偏心分層注水井堵塞器的電動投撈工具研制

張廣超

(大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

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偏心分層注水井堵塞器的電動投撈工具研制

張廣超

(大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

摘要：現(xiàn)階段應(yīng)用的高效測調(diào)工藝大幅提高了注水井流量測試效率。但是，在投撈測試方面仍采用鋼絲投撈堵塞器方式，投撈效率和成功率低，并且不能滿足細分層注水井小卡距投撈測試要求。研制了偏心分層注水井堵塞器的電動投撈工具。該工具通過地面系統(tǒng)控制導(dǎo)向機構(gòu)和投撈機構(gòu)的動作，一次下井可同時完成任意一個層位堵塞器的打撈和投送?，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該工具無需原有6 m以上沖距，解決了小卡距投撈問題。全投撈狀態(tài)實時監(jiān)測，安全性高、適應(yīng)范圍廣，投撈測試效率較原鋼絲投撈工藝提高1倍以上。電動投撈工具是對分層注水測調(diào)技術(shù)新的完善和發(fā)展，實現(xiàn)了偏心注水井測試全過程的電纜控制，進一步提高測試效率及分層注水技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：偏心配水器；堵塞器；投撈器

對于注水開發(fā)油田，分層注水是保持地層壓力、補充地層能量的有效手段，對實現(xiàn)油田分層開采和中低滲透層挖潛，以及穩(wěn)油控水起著無法替代的作用[1-2]。為有效動用挖潛薄差層剩余油，大慶油田提出了“加細注水層段”的精細調(diào)整要求[3]，注水井90%以上采用偏心注水技術(shù)，注水層段數(shù)達到7段以上，細分層后對堵塞器投撈測試工作帶來了以下主要問題：

1)原有鋼絲投撈堵塞器方式1次下井只能完成撈一或投一，效率低，不能滿足大幅增加的投撈測試工作量要求。

2)常規(guī)鋼絲投撈工藝需要6 m以上的沖距才能順利將堵塞器投送到配水器中，而細分注水后相鄰兩級配水器間距更小了，常規(guī)鋼絲投撈工藝不能滿足小卡距投撈。

3)鋼絲投撈堵塞器時，主要靠測試人員經(jīng)驗判斷是否成功實現(xiàn)井下堵塞器的對接或丟手，地面無法直接準確顯示，影響投撈成功率[4]。

針對細分層注水后原有鋼絲投撈堵塞器工藝存在的問題，研制了堵塞器電動投撈工具。

1技術(shù)分析

1.1系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)組成

偏心分層注水井堵塞器的電動投撈工具主要包括地面和井下2個系統(tǒng)。其中地面系統(tǒng)包括地面顯示控制器、電源、編解碼器電路；井下系統(tǒng)在電路方面包括磁性定位、編解碼和電機控制功能模塊等[5]。

電動投撈器結(jié)構(gòu)主要由過載保護電纜頭、磁性定位傳感器、投撈電機等組成(如圖1)。

1—過載保護電纜頭；2—磁性定位傳感器；3—投撈電機；4—電動敲擊機構(gòu)；5—投撈堵塞器感應(yīng)裝置；6—投送臂；7—打撈臂；8—電動上提機構(gòu)；9—正反導(dǎo)向機構(gòu)；10—導(dǎo)向執(zhí)行電機。

1.2技術(shù)原理

電動投撈器由電纜下入井內(nèi)，通過地面控制系統(tǒng)向電動投撈器發(fā)送指令，通過電動投撈器中的磁性定位傳感器準確獲取儀器下入深度[6-7]。打撈堵塞器時，在目的層位配水器上方控制導(dǎo)向執(zhí)行電機打開對應(yīng)的導(dǎo)向機構(gòu)和打撈臂，再下放儀器，如果打撈臂與堵塞器準確對接，則投撈堵塞器感應(yīng)裝置反饋信號提示對接成功，地面發(fā)送指令控制電機上提機構(gòu)進行工作，此時投撈器上行將堵塞器撈出，由于電動上提機構(gòu)的支撐作用，電纜不受力，避免阻力大時損壞電纜；投送堵塞器時，在目的層位配水器上方控制導(dǎo)向執(zhí)行電機打開對應(yīng)的導(dǎo)向機構(gòu)和投送臂，再下放儀器，地面發(fā)送指令控制電動敲擊機構(gòu)進行工作，對堵塞器進行多次敲擊，使堵塞器投送到位，再次通過電機上提機構(gòu)實現(xiàn)堵塞器的丟手，則投撈堵塞器感應(yīng)裝置反饋信號提示丟手成功。電動投撈器一次下井可同時完成堵塞器的一投一撈，提高了投撈測試效率(如圖2)。

