伺服可調找堵水一體化工藝管柱結構與應用

仲福惟

（大慶油田有限公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶163453）①

常規(guī)的機械堵水工藝將找水、堵水分開進行，根據(jù)生產需要進行調層時，需重新取出堵水管柱，作業(yè)工作量大，效率低，施工成本高。為解決這一技術難題，工程技術人員研制了幾種找堵水一體化管柱，例如：機械液壓調控找堵水工藝管柱［1－2］、電動開關找堵水工藝管柱［3］、橋塞帶泵找堵水管柱［4］等。液壓調層管柱使用液壓組合信號控制多個調層開關器的開關，開關動作不靈活，存在失敗的可能且無法修復，出錯后即導致整個找堵水施工的失敗。電動開關找堵水工藝通過下入電動開關儀輔助滑套進行開關，施工工序復雜、成本較高。上述找堵水一體化工藝還存在找堵水層段數(shù)受到限制的缺點。

針對上述問題，大慶油田采油院開發(fā)了一種新型的伺服可調找堵水一體化工藝管柱，主要工具為伺服可調開關器?？梢栽诓粍由a管柱的情況下，通過控制指定層位伺服可調開關器的開啟與關閉，實現(xiàn)任意層段動態(tài)找堵水一體化施工。

1 管柱結構及工藝原理

伺服可調找堵水一體化工藝管柱主要由可鉆封隔器、伺服可調開關器、插入密封段、丟手接頭等組成（如圖1）。

1） 工具下入 按設計要求，采用油管逐級投送的方式將可鉆封隔器投送到井內預定位置，磁性定位校深無誤后，經(jīng)油管加液壓將封隔器坐封、丟手。然后下入帶有丟手接頭、插入密封段、伺服可調開關器組成的插入密封管柱，完成層段分隔；上提丟手，完成找堵水管柱的下入。最后，下入潛油電泵。

2） 找水及測試 經(jīng)套管注入液壓開關碼信號，開啟指定層位的伺服可調開關器，并將其開口度調至最大；進行單層生產，地面計量、測試以確定指定層位的產液量和含水。單層測試完成后，關閉該層伺服可調開關器。重復以上步驟即可完成所有層位產液量和含水的測試。

3） 調層及生產 根據(jù)測試結果確定堵水層位，關閉高含水層位的伺服可調開關器，開啟生產層位的伺服可調開關器，油井進行生產。

2 配套工具結構及工作原理

2.1 伺服可調開關器

主要由開關器、壓力傳感器、檢測電路等組成，結構如圖2所示。

工作原理：每個伺服可調開關器具有相互獨立的開啟和關閉編碼信號。當需要關閉或開啟井下某一層的伺服可調開關器時，在地面經(jīng)套管向該井加液壓以輸入特定的開關碼信號，傳感器接收信號，當與自身的編碼一致時，控制器向開關器發(fā)出指令，控制其開啟與關閉。該工具具有4個優(yōu)點：

1） 使用操作簡便、安全可靠、大幅縮短了施工周期。

2） 專門設計了增強型的信號檢測電路，抗干擾能力及糾錯能力強。

3） 液壓開關信號共有128種編碼方式，可滿足目前地質條件下任意層段數(shù)的找堵水一體化施工。

4） 根據(jù)生產情況可隨時對生產層段進行測試和生產層位調整。

主要技術參數(shù)：控制壓力5MPa，工作壓力≤60 MPa，工作溫度≤150℃，連續(xù)工作時間≥3a。

2.2 可鉆封隔器

可鉆封隔器是一種管柱投送、液壓坐封、雙向卡瓦錨定、正轉油管丟手、材質可鉆的永久式丟手封隔器。主要由密封機構、錨定機構和鎖緊機構組成，結構如圖3所示。

工作原理：從油管內加液壓，可鉆封隔器的坐封套推動鎖緊機構下行，坐封膠筒與卡瓦，達到封隔油層的目的。上提油管柱至原懸重，正轉油管丟手。下入鉆銑工具，封隔器即可鉆銑解封。

技術參數(shù)：承受壓差25MPa，耐溫120℃，使用壽命6a以上。

3 現(xiàn)場應用效果

從2010年開始，伺服可調找堵水一體化工藝管柱分別在大慶油田、哈薩克、蘇丹油田的20口油井上使用。伺服可調開關器工作可靠，管柱施工成功率100%。

以蘇丹油田3／7區(qū)FE－25井為例，井下分4個層段，施工前采用GN70型電泵生產，日產液量573 036L（3604桶），產油96 831L（609桶），含水83.1%。下入伺服可調找堵水一體化工藝管柱后，在不動管柱的情況下依次打開各層伺服可調開關器，完成了4個層段找水施工，找水測試結果如表1。

在不動管柱的情況下根據(jù)測試結果，關閉高含水層Yabus－VI、Samaa I的伺服可調開關器，同時打開 Yabus－IV、Yabus－V層，伺服可調開關器工作安全可靠。施工后日產液、日產油及含水數(shù)據(jù)如表2，含水大幅下降，調層效果顯著。

現(xiàn)場施工表明：新研制的伺服可調找堵水一體化工藝管柱成功率高、環(huán)保安全、施工成本低、周期短，為油田后期開發(fā)提供了強大的技術支撐。

4 結論

1） 設計了帶伺服可調開關器的找堵水一體化工藝管柱，可以在不動管柱情況下實現(xiàn)任意層段動態(tài)找、堵水，具有環(huán)保安全、施工周期短、成本低、調層成功率高等特點。

2） 目前地質條件下，該工藝可滿足任意多層段數(shù)的找堵水施工。

3） 每級伺服可調開關器具有相互獨立的開關編碼信號，且可控制開關孔大小，抗干擾能力強，開關動作靈活可靠。

4） 適用于出砂井，封隔器采用可鉆材質，易于鉆銑，如果堵水管柱砂埋，可將插入密封管柱起出，再將封隔器鉆銑掉，以配合后續(xù)各項工藝措施。

［1］Pei Xiaohan，Yang Zhipeng，Ban Li.History and Actuality of Separate Layer Oil Production Technologies in Daqing Oilfield［R］.SPE 100859，2006.

［2］吳圣發(fā)，葉金華，陶進清，等.找堵水工藝管柱的研制與應用［J］.江漢石油職工大學學報，2007，20（4）：57－60.

［3］李光前.電控機械找堵水工藝技術研究［J］.石油礦場機械，2010，39（5）：43－45.

［4］高鷹，吳旭光，童廣巖，等.DL－V液壓調層機械找堵水工藝管柱［J］.石油礦場機械，2004，33（1）：80－82.