同心测调一体分注技术研究与应用

耿海涛，肖国华，宋显民，胡慧莉

（中国石油冀东油田公司钻采工艺研究院，河北 唐山063004）

0 引言

冀东南堡滩海油田主要采用人工岛、钢制平台进行开发，井口密集，安全环保要求高，狭窄的地面条件决定其须采用大斜度定向井开发［1-4］。为保证其开发效果，通过技术攻关，形成了适用于该油田注水井的深斜井偏心分注工艺技术［5-8］，但该技术存在投捞周期长、测试效率低等问题［9-12］。

为解决上述问题，冀东钻采工艺研究院开展了同心测调工艺技术研究，研制了同心可调配水器、三参测调仪、地面数据采集控制及处理系统，井下测调全过程可在地面直接读取。现场应用表明，该技术测调效率和精度大幅提高，满足了地质配注要求，提高了水驱开发效果，对大斜度井的有效分注具有重要意义［13］。

1 同心测调工艺技术

1.1 原理

同心测调工艺技术利用机电一体化原理，采用边测边调的方式实现了对分注井的测试与调配［14-15］。首先将工艺管柱下到预定位置，此时可调配水器处于关闭状态，打压坐封封隔器和锚定器，完成管柱锚定坐封； 然后通过电缆将三参测调仪下入井内，仪器到位后，地面控制设备发送指令打开测调仪定位爪，继续下放，测调仪经配水器导向槽导入，这时仪器机械调配手与水嘴对接，地面设备传递信号，调配机械手转动调节水嘴，调配注水量；同时井下各相关数据通过电缆传输到地面，经分析处理后，调节后的注水量以及地层的温度、压力等参数可被直接读取，能直观、实时地观察井底情况，从而逐级调节配水量，实现水量的精细调配。该工艺通过仪器一次输送下井可完成所有层位的测试与调配，流量调节更加精确，工作量更小。同心测调工艺示意见图1。

图1 同心测调工艺示意

1.2 配套工具

1.2.1 同心可调配水器

1.2.1.1 工作原理

同心可调配水器主要由导管、上接头、中心管、旋转管和下接头等组成（见图2）。该配水器和三参测调仪配合使用，其中导管对测调仪起轴向和径向限位作用，旋转管在旋转的过程中与其上端的带孔垫片形成不等的过流面积，测调时过流面积呈线性变化，由小变大后再由大变小直到关闭，达到调节注水量的目的。

图2 同心可调配水器结构

1.2.1.2 工具特点

水嘴耐冲蚀，不易结垢，扭矩小，调配灵活，调节连续性强，水量调配更加准确，易于控制；同心结构各级配水器内径一致，分层级数不受限制，测试调配成功率高，适用于大斜度井。该工具有防返吐功能，可防止停注时地层返吐出砂。

1.2.1.3 技术指标

可调水量0～500 m3/d；调节误差≤5%；适应井斜角≤60°；耐压60 MPa；耐温150 ℃。

1.2.2 三参测调仪

1.2.2.1 工作原理

三参测调仪主要由机械调节手、电动定位爪、扶正器、电磁流量计、温度探头、压力探头等组成（见图3）。三参测调仪通过电缆输送到配水器内，扶正器内装弹簧可压缩，自由状态下扶正器外径大于配水器内径，当测调仪器进入配水器时扶正器被压缩，可以保证测调仪器在大斜度井中居中。测调仪下到位后，地面控制系统发出信号，打开电动定位爪。定位爪卡于测调配水器定位槽内，从而起到轴向定位作用，按照预先设定好的距离，机械调节手的旋转定位爪也正好卡在配水器的旋转水嘴中。地面控制系统再发一个信号，机械调节手旋转，调节配水器水嘴的大小，同时电磁流量计、温度探头、压力探头可实时检测调配过程中各参数的变化。

图3 三参测调仪

1.2.2.2 技术指标

外径38 mm；耐压60 MPa；耐温150 ℃；最大输出扭矩300 N·m。

1.3 地面数据采集控制及处理系统

该系统的主要功能是实现与三参测调仪的通讯，并对上传的信号进行处理与采集。地面控制系统通过测试电缆与三参测调仪连接，三参测调仪适时测取地层的流量、压力、温度等参数的变化，并通过测试电缆将变化的信号传递到地面，后由地面数据处理系统对信号进行处理，及时将井内传递上来的信号转换为流量、压力、温度的数据，并通过显示器直观显示出来，据此调整所需注水量。

2 现场应用

目前该技术已在冀东南堡滩海油田的3 口大斜度井成功应用（见表1），其中最大井斜53°，最大水平位移1835 m，均一次施工成功，调配误差均小于5%，电缆一次下井即完成流量的调节和地层压力、温度数据的采集。

NP13-X1169 井在投注6 个月后，关闭层段2，对层段1 进行测调，三参测调仪与同心可调配水器在分注段2 980～3 230 m，井斜46°位置一次对接成功，同心可调配水器水嘴转动灵活，不受水质结垢影响，测试调配精度达到96.8%。目前该井管柱使用寿命已达450余天，各项指标正常，工具性能稳定。该井层段1 的测调结果见图4。图4表明配水器打开、关闭顺畅，没有遇阻、遇卡显示，说明可调配水器的防腐防垢性能良好，一切运转正常。

图4 NP13-X1169 井层段1 测调结果

表1 同心测调技术现场应用情况

3 结论

1）同心测调工艺电缆下井一次可以完成所有注水层的流量测试及水量调配，测调效率高，调配精度高，工作量小。

2）三参测调仪可以测取地层流量、温度、压力等参数，在地面适时直读各参数变化，并根据井下各层段情况实施配注，提高了注水井层段合格率。

3）同心可调配水器采用同心结构，在大斜度分注井段可以灵活调配，为南堡大斜度井分层注水提供了技术支持。

［1］肖国华，宋显民，王瑶，等．南堡油田大斜度井分注工艺技术研究与应用［J］．石油机械，2010，38（3）：60-63，91．

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