新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀研制與應(yīng)用

蔣雨辰

（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶163318）①

目前，大慶油田水驅(qū)開(kāi)發(fā)面臨著2個(gè)問(wèn)題：

1） 分注井?dāng)?shù)增長(zhǎng)速度較快。從2001年的11 693口已增加到2012－10的 20 789口，增長(zhǎng)了77.8%。測(cè)調(diào)工作量大而人員不足。

2） 注水合格率下降速度較快。對(duì)273口井連續(xù)測(cè)試，注水合格率在第4個(gè)月時(shí)已降至62.1%，有必要縮短測(cè)調(diào)周期［1－3］。

近幾年發(fā)展了直讀式高效測(cè)調(diào)工藝，測(cè)調(diào)時(shí)間縮短至2～3d，測(cè)調(diào)效率提高近1倍，已成功應(yīng)用3 000多井次，為解決測(cè)試工作量大幅增加、測(cè)試隊(duì)伍無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求的矛盾提供了有力的技術(shù)支持［4－5］。但測(cè)調(diào)儀存在下不去、上提遇阻而損壞電纜、測(cè)試精度低、測(cè)調(diào)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，有必要對(duì)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

1 存在問(wèn)題及改進(jìn)方案

測(cè)調(diào)工藝使用的直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀采用單支電磁流量計(jì)、2道密封盤(pán)根、集流測(cè)試方式。由于油管壁結(jié)垢，在測(cè)試過(guò)程中存在部分層段下不去或上提時(shí)遇阻的現(xiàn)象；當(dāng)儀器遇卡后電纜剪斷困難，導(dǎo)致電纜損壞。因此，在一定程度上制約了該技術(shù)的規(guī)?；茝V應(yīng)用。對(duì)該直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀進(jìn)行了改進(jìn)，即在原有的基礎(chǔ)上增加1支電磁流量計(jì)，利用2支電磁流量計(jì)測(cè)量的差值獲得單層注入量；取消密封盤(pán)根，實(shí)現(xiàn)了非集流單層測(cè)試功能；設(shè)計(jì)可抽頭電纜頭，當(dāng)儀器遇卡后可將電纜安全起出，避免損壞。通過(guò)改進(jìn)，使直讀式注水測(cè)調(diào)儀更有利于規(guī)模推廣應(yīng)用。

2 直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀的改進(jìn)

2.1 電纜頭結(jié)構(gòu)

原電纜頭未設(shè)計(jì)遇阻后自動(dòng)脫開(kāi)機(jī)構(gòu)，儀器遇阻后只能上提電纜，護(hù)套電纜極易損壞。為保護(hù)電纜，對(duì)電纜頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)（如圖1）。當(dāng)上提力達(dá)到額定張力（140～150kN）時(shí)，不銹鋼護(hù)套電纜通過(guò)子、母夾緊頭過(guò)載可自動(dòng)脫開(kāi)，起到保護(hù)護(hù)套電纜的目的，便于對(duì)直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀的順利打撈。

新電纜頭裝配簡(jiǎn)單、快捷，采用無(wú)外露螺釘結(jié)構(gòu)，解決了原電纜頭外露螺釘脫落的難題，實(shí)用性、安全性強(qiáng)。

圖1 新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀前端電纜頭結(jié)構(gòu)

2.2 流量計(jì)數(shù)量

針對(duì)原直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀局部直徑大、在使用過(guò)程中外露密封材料易損壞、井下易遇阻的問(wèn)題，采用了上、下電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取消密封盤(pán)根，增強(qiáng)了儀器的通過(guò)性能和防卡性能（如圖2）。測(cè)調(diào)時(shí)，將直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀坐入橋式偏心配水器內(nèi)即可與可調(diào)堵塞器對(duì)接，此時(shí)上電磁流量計(jì)位于橋式偏心配水器上部，下電磁流量計(jì)位于橋式偏心配水器下部。2支流量計(jì)的測(cè)量差值即為當(dāng)前層位的單層流量。據(jù)此進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，同時(shí)還可監(jiān)測(cè)到橋式偏心配水器下部各層段調(diào)配時(shí)的流量變化，使調(diào)配更快速。

由于采用非集流測(cè)試方式，可適用于普通偏心配水器，具有更廣的適用范圍。

圖2 上下雙流量計(jì)新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀實(shí)物

2.3 調(diào)節(jié)臂與扶正臂結(jié)構(gòu)

原直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)在油管內(nèi)任意位置測(cè)試流量，采用鋼絲控制方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)臂的彈開(kāi)和收攏，動(dòng)作可靠性較差。同時(shí)，對(duì)接狀態(tài)及可調(diào)堵塞器開(kāi)度無(wú)法判斷，在較大程度上影響了該技術(shù)的測(cè)調(diào)效率。因此，進(jìn)行3方面改進(jìn)：

