大斜度偏心配水器研制與應(yīng)用

彭太祥，石易蕾，顧文濱，聶厚文，石建設(shè)

大斜度偏心配水器研制與應(yīng)用

彭太祥1，石易蕾2，顧文濱1，聶厚文3，石建設(shè)1

（1．中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州225009；2．中國石化集團(tuán)江蘇石油勘探局地質(zhì)測井處，江蘇揚州225009；
3．中國石化江蘇油田分公司試采二廠，江蘇金湖211600）

針對常規(guī)偏心配水器在大斜度井中存在的堵塞器投撈成功率低、調(diào)配難等問題，開展了配水器內(nèi)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。研制了一種適應(yīng)大斜度井分注的偏心配水器，成功實現(xiàn)49．3°大斜度井分注，投撈成功率達(dá)到85%以上。現(xiàn)場應(yīng)用22口井，平均應(yīng)用井斜達(dá)到36．8°，堵塞器投撈成功率86．9%。

大斜度井；分注；偏心配水器

江蘇油田注水井的井斜角度為20～50°。常規(guī)偏心配水器在井斜角大于25°的分注井工作時，投撈成功率顯著下降，各層無法完成注水量調(diào)配，實際為籠統(tǒng)注水。隨著油田開發(fā)的深入和提高采收率的要求，大斜度分注井呈逐年增多的趨勢，為此，江蘇油田石油工程技術(shù)研究院開展了大斜度井分注工藝及配套工具研究。通過對常規(guī)偏心配水器的內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及投撈器工作特點分析，找出了存在的問題，自主研發(fā)了大斜度偏心配水器，同時具備橋式偏心配水器的功能。

1　問題分析

投撈器入井后產(chǎn)生的下行力主要靠自重和慣性，在儀器長度限制范圍內(nèi)［1］，影響其通過偏心配水器的自身因素主要有2個：

1） 投撈器通過偏心配水器內(nèi)孔時所需的下行動力［2］。

2） 投撈器在通過配水器的內(nèi)導(dǎo)向軌時，需要產(chǎn)生足夠的旋轉(zhuǎn)力，使投撈器安置堵塞器一側(cè)彈入偏心配水器的內(nèi)偏直軌道中。

因此，偏心配水器內(nèi)導(dǎo)向軌的結(jié)構(gòu)及固定方式將直接決定堵塞器的投撈成功率。

1．1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)固定方式

目前，國內(nèi)各油田使用的偏心配水器種類較多，導(dǎo)向套、下導(dǎo)向托架的固定方式均相同，例如：雙導(dǎo)向體偏心配水器［3］；斜井偏心配水器［4］；橋式偏心配水器［5］。

下導(dǎo)向體上端安裝在主體下端，通過螺釘將它們連接在一起，缺點為：螺釘與主體螺紋連接，下導(dǎo)向體的條形孔套在螺釘上，即下導(dǎo)向體懸掛在螺釘上，下導(dǎo)向體在螺釘上可產(chǎn)生上下移動、轉(zhuǎn)動，配水器傾斜時易產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，降低了導(dǎo)向的準(zhǔn)確性。

1．2 導(dǎo)向軌螺旋角

常規(guī)偏心配水器的導(dǎo)向軌螺旋角大，投撈器通過配水器產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力大，下行力小，在大斜度井中表現(xiàn)為增大投撈器的下行阻力；大斜度偏心配水器的導(dǎo)向軌螺旋角?。ㄈ鐖D1所示），投撈器通過配水器產(chǎn)生的下行力增大，在大斜度井中表現(xiàn)為增大投撈器的下行力。改進(jìn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向軌采用小螺旋角設(shè)計，投撈器的下行分力提高了15．9%，在大斜度井有助于提高投撈堵塞器的成功率。

圖1　舊新導(dǎo)向軌實體對比

2　技術(shù)分析

2．1 結(jié)構(gòu)組成

大斜度偏心配水器結(jié)構(gòu)如圖2所示，偏心配水工作筒由上接頭、上外管、上定位筒、螺栓、偏心主體、下外管和下接頭等構(gòu)成；定位導(dǎo)向機構(gòu)由上定位筒、下導(dǎo)向托架、導(dǎo)向套、支撐套、螺釘構(gòu)成。將堵塞器投入其偏孔中即大斜度偏心配水器。

圖2　大斜度偏心分配水器結(jié)構(gòu)

大斜度偏心配水器的下導(dǎo)向托架采用支撐套與下外管螺紋連接預(yù)緊，這種結(jié)構(gòu)有效地防止導(dǎo)向托架產(chǎn)生向下移動、轉(zhuǎn)動，配水器傾斜時下導(dǎo)向托架同步產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，增加了導(dǎo)向的可靠性。

偏心主體上還設(shè)有與中心孔平行的輔助通道，即橋式通道，如圖3所示。其目的在于當(dāng)中心通道被堵塞后，水流經(jīng)橋式通道保證下面的偏心配水器能正常配水。該配水器已獲國家專利，專利號：ZL201220556825．8。

圖3　偏心主體剖面圖

2．2 工作原理

將安置死嘴的大斜度偏心配水器與管柱連接，下入井內(nèi)設(shè)計位置，管柱加壓、封隔器坐封合格后，撈死嘴，投水嘴后即進(jìn)行分層注水。

2．2．1 撈死嘴

投撈器機械臂前端安裝打撈套，從井口用鋼絲下入，投撈器進(jìn)入偏心配水主體的中心通道時，投撈器下端的導(dǎo)向塊沿導(dǎo)向套上的曲面下行，驅(qū)動投撈器旋轉(zhuǎn)使機械臂彈入上定位筒的條形導(dǎo)槽，繼續(xù)下行打撈套鎖緊堵塞器打撈頭；上提投撈器，堵塞器解鎖隨投撈器上行。