圖2　電動投撈器工作示意

1.3技術(shù)參數(shù)

外徑

?44 mm

長度

1 960 mm

耐壓

40 MPa

電機轉(zhuǎn)速

5～6 r/min

額定轉(zhuǎn)矩

20 N·m

工作溫度

0～85 ℃

最大敲擊力

1.2 kN(投送堵塞器)

最大打撈力

4.7 kN(打撈堵塞器)

適用范圍

偏心配水器(橋式、普通、多功能)

1.4技術(shù)特點

1)雙導(dǎo)向設(shè)計。投、撈臂與導(dǎo)向機構(gòu)的方向配合可正向、反向控制，適用于層間距離較短的細分注水工藝測調(diào)聯(lián)動作業(yè)。

2)安全可靠性設(shè)計。電機過載保護、投撈堵塞器在線指示等設(shè)計為現(xiàn)場安全作業(yè)提供有效保障，磁定位為投撈過程的井下儀器定位提供可靠依據(jù)。

3)多位置傳感器設(shè)計。采用了11個位置傳感器，包括撈出位移、收攏、放開、正導(dǎo)、反導(dǎo)等，特別是投、撈堵塞器在線指示能實時地反饋儀器的工作狀態(tài)，直觀了解儀器的井下工作情況，使投、撈工作能更準確、快捷、有效進行。

4)快捷高效性。采用地面直讀，一次下井進行一撈一投作業(yè)模式，投撈效率提高。

2施工工藝

1)預(yù)置堵塞器。在電動投撈器的投送臂上預(yù)置要投入的堵塞器。

2)儀器下井。井口安裝測試防噴管，下入電動投撈器。

3)定位對接。根據(jù)電動投撈器磁性定位提供的深度，在目標(biāo)層位配水器上方放開打撈臂和對應(yīng)導(dǎo)向機構(gòu)，下方儀器與堵塞器完成對接。

4)撈出堵塞器。地面控制系統(tǒng)顯示儀器與堵塞器成功后，地面發(fā)送指令控制電動上提機構(gòu)將堵塞器撈出。

5)投送堵塞器。上提儀器到該配水器上方，地面發(fā)送指令控制收回打撈臂、放開投送臂，再次下放儀器，將預(yù)置堵塞器投入到配水器偏孔內(nèi)，此時地面控制系統(tǒng)顯示投送到位，然后控制電動敲擊機構(gòu)工作，使堵塞器丟手，地面顯示投送成功。

6)投撈下一層位堵塞器。起出儀器，取下?lián)瞥龅亩氯?，預(yù)置要投入的堵塞器，重復(fù)步驟2～5，完成下一層位堵塞器的投撈。

3現(xiàn)場應(yīng)用

電動投撈工具在大慶油田偏心分注井現(xiàn)場試驗34口井86個層段，試驗過程中井下對接投撈順利，成功率98.7%，投撈過程直觀，取得了較好的應(yīng)用效果。偏心配水器最大下入深度1 233 m，最小配水間距0.7 m，最多配注10個層段，嘴前嘴后壓差最高6 MPa，利用電動投撈工具成功完成堵塞器的投撈測試，降低了測試人員勞動強度，測試效率大幅度提高。

