大港油田分注管柱电动验封技术试验应用

张 乐，窦守进，宋祖厂，杨海超，盖旭波，孙桂玲

（大港油田公司采油工艺研究院，天津300280）①

大港油田分注管柱电动验封技术试验应用

张 乐，窦守进，宋祖厂，杨海超，盖旭波，孙桂玲

（大港油田公司采油工艺研究院，天津300280）①

分注管柱密封状况直接决定注水质量和效果，验封技术是检验分注管柱质量的技术手段，并为上修作业提供依据。针对分注管柱验封困难及传统机械验封技术钢丝易被拉断、成功率低、验封效率低等问题，通过调研、研究及试验，形成了适用于大港油田分注管柱验封的电动验封技术。现场应用表明：该技术实现了密封胶筒电动坐封与解封、验封数据地面直读等功能，提高了验封的准确性及效率，成功率100%，能够满足分注管柱验封需要，已经成为大港油田分注管柱验封、确保分注合格率的主导配套技术，形成了分注管柱验封的新模式。

桥式偏心；桥式同心；分注管柱；封隔器；机械验封；电动验封

在油田开发过程中，分注井注水质量的好坏直接关系到油田开发的稳产效果，而分注管柱封隔器的密封状况直接决定分层注水质量，封隔器密封不严会导致分注层段不能正常配水、测试资料失真、分注有效期短，影响油田注水开发效果［1-3］。因此，如何正确检验封隔器的密封性成为油田开发亟待解决的一项技术问题。

传统的机械式验封技术验封时采用密封段密封配水器中心通道，密封段上下装有压力计，将带有压力计的测试密封段下入井中，坐在配水器工作筒内，地面采用“开—关—开”方式进行逐级验封，测得各层段相应的油管压力及油套环空压力，根据压力变化判断封隔器是否密封［4-5］。机械验封技术在逐级验封时，存在以下问题：

1） 密封段上下压差较大时，上提解封时钢丝负荷大，易被拉断，造成井下事故。

2） 上提时密封段的密封皮碗或胶筒极易拉翻或破损，影响验封一次成功率［1，6-7］。

3） 验封压力计为存储式压力计，验封数据需要回放，工作效率低，数据可靠性差。

针对目前机械式验封技术存在的问题，为提高验封技术应用规模，实现验封技术升级，对新型电动验封技术进行了大量的技术调研和改进完善，形成了适用于大港油田桥式偏心分注管柱及桥式同心分注管柱验封的电动验封技术［8］。

1 技术组成

电动验封技术是一种新型验封技术，该技术包括地面控制系统、井下控制系统、验封仪机械结构、配套硬件等部分。

1.1 地面控制系统

地面控制系统由工控机、显示器、控制模块、编解码模块、功能选择模块、控制按键模块、电机控制模块、电源模块等组成。该控制器集供电、控制、数据采集、数据处理与显示于一体，使用该控制器和验封仪器连接，实现对验封压力计的控制。

1.2 井下控制系统

井下控制系统由电源、电子压力计、电动密封段等部分组成。电源直接取自电缆，经过稳压后供A／D转换电路和编解码模块以及电机控制。电子压力计为双探头验封压力计，可同时测量封隔段上下压力，根据上下压力差，确定封隔器是否密封完好。电动密封段由电机驱动，可在地面根据直读数据，通过控制系统调节封隔橡胶的预紧力。打捞时可通过地面控制系统缩紧橡胶进行泄压，方便仪器打捞。

1.3 验封仪结构

主要包括井下电源转换模块、编解码模块、数据采集模块和电动密封段（单皮碗）及加重杆。如图1～2。

图1 桥式偏心分注管柱电动验封仪结构

图2 桥式同心分注管柱电动验封仪结构

2 技术原理及指标

2.1 技术原理

1） 基本原理 电动验封仪通过电缆下放和上提，密封段装有电机，通过地面控制器向验封仪发送指令，电机带动推力杆上下移动，实现密封胶筒的坐封和解封；通过油管内压力及油套环空压力的变化来判断封隔器是否密封。

2） 电机调节 电动验封仪的密封段装有电机，通过电机可控制密封胶筒的坐封和解封；在验封时通过电机使密封胶筒预紧力增加，减少因验封仪封隔问题导致的验封失败；在仪器打捞时通过电机松开密封胶筒，使封隔器可靠解封，方便仪器安全进行下一层验封。