2．2．2 投水嘴

投撈器機械臂前端安置投撈套，投撈套與堵塞器上壓套連接；從井口用鋼絲下入，投撈器進(jìn)入偏心配水主體的中心通道時，投撈器下端的導(dǎo)向塊沿導(dǎo)向套上的曲面下行，驅(qū)動投撈器旋轉(zhuǎn)使機械臂彈入上定位筒的條形導(dǎo)槽，繼續(xù)下行將堵塞器送入偏心主體的偏孔內(nèi)，堵塞器的鎖塊進(jìn)入偏心主體偏孔的上環(huán)槽內(nèi)鎖緊；上提投撈器，投撈套與堵塞器上壓套脫開。

2．3 主要技術(shù)參數(shù)

大斜度偏心配水器總長1 150 mm，最大外徑115 mm，最小通徑46 mm，最大工作壓差30 M Pa，適用溫度≤125℃，配套堵塞器外徑22 mm，堵塞器長度178 mm，配水器兩端連接螺紋2T B G，適用套管內(nèi)徑121～127 mm，適用井斜角≤50°。

3　室內(nèi)和現(xiàn)場試驗

3．1 室內(nèi)試驗

地面模擬試驗臺架：常規(guī)偏心配水器和大斜度偏心配水器分別與油管（5 m）連接，管內(nèi)灌滿水，用鋼絲牽引投撈器模擬井下投撈進(jìn)行試驗。

1） 常規(guī)偏心配水器。臺架傾斜角≤25°時，偏心堵塞器投撈正常；臺架傾斜角＞30°時，投撈成功率下降約20%。

2） 大斜度偏心配水器。臺架傾斜角≤55°時，偏心堵塞器投撈正常，可以滿足大斜度注水井的投撈要求。

3．2 現(xiàn)場試驗及效果

大斜度偏心配水器現(xiàn)場應(yīng)用了22口井，累計實現(xiàn)增產(chǎn)原油達(dá)到11 321．8 t，部分注水井應(yīng)用參數(shù)如表1。分注井的井斜角＞30°，最大井斜角為49．3°；堵塞器投撈100多次，投撈成功率86．9%，1次投撈成功率達(dá)到85%以上，達(dá)到了偏心配水器在常規(guī)分注井中的投撈成功率。

以G6-33井為例，1級2段分注，2013-08分注作業(yè)，井斜角為42．8°，采用的分注管柱為：大斜度偏心配水器＋擴張式封隔器＋大斜度偏心配水器＋單流閥，大斜度偏心配水器帶裝水嘴的堵塞器隨管柱下井。作業(yè)后試注2周，穩(wěn)壓后進(jìn)行驗封與流量測試?，F(xiàn)場撈堵塞器2次，投堵塞器2次，均1次成功，流量調(diào)配合格率96．9%。

表1　部分大斜度井工藝參數(shù)

4　結(jié)論

1） 分析了影響大斜度井水嘴投撈成功率的影響因素，通過對常規(guī)偏心配水器導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)固定方式的改進(jìn)和減小其螺旋角，提高了大斜度井水嘴投撈成功率。

2） 在井斜小于49．3°的分注井中，研制的大斜度偏心配水器水嘴能進(jìn)行正常的投撈，為提高大斜度井的分注合格率提供了技術(shù)保障，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

［1］ 甘慶明，楊承宗，黃偉，等．大斜度井井下工具通過能力分析［J］．石油礦場機械，2008，37（7）：59-61．

［2］ 李大建，甘慶明，劉顯，等．大斜度井抽油泵結(jié)構(gòu)改進(jìn)及應(yīng)用［J］．石油礦場機械，2012，41（12）：63-66．

［3］ 李國榮．雙導(dǎo)向體偏心配水器：中國，ZL200620030496．0 ［P］．2007-05-30．

［4］ 李國達(dá)．斜井偏心配水器：中國，ZL200820180055．5 ［P］．2009-10-07．

［5］ 李承森，李穎，高云霞，等．一種橋式偏心配水器：中國，ZL200920093006．2［P］．2009-11-25．

Research and Application of Eccentric W ater Distributor for Highly-Deviated W ells

PEN GTaixiang1，S HI Yilei2，GU Wenbing1，NIE Hou wen3，SHI Jianshe1
（1.Petroleu m Engineering Technology Research Institute，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Yangzhou225009，China；2.Geological W ell Logging Departmentalism，Jiangsu Oil E xploration Corporation，Yangzhou225009，China；3.N o.2Oil Production Plant，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Jinhu211600，China）

For conventional eccentric water distributorin highly-deviated wells，pulling and running water nozzle exist the low success rate and the deploy ment of difficultissues，the pulling and running tool dow nstrea mmechanical analysis were started．A n eccentric water distributor for highlydeviated wells was developed and successfully separate inject a well of 49．3 degree and pulling andrunning water nozzle success rate up to 86．9%．T he new eccentric water distributor currently applied in the field of 22 wells，the average inclination in application is 36．8°，pulling and running blanking plugs success rate up to 86．9%．

highly-deviated well；separate injection；eccentric water distributor

T E934．103

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．01．022

1001-3482（2015）01-0092-03

2014-07-07

專利項目：國家實用新型專利（ZL201220556825．8）

彭太祥（1985-），男，江西吉安人，工程師，碩士研究生，主要從事注水與注水工具設(shè)計等科研工作，E-mail：297261161＠qq．co m。