測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)中堵頭溢流量的控制方法

孫光杰 劉偉 邢印慶

摘 要：為解決分層注水井測(cè)試工作應(yīng)用測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)過程中，由于測(cè)調(diào)連接電纜的特性及防噴堵頭結(jié)構(gòu)制約，產(chǎn)生的溢流污水侵蝕井口設(shè)備漆面和地面污染問題，研制了測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭；測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭改變了原有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用恒流組件的恒定流量功能，可有效控制污水溢流量；2018年5月起在第七油礦分層測(cè)試班組實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，截止2019年4月，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，降低了井場(chǎng)污染的同時(shí)，有效避免了測(cè)調(diào)儀器被盤根緊固導(dǎo)致電纜下井困難的情況發(fā)生，提高工作效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)；溢流堵頭；恒定流量；恒流組件；環(huán)境污染

前言

測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)是指利用地面控制系統(tǒng)通過操控下井的測(cè)調(diào)儀，實(shí)時(shí)測(cè)量分層注水井的各層段注水流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，并調(diào)節(jié)各層可調(diào)配水堵塞器，使各層配注量滿足地質(zhì)方案的一種分層調(diào)配測(cè)試技術(shù)。在當(dāng)前應(yīng)用測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)工作中，由于常用的絲鎧電纜表面存在凹凸紋理，與防噴堵頭內(nèi)的溢流盤根結(jié)合面存在較大間隙，在電纜連接儀器測(cè)試過程中，部分溢流污水在壓力作用下會(huì)沿電纜與盤根空隙流出，含油污水侵蝕井口設(shè)備漆面還會(huì)造成地面污染。為控制污水溢流量，將溢流盤根緊固過緊時(shí)會(huì)造成測(cè)調(diào)儀器下放困難甚至下不去，盤根過松時(shí)，卻會(huì)出現(xiàn)溢流量過大并從堵頭頂端出水情況，但為保證測(cè)試工作正常進(jìn)行，只能適當(dāng)放松盤根緊固程度，保證測(cè)調(diào)儀器下放順利，隨之而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題在分層測(cè)試工作中迫切需要解決。

1 常規(guī)測(cè)試現(xiàn)狀

測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)具有測(cè)試流量直觀、堵塞器調(diào)整效率高的特點(diǎn)，其工藝無需改變油田已有的偏心注水配套設(shè)備，大幅度縮短作業(yè)周期，提高了工作效率近一倍以上，為此，第一采油廠從2009年起，在分層注水井測(cè)試工作中廣泛應(yīng)用了該項(xiàng)測(cè)試工藝技術(shù)，截止目前，第一采油廠共有測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)班組161個(gè)，占分層測(cè)試班組總比例的64%左右。由于測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)需使用φ3.5mm絲鎧電纜連接測(cè)調(diào)儀，為保障測(cè)試電纜與防噴管的可靠密封，采用了小縫隙長距離壓差式密封方法達(dá)到密封的要求，使用專用的溢流防噴堵頭，溢流盤根阻尼孔尺長為φ3.8×200mm。溢流防噴堵頭在整個(gè)測(cè)調(diào)過程中，大部分溢流污水隨溢流口排出，少部分溢流污水沿電纜與盤根空隙自堵頭上方排出，污水溢流量的大小隨注水壓力的大小而改變，平均單井測(cè)試溢流量為1.5m3/d，測(cè)試污染場(chǎng)地約1.2m2。為減少測(cè)試溢流量，操作工人在現(xiàn)場(chǎng)緊固溢流盤根時(shí)卻會(huì)使測(cè)調(diào)電纜難以下放，單井處理堵頭問題平均耗時(shí)1小時(shí)左右，影響測(cè)試效率。統(tǒng)計(jì)全廠161個(gè)測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)班組每日因溢流造成井場(chǎng)污染為193.2m2，每月按20個(gè)工作日計(jì)算，污染井場(chǎng)面積合計(jì)約為3864m2，因此解決由于測(cè)試溢流的導(dǎo)致污染環(huán)境問題對(duì)油田發(fā)展十分迫切。

2 革新設(shè)計(jì)研發(fā)

