分流沉积的井下进液器及其在措施管柱中的应用

贺亚维 宋显民

（1.延安大学，陕西延安 716000；2.冀东油田钻采工艺研究院，河北唐山 063004）

分流沉积的井下进液器及其在措施管柱中的应用

贺亚维1宋显民2

（1.延安大学，陕西延安 716000；2.冀东油田钻采工艺研究院，河北唐山 063004）

单流阀作为分层注水、分层调驱、防污染等管柱底阀时，往往存在上部固相颗粒无处沉积并卡死阀球的现象，造成措施管柱失效。为此，研制了具有侧向进液、分流沉积通道、单向球弹簧扶正等机构的分流沉积井下进液器，该进液器具有侧管进液、分流通道沉砂、阀球不易砂卡等功能，与措施管柱组合，能够起到卡封管柱的侧向进液、分层注入管柱的反洗井、分层调驱和防污染管柱的固相颗粒沉入下部尾管的作用，提高了措施管柱的可靠性，增强了措施管柱在出砂、斜井条件下的适应性。

单流阀；分流沉积；进液器；防污染管柱；调驱管柱

目前分层注水、分层调驱、防污染等管柱都采用单流阀作为底阀，可以起到反向进液、正向关闭的作用。但这种单流阀在措施管柱的实施过程中存在如下问题：一是作为防污染管柱的底阀时，在正常生产、洗井或后期检泵作业过程中，经常出现地层吐出的砂子或井内的污染物长时间向下沉积并将单流阀堵死现象，最终导致地层油流不能进入到上部井筒、油井无法正常生产［1-2］；二是作为分层注水底阀时，一些疏松砂岩地层地层砂在洗井时反吐入油管并向下沉积，会堵塞底阀及部分油管，使得后期洗井及底部注入层测试等操作无法进行；三是作为分层调驱（或调剖）管柱的底阀时，调驱剂在正常注入过程中会逐渐堆积并堵塞底阀及部分油管，使得后期洗井及底部油层测试等操作无法进行［3-4］；四是目前的单流阀采用底部进液方式，只能用作底阀，在用途上受到很大限制；五是目前的单流阀只能在斜度较小的井上使用，在斜度较大的井上无法使用。为此，有必要研究能侧面进液且带有沉积作用的进液器以替代单流阀，从而改进原有的防污染、分层注水、分层调驱等管柱，最终有效解决上述问题。

1 分流沉积的井下进液器

1.1 工具结构

进液器结构如图1所示。上体和下体油管螺纹连接，下体与分流体焊接在一起，分流体上部内径加工成球座，外径与限位件螺纹连接，限位件内有弹簧，弹簧一端被扶正在限位件内，另一端压紧钢球在分流体球座上。分流体下部为一偏心圆体，与下体焊接形成一大通径轴向沉砂通道，该沉砂通道与下体的下端尾管的内孔相通；下体下部内径壳壁设有径向进液通道，该通道与分流体的内孔相通，但与轴向沉砂通道交错不通。

图1 分流沉积的井下进液装置

1.2 工作原理

油管及进液器内腔进液或打压时，工具内部由于阀球坐在分流体球座上，使内腔和外部单向关闭。

将进液器下接头与数根容砂尾管连接，并安于措施管柱底部时，从油套环空向进液器内腔进液或打压时，进液器外部液体可以经过径向进液通道进入分流体内，并顶开阀球，压缩弹簧，向上进入油管。由于阀球上部受弹簧的轴向向下的压缩力，所以阀球不受井斜影响始终处于轴向向下的压缩状态。

不论油井处于静止状态、由上向下注入过程，还是处于从径向进液通道进入进液器内腔并向上流出的过程，当进液器内腔上部原有液体或从径向进液通道进入工具内部的液体中含有泥砂等固体颗粒时，向下沉降的固体颗粒则通过大通径轴向沉砂通道向下进入到下接的容砂尾管内，而阀球由于上部限位件保护而始终不会被卡死。