以某井為例，該井進行細分后配注7個層段，下入7級配水器，相鄰兩級分別下入正反不同導(dǎo)向的配水器，間距為2 m。利用電動投撈工具進行堵塞器的投撈時，首先打開正導(dǎo)向機構(gòu)和打撈臂，與上一級配水器中進行對接，經(jīng)過電機上提機構(gòu)工作將堵塞器從配水器中撈出，然后上提儀器，地面控制收回打撈臂，打開預(yù)置堵塞器的投送臂，再次下放儀器，通過正導(dǎo)向機構(gòu)再次將堵塞器投送到上一級配水器中，經(jīng)過電動敲擊機構(gòu)工作完成堵塞器丟手；進行下一級反導(dǎo)向配水器中堵塞器的投撈時，收回正導(dǎo)向機構(gòu)，打開反導(dǎo)向機構(gòu)，完成電動投撈器與反導(dǎo)向配水器的對接，并進行堵塞器的投撈。堵塞器投撈過程可從地面實時顯示堵塞器對接和丟失狀態(tài)，避免投撈判斷失誤的情況，并且一次下井可同時完成任意一個層段堵塞器的投送和打撈，整個投撈測試時間為4.2 h，測試效率較鋼絲投撈工藝提高1.5倍。

4結(jié)論

1)電動投撈工具可實現(xiàn)無沖距的堵塞器打撈和投送，解決了注水井細分后帶來的小卡距投撈問題。

2)地面控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示電動投撈器各動作完成情況，可準確判斷堵塞器是否投撈成功。

3)偏心注水井電動投撈器不受配水器的型號限制，適用于普通偏心配水器、橋式偏心配水器、多功能偏心配水器及相對應(yīng)的反導(dǎo)向偏心配水器分層注水管柱堵塞器的打撈與投送。

4)該工具一次下井可實現(xiàn)一撈一投、地面直讀電動投撈作業(yè)模式，是對分層注水測調(diào)技術(shù)新的完善和發(fā)展，實現(xiàn)測試全過程的電纜控制，進一步提高測試效率及分層注水技術(shù)水平。

參考文獻：

[1]王奎，李廣永，張建，等.偏心分注井投撈測配驗封測試工藝及施工過程中常見問題探討[J].油氣井測試，2011，20(4)：38-40．

[2]林森，孟大偉，溫嘉斌.注水井分層自動測調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009(7)：68-71.

[3]蔣雨辰.新型直讀式注水流量測調(diào)儀研制與應(yīng)用[J].石油礦場機械，2013，42(6)：52-54．

[4]孫桂玲，關(guān)巍，竇守進，等.大港油田雙通路偏心分注技術(shù)改進與試驗[J].石油鉆采工藝，2010，32(3)：85-88.

[5]宋祖廠，劉揚，蓋旭波，等.橋式偏心分注管柱電動驗封技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2014，36(1)：74-76．

[6]王金友.大慶油田分層測壓工藝及資料應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2003，25(1)：63-66．

[7]蔣雨辰.多級細分注水及配套高效測調(diào)技術(shù)新進展[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012(20)：52-56.

文章編號：1001-3482(2016)07-0045-03

收稿日期：①2015-12-10

基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)“智能分層注水技術(shù)與裝備”(2012AA061301)資助

作者簡介：張廣超(1983-)，男，黑龍江大慶人，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，主要從事分層注水工具及配套測試工藝方面的工作，E-mail：zgc0311@126.com。

中圖分類號：TE921.903

文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.07.009

Development of Electric Running and Fishing Plug Tool for Eccentric Separated Injection Well

ZHANG Guangchao

(OilProductionEngineeringResearchInstitute，DaqingOilfieldCo.，Ltd.，Daqing163453，China)

Abstract：Nowadays，high-efficiency test and profile control technology dramatically increased the efficiency of the injection well flow test.But to the running and fishing test，it still uses wire line to?pull and run blanking plug.Not only the success rate and the efficiency of running and fishing test are low，but also it cannot satisfy the requirement of the running and fishing test for subdivided injection well.So investigation of the electric running and fishing plug tool are started for eccentric separated injection well.Via the movements of ground control system to guiding mechanism，in one transaction of descent down hole，the technology can accomplish any of the layer blanking plug’s running and fishing at the same time.According to the result of field experiment，it broke through the limitation of 6 meters stroke distance and resolved the problem of running and fishing for small chuck distance well.To the whole process state，it implemented the real time monitoring with high security and a wide accommodation.The efficiency of running and fishing test has increased by 1 time than the original wire line test.It is a new improvement and development of the separate injection test technology.The whole process of well testing is controlled by electric cable.The test efficiency and the level of separate injection technology are further improved.

Keywords：eccentric water regulator；blanking plug；pulling and running tool