一步的降低，试验了十口井后，溢流率降低至0.063m3/h，起到了很好的效果。

3.3 优选盘根胶塞

之前一直使用的是普通两半式橡胶盘根胶塞，该种材质较为柔软，具有很好的弹性，在施工初期能够起到很好的阻流密封作用，但是比较柔软则不耐磨，电缆运行一段距离之后，橡胶盘根胶塞则会磨损严重，甚至有磨烂的情况，起不到密封阻流作用。

通过与防喷设备厂家沟通，参考其他密封类盘根的密封试验情况，首先选择将两半式盘根胶塞更换为整体开缝式，在一定程度上提高了结构强度，不易被磨烂。另外对于材质从中选出了丁晴橡胶和尼龙这两种材料。丁晴橡胶耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能；尼龙具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低。

通过多口井现场施工盘根胶塞阻流效果良好，两种材质的的盘根胶塞均将溢流量降至0.04m3/h左右，差别不大，但是运行十口井后，丁晴橡胶盘根胶塞的电缆孔洞较之尼龙盘根胶塞略微大一些。鉴于尼龙盘根胶塞具有更好的耐磨性以及合适的弹性，使用寿命较长，我们选择使用尼龙盘根胶塞。