1.3 技术指标

长度600 mm，外径110 mm，承压50 MPa，适应井斜≤45°，沉砂率≥95%。

2 沉砂效果评价

实验井深20 m、井斜40°，管柱为容砂尾管（油管）+分流沉积的井下进液器+皮碗封隔器+筛管+油管至井口，配置砂比为1%的携砂液，即1.2 m3的清水和12 L的细砂，将携砂液泵入实验井筒内循环，10 h后起出防污染装置，观察沉砂效果（见表1）。实验结果显示，99.4%的砂进入容砂油管，说明该进液器沉砂效果较好。

表1 实验井中携砂液循环实验数据

3 现场应用

3.1 在分采及单双卡管柱中的反向进液作用

分采管柱结构：油管+丢手+分流沉积的井下进液器+油管+打压丢手工具+分采留井管柱；单双卡管柱结构：油管+丢手+分流沉积的井下进液器+油管+丢手工具+封隔器组合。

工具作用：当不采用分流沉积井下进液器时，分采管柱在下井过程中，油管内无液体灌入，无法平衡油套环空的液柱，会造成下入困难、坐封操作不可靠等问题；采用分流沉积的井下进液器时，在下管柱时环空内的液体可以通过分流沉积的井下进液器的侧孔进入到油管内，使油管内和环空的液体保持平衡，而后期的坐封、丢手等操作不会受到影响，管柱丢手后可以起出进液器，不必留于井下［5-7］。

现场应用30口井次，丢手后起出，施工成功率100%。

3.2 在调剖管柱中使上部沉积的调剖剂沉积入口袋和反洗井作用

管柱结构：1#偏心配注器+封隔器+2#偏心配注器+封隔器+3#偏心配注器+分流沉积的井下进液器+沉积油管。

工具作用：如果不用分流沉积的井下进液器，而采用单流阀为底阀时， 注入施工一段时间后，调剖剂会沉积于单向球上卡死单向球，使管柱无法进行洗井操作；同时调剖剂沉积过多时，会埋死下部注入段，使下段无法注入调剖剂；当采用分流沉积的井下进液器做底阀时，在注入施工一段时间后，沉积的调剖剂会通过分流沉积的井下进液器沉入尾管内，在洗井时，洗井液会从分流沉积的井下进液器的偏孔进入油管内，完成洗井操作。

现场应用15口井，管柱调剖半年后洗井成功率100%。

3.3 在防污染管柱中使上部泥砂沉入口袋

管柱结构：丝堵+容砂尾管（若干根油管）+分流沉积的井下进液器+悬挂封隔器+打压丢手。

管柱用途：用于地层能量较低的油井中，防止在洗井、检泵等过程中外来液体向地层漏失，避免污染油层。

操作步骤：地面组配防污染管柱，并按要求下到预定位置；反循环洗井，打压5-10-15-20 MPa坐封封隔器；继续打压完成丢手，之后起出上部管柱；下入举升管柱。

工具作用：当不采用进液器而采用单流阀时，即管柱为单流阀+悬挂封隔器+打压丢手时，在作业中会出现以下问题：浅层出砂井生产一段时间后，地层砂会砂埋并卡死单向阀球，导致油井不能正常生产；检泵作业过程中，原生产管柱的沉积物和修井液内杂质逐步堆积，会堵塞埋死单向阀球，因此每次作业必须起出防污染管柱，而起出管柱后，修井液会不断侵入，污染地层。当采用进液器作为防污染管柱的底阀时，在正常生产或洗井时，井内的砂泥等固体物质会经分流沉积的井下进液器沉于下部容砂尾管中，而不会沉积在单流阀上使单流阀失效；另外在后期检泵时，作业过程中的砂泥等固体物质会经分流沉积的井下进液器沉积于下部的容砂尾管中，而不会卡死单向球，从而使防污染管柱从洗井过程中的防污染作用扩展到检泵作业过程中的防污染。

应用实例：N38-P5井是浅层唐南区块的一口井，压力系数普遍小于1.0，作业过程中入井液严重倒灌，污染地层。该井投产即下入丝堵+容砂尾管×10根+分流沉积的井下进液器（1 500 m）+悬挂封隔器+打压丢手，1 500 m处井斜42°，在生产两年内共进行6次洗井和2次换泵作业，2次作业均未起出防污染管柱，作业记录显示，泵入100 m3的洗井液，返出100 m3液体，同时两次作业后产量恢复很快，表明地层没有被污染。