3） 地面直读 能够直读、实时显示与监测验封数据，可大幅提高验封的效率和成功率。

2.2 验封步骤

1） 关井并下入验封仪器。

2） 在验封目标层上方通过地面控制器发送命令打开验封仪定位爪。

3） 下放验封仪实现并与配水器对接。

4） 通过地面控制器发送坐封命令。

5） 开关井口阀门使注水压力变化。

6） 观察管柱压力与地层压力的变化情况，确定分注管柱验封结果。

7） 关井，并通过地面控制器解封。

8） 收回定位爪。

9） 上提仪器进行逐级验封。

2.3 技术参数

2.4 技术优势

1） 直读式实时监测井下压力及验封的效果。

2） 地面控制胶筒张收，易解封，风险小。

3） 磁定位功能，精确定位。

4） 胶筒收缩下井不易损坏，1次下井即可。

5） 大幅减轻劳动强度，提高工作效率。

3 现场试验及应用效果

目前，大港油田已试验应用桥式偏心分注管柱电动验封技术48井次、桥式同心分注管柱电动验封技术36井次，层段数最多达到四级五段，全部一次性成功。验封过程仪器起下顺利，无遇阻遇卡现象发生，验封后皮碗完好无损伤，并且验封效率高，应用效果达到了预期目标，如表1～2和图3～4所示。

表1 桥式偏心分注管柱电动验封技术在部分井试验应用情况

表2 桥式同心分注管柱电动验封技术在部分井试验应用情况

图3 桥式偏心电动验封仪电流特征曲线

图4 东6-6井验封时间-压力曲线

图5 桥式同心电动验封仪电流特征曲线

图6 白21-10井验封时间-压力曲线

4 结论

1） 与传统机械验封技术相比，电动验封技术克服了密封圈易拉翻或破损、钢丝易拉断、效率低、风险大等缺点，与测调联动技术有效结合，实现了地面直读和控制，电动坐封、解封，皮碗耐用性高、耐高压差，成功率高。

2） 通过电动验封技术现场试验，应用效果达到了预期目标，解决了井下多级分注管柱验封困难的问题，大幅提高了验封效率及成功率。该技术已经成为大港油田分注管柱验封、确保分注合格率的主导配套技术，形成了分注管柱验封新模式。

［1］ 王光营，赵玲.验封仪的改进与应用［J］.油气田地面工程，2013，32（6）：131-132.

［2］ 尹文君.防顶丢手管柱验封装置研究与应用［J］.石油机械，2010，38（5）：69-70.

［3］ 李和义，李绿伟.堵塞式压力计验封的应用［J］.油气井测试，2010，19（2）：56-59.

［4］ 刘扬，高志勇，杜树勋，等.分层测试调配同步联作技术在大港油田的试验应用［J］.石油地质与工程，2009，23（2）：126-127.

［5］ 孙桂玲，窦守进，关巍，等.双通路偏心分注技术适应性改进与试验［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：84-89.

［6］ 王奎，李广永，张建，等.偏心分注井投捞测配验封测试工艺及施工过程中常见问题探讨［J］.油气井测试，2011，20（4）：38-40.

［7］ 柴国兴，辛林涛，崔玉海，等.注水井电磁验封仪的应用研究［J］.石油钻采工艺，2011，32（2）：137-139.

［8］ 宋祖厂，刘扬，盖旭波，等.桥式同心分注技术及其在深斜井中的应用［J］.石油矿场机械，2013，42（7）：62-65.

Test and Application of Electrical Sealing Check Technology for the Separate Injection String in Dagang Oilfield

ZHANG Le，DOU Shou-jin，SONG Zu-chang，YANG Hai-chao，GAI Xu-bo，SUN Gui-ling
（Oil Production Technology Institute，Dagang Oilfield Company，Tianjin 300280，China）

The sealed condition of separate injection string decides the effect of separate injection.The sealing check technology is the technical means to test the quality of separate injection string，which provides the basis for operations.The mechanical sealing check technology for separate injection string has the issues like wire pulled off easily，low success rate，low efficiency and so on.Response to these problems，the electrical sealing check technology for separate injection string is studied.Through field testing applications，it is proven that the technology can achieve setting and releasing operations of the rubber electrically，reaching high accuracy，high efficiency and high success rate of 100%.The technology can meet the needs of the sealing check for separate injection string in Dagang oilfield，which becomes the governing supporting technology in a new model.

bridge eccentric；bridge concentric；separate injection string；packer；mechanical sealing check；electrical sealing check

TE931.2

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.015

1001-3482（2014）07-0059-04

2014-01-03

中石油大港油田公司关键技术攻关项目（20130210）

张 乐（1984-），女，河南社旗人，工程师，主要从事分层注水工艺研究，E-mail：zhangleswpu＠163.com。