1） 在井下測(cè)調(diào)儀上設(shè)計(jì)有扶正臂，與調(diào)節(jié)臂成對(duì)使用，使測(cè)調(diào)儀在油管中任意位置都能扶正居中，從而保證流量測(cè)試的準(zhǔn)確性。

2） 調(diào)節(jié)臂利用凸輪支點(diǎn)使得調(diào)節(jié)臂彈開(kāi)或收攏，收放快速有效；保證電機(jī)與調(diào)整頭之間的有效傳動(dòng)，使對(duì)接后的可調(diào)堵塞器連續(xù)可調(diào)。

3） 通過(guò)位置傳感器來(lái)確定可調(diào)堵塞器的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、調(diào)節(jié)臂的彈開(kāi)及收攏、調(diào)節(jié)臂與可調(diào)堵塞器是否對(duì)接。

3 技術(shù)參數(shù)

儀器外徑 42mm

儀器長(zhǎng)度 2 400mm

流量計(jì)數(shù)量 2支

流量測(cè)量范圍 5～200m3／d

流量測(cè)量精度 ±3.0%

壓力測(cè)量范圍 0～40MPa

壓力測(cè)量精度 ±0.2‰

電機(jī)轉(zhuǎn)速 1.5r／min

額定轉(zhuǎn)矩 8N·m

井下儀器工作溫度 0～85℃

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀在大慶油田進(jìn)行了70井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，工藝成功率100%，平均測(cè)調(diào)時(shí)間由4.2d縮短至2.8d。

由流量測(cè)試曲線（如圖3）可以看到：流量計(jì)在通過(guò)雙導(dǎo)向偏心配水器時(shí)可以產(chǎn)生很明顯的流量臺(tái)階，說(shuō)明雙導(dǎo)向偏心配水封隔器在流量計(jì)通過(guò)時(shí)，能夠建立穩(wěn)定的流量測(cè)試系統(tǒng)。流量計(jì)能夠準(zhǔn)確地記錄當(dāng)前各層段的注水量（如表1）。在測(cè)試過(guò)程中通過(guò)1次投撈，即可以得到全井所有層段的流量測(cè)試數(shù)據(jù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了測(cè)試周期。

圖3 高113－48井流量測(cè)試曲線

表1 高113－48井各層流量測(cè)試數(shù)據(jù)

從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況可以看出：新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀在流量資料的錄取和流量調(diào)配的過(guò)程中減少了投撈的次數(shù)，使全井的測(cè)調(diào)效率得到顯著提高。從流量測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出：全井單層誤差最大值為16.67%，最小值為0，單層平均差值為2m3／d，全井注水誤差為0.27%。達(dá)到了配注方案的要求。

5 結(jié)論

1） 新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀采用雙流量計(jì)、無(wú)密封圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，克服了原測(cè)調(diào)儀必須坐封才能測(cè)試流量的不足，并解決了測(cè)試時(shí)遇阻的問(wèn)題，在常規(guī)偏心配水器及橋式偏心配水器上均可適用。

2） 調(diào)節(jié)臂機(jī)構(gòu)利用凸輪支點(diǎn)使調(diào)節(jié)臂彈開(kāi)或收攏，收放快速、有效。

3） 測(cè)調(diào)儀采用了多個(gè)位置傳感器，可以實(shí)時(shí)地反饋測(cè)調(diào)儀的工作狀態(tài)，包括角度、收攏、彈開(kāi)、對(duì)接等，使測(cè)調(diào)工作能更準(zhǔn)確、快捷、有效地進(jìn)行。

4） 新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使得測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)具有更好的適應(yīng)性，是對(duì)高效測(cè)調(diào)技術(shù)的發(fā)展和完善。

［1］徐國(guó)民，苗豐裕.注水井高效測(cè)調(diào)技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（5）：958－963.

［2］劉 合，閏建文，薛鳳云，等.大慶油田特高含水期采油工程研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2004，23（6）：65－67.

［3］剛振寶，衛(wèi)秀芬.大慶油田機(jī)械分層注水技術(shù)回顧與展望［J］.特種油氣藏，2006，13（5）：5－7.

［4］劉 合.加速科技創(chuàng)新突破技術(shù)瓶頸為大慶油田可持續(xù)發(fā)展提供采油工程技術(shù)支撐［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2006，25（1）：23－27.

［5］王子建，于九政，晏耿成，等.新型免投撈堵塞器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（10）：33－36.