在浅层轻微出砂油井应用10口，成功率100%，有效期由采用原有防污染管柱的3个月提高到30个月；在深层低压低产油井中应用5口井，后期检泵作业中均未起出防污染管柱，并继续生产20个月。

4 结论

（1）分流沉积的井下进液器具有侧向进液、可向下沉积砂和脏物的分流通道、单向球弹簧扶正等机构，具有在一定井斜范围内高效沉砂的效果，能够克服单向阀在使用中的缺点。

（2）分流沉积的井下进液器可与分采及单双卡管柱组合，能够使措施管柱反向进液，保证油管内和环空的液体保持平衡，提高下管、坐封等操作的可靠性。

（3）分流沉积的井下进液器可与分层调剖管柱组合，能够使调剖管柱具有反洗井和上部沉积物质沉入口袋的作用，提高调剖管柱的可靠性。

（4）分流沉积的井下进液器可与防污染管柱组合，有使套管上部泥砂沉入口袋的作用，避免砂埋并卡死单向阀球，提高防污染管柱的耐砂性能，使防污染管柱的适用范围由洗井过程扩展到检泵作业过程。

［1］ 贾秀燕，史军，张斌，等.高效防污染管柱的推广应用［J］.内蒙古石油化工，2011，21（10）：129-130.

［2］ 冯铁明.防污染井下开关装置的研究与应用［J］.科技与企业，2012（9）：297.

［3］ 郭保卫，刘文梅，刘广东，等.濮城油田分层调剖注入工艺研究［J］.石油和化工设备，2010，13（4）：43-46.

［4］ 李县波，张江峰，金智涛，等.细分层调剖工艺研究与应用［J］.内蒙古石油化工，2008，18（13）：121-122.

［5］ 赵晓伟，朱洪征，牛彩云.分层采油工艺管柱的研究与应用［J］.内蒙古石油化工，2010，20（23）：111-112.

［6］ 迟洪利，李建东，黄翔，等.河口高温高压油藏机械卡堵水工艺［J］.石油钻采工艺，2003，25（1）：74-75.

［7］ 宋显民，张立民，孙成林，等.水平井采油配套技术研究与应用［J］.石油钻采工艺，2007，29（2）：111-115.

Distributary deposit down-hole liquid inlet device and its application in measuring string

HE Yawei1, SONG Xianmin2
（1. Yan’an University,Yan’an716000,China; 2. Drilling and Production Technology Research Institute,Jidong Oilfield,Tangshan063004,China）

ball-and-seat has many problems used as the bottom valve of separated injection, separated profile control and pollution prevent strings, for example solid particle in the upper tube section has nowhere to deposit but stuck valve ball, which will directly resulted in measuring string invalid. In order to overcome the shortcomings, the distributary deposit down hole liquid inlet device is studied, which has facilities such as sideways incoming liquid, diffluent deposit channels, one-way ball spring centralizer. This device was characterized by the liquid inlet side tube, diffluent channels deposit and difficult being sanding in for ball valve. Combined with measuring string, the liquid inlet device can play many roles in many kinds of string, such as the sideways incoming liquid in grip string,inverse well flushing in the stratified injection pipe string and the solid depositing in the bottom profile controlling string or pollution prevention string. All of these improve the reliability of measure strings and enhance the adaptability of column to conditions of sanding and inclined shafts.

ball-and-seat; distributary deposit; liquid inlet device; pollution prevention string; profile control string

贺亚维，宋显民.分流沉积的井下进液器及其在措施管柱中的应用［J］. 石油钻采工艺，2013，35（4）：114-116.

TE934

：B

1000–7393（2013） 04–0114–03

贺亚维，1973年生。1996年毕业于西安石油学院采油工程专业，现主要从事采油工程方面教学和研究工作。E-mail：heyawei-2008@163.com。

2013-03-15）

〔编辑 景 暖〕