免投撈式空心配水器的研制與應用

1、免投撈式空心配水器的研制與應用摘要：目前勝利油田軌道式空心配水器年用量在800套以上。這種配水器在現場應用過程中，由于井臟、負壓等原因，經常出現換向不靈、無法正常注水，以至最后起出管柱重新作業(yè)等問題，增加了作業(yè)成本，延長了作業(yè)占井時間。通過分析，認為造成這種現象的主要原因是機械結構在井下工作可靠性較差。將機械控制式結構改為液壓控制式結構，利用坐封過程中控制活塞暫時不越過注水孔，泄壓后彈簧的彈力將注水活塞自動推到注水狀態(tài)的設計思路，研制成功了免投撈式zkp型空心配水器，封隔器坐封過程中不用投撈死芯子，簡化了壓縮封隔器管柱完井施工工序，降低了作業(yè)成本，提高了作業(yè)效率和質量。到目前為止，現場共應用3

2、54井次，一次作業(yè)成功率987，注水層段合格率872。關鍵詞：空心配水器；注水井；芯子；免投撈注水開發(fā)是國內油田提高原油采收率的主要方式。由于油層各層系的非均質性以及層間差異，只有采取分層注水方式才能有效提高注水效率和油田采收率。配水器就是利用節(jié)流原理調節(jié)層間矛盾，實現各層的配水作用，是分層注水管柱中的關鍵設備，空心配水器的發(fā)展經歷了3個主要階段：固定式、活動式和軌道控制式zjk型。固定式配水器已基本被淘汰，活動式配水器與y341型封隔器配套使用時，需攜帶死芯子下井，封隔器坐封后，撈出死芯子，投入帶水嘴的配水芯子，轉入正常注水，作業(yè)工藝比較復雜。zjk型配水器采用了軌道換向機構，坐封時處于關閉

3、狀態(tài)，封隔器坐封完成后注水通道才能打開，因此可直接攜帶所需水嘴下井。坐封后自動換向，轉入正常注水，減少了投撈死芯子的作業(yè)工序。由于井筒處理不徹底，井內雜質較多以及地層虧空現象嚴重，zjk型配水器經過幾年的現場應用，也發(fā)現了一些問題：(1)由于各種原因，zjk型配水器有時在井下軌道換向不靈活；、(2)由于其外徑較大，不適宜在縮徑井中應用；(3)配水器芯子密封件在投撈過程中經常脫落，造成再次投送芯子不到位，調配不成功。為此研制出zkp型配水器替代zjk型配水器，較好地滿足了現場需要，提高了作業(yè)效率，同時對注水芯子密封結構進行改進，提高了投撈成功率和配水可靠性。1、結構組成zkp配水器主要由上接頭、

4、調節(jié)環(huán)、墊環(huán)、壓簧、中心管、閥體、閥套、控制活塞、擋環(huán)、下接頭、密封圈及芯子總成等零部件組成，見圖1。芯子總成由上壓帽、下壓帽、中心管、壓環(huán)及連體密封圈組成，見圖2。1-上接頭；2一調節(jié)環(huán)；3一墊環(huán)；4一壓簧；5一中心管；6一閥體；7一閥套；8一控制活塞；9一擋環(huán)：lo一下接頭圖1zkp配水器結構2工作原理配水器按設計要求連接在油管上與封隔器一起壓帽連體密封圈中心管壓環(huán)上壓帽圖2芯子總成結構下至設計位置。封隔器坐封時，從油管內加液壓，液壓通過下接頭上的傳壓孔作用到控制活塞上，當壓力達到一定值時，剪釘剪斷，控制活塞下行。同時液壓通過配水器中心管上的注水孔作用在閥套上，其有上行的趨勢，但在限位臺階

5、作用下保持不動，在密封圈作用下配水器仍保持密封，從而保證整個管柱的密封性，封隔器坐封完成后，卸掉油管壓力，閥體與閥套在壓縮彈簧作用下下行(無負壓情況下)，注水孔與注水通道連通。再次油管加壓，壓力推動閥體，壓縮彈簧上行，實現注水。至此，整個管柱坐封注水一次完成。注水過程中，因測試、反洗井等原因停注時，閥體在彈簧力作用下下行，與閥套形成密封，防止層間串通。3技術參數及特點31技術參數配水器鋼體最大外徑100mm，總長度621mm，控制活塞動作壓力7mpa，開啟壓差09mpa，最大工作壓差35mpa，工作溫度160qc，兩端聯接螺紋073mmtbg。芯子通徑見表1。表1zkp配水器芯子通徑32技術特

6、點321無軌道，免投撈設計與zjk配水器相比，zkp配水器去掉了軌道，增加了控制活塞，完全能夠實現原有配水器的功能，且不存在換向問題，使配水器順利打開，做到坐封時保證整個管柱的密封性，坐封完成后實現注水，從而提高了配水器的工作可靠性。322配水芯子密封件防脫落設計目前配水芯子是在整體式本體上開有梯形燕尾槽，安裝三角圈，通過過盈與配水器內工作筒形成密封，但其過盈量是固定的，不可調。投撈過程中，在摩擦及水流的沖刷作用下，芯子膠圈大量脫落，影響了配水準確性。改進后的配水芯子采用分體式，由螺紋連接，芯子膠