測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)溢流恒定堵頭設(shè)計(jì)研制過程中，主要考慮兩方面問題，一是如何在不同的注入井壓力下恒定溢流量，二是電纜下放順利，盤根磨損程度小。針對(duì)問題借鑒了恒流堵塞器的恒定流量原理進(jìn)行研制。恒流式配水堵塞器是石油開采基地使用的一種井下注水工具，它可以實(shí)現(xiàn)定量注水，經(jīng)過多年來的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目前這種堵塞器已在部分分層注水井中推廣使用[1]。

2.1 測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭一代研發(fā)

在一代革新研發(fā)制作時(shí)，首先去除了原恒流堵塞器的主體、限位體和濾網(wǎng)部分，保留出水孔、彈簧和柱塞部件，并將柱塞內(nèi)的恒流片使用聚四氟加工，內(nèi)部孔徑設(shè)計(jì)為φ3.8mm，組合形成恒流組件單元，并在原有的溢流堵頭內(nèi)部沿中心孔加工φ20*100mm柱形孔，一側(cè)加工外螺紋與恒流組件內(nèi)螺紋相連接。使用時(shí)，將絲鎧電纜穿過恒定溢流堵頭的4道密封盤根，恒流組件的彈簧和柱塞，連接井下測(cè)調(diào)儀器。注入壓力首先作用在恒流組件的柱塞上，依靠彈簧平衡壓力，溢流污水沿電纜空隙經(jīng)盤根從溢流口排出。

一代革新于2018年4月，在高148-斜41井和高154-473井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，使用25公斤水桶接溢流污水，其中一口井接滿水耗時(shí)3分42秒，另一口井接滿耗時(shí)4分51秒，按每日5小時(shí)有效工時(shí)計(jì)算，污水溢流量分別為2.02m3和1.51m3，并沒有起到降低溢流量的效果。

2.2 測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭二代研發(fā)

總結(jié)一代革新設(shè)計(jì)的不足，恒流組件沒有起到應(yīng)有的作用，其彈簧平衡注入壓力后，經(jīng)柱塞和出水孔排出的溢流污水沒有排出通道，在堵頭內(nèi)部仍形成一定壓力，且恒流片材質(zhì)較差，在兩口井實(shí)驗(yàn)后磨損增大了1.5mm。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題，改進(jìn)完成了二代革新裝置，其結(jié)構(gòu)由由盤根壓蓋、上盤根套、上溢流口、下盤根套、下溢流口、堵頭、恒流組件、底堵和防撞彈簧九部分組成。比較一代革新，二代革新在堵頭部分打孔，新增加了一個(gè)溢流通道，并將恒流片使用黃銅加工，孔徑縮小為φ3.6mm，利用液體的粘滯阻力作用，使注入壓力充分作用的柱塞之上。二代革新裝置在使用時(shí)，注入水壓力經(jīng)過堵頭內(nèi)部的恒流組件，利用恒流組件內(nèi)部φ3.6mm恒流片與彈簧共同作用降壓后，恒定溢流量大部分通過下溢流口排出，從而降低了上部盤根所承壓力；少部分溢流量經(jīng)過盤根與電纜間隙從上溢流口排出，盤根所承壓力降低，儀器下放順暢。其恒流組件啟動(dòng)壓力0.5Mpa，保證了在低壓井測(cè)試中也可以實(shí)現(xiàn)恒定流量的功能。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭革新自2018年5月起現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)共36井次，每井次平均7分鐘溢流量25公斤，按每日有效工時(shí)5小時(shí)計(jì)算，溢流量為1.07m3，較未革新前的溢流堵頭平均溢流量減少0.43方，降低了井場(chǎng)污染，有效避免了儀器下不去的情況發(fā)生，提高了工作效率。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭在原裝置上加以改進(jìn)，使用廢舊恒流堵塞器部件制作，降低了加工成本。

（2）測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭操作使用方便，減少了電纜下放困難情況出現(xiàn)，提高了工作效率，適用于分層注水井測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)測(cè)試工作使用。

（3）測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭恒流組件柱塞在出砂井有卡阻情況出現(xiàn)，需要進(jìn)一步研究解決。

（4）測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)恒定溢流堵頭在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)獲得成功，具有廣闊應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)金坤，2005，恒流式配水堵塞器特性分析，上海，上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)/上海液壓氣動(dòng)總公司，[2019]，百度文庫

作者簡介：

孫光杰（1974-），男，黑龍江大慶人，采油測(cè)試高級(jí)技師。

劉偉（1978-），男，黑龍江大慶人，采油測(cè)試高級(jí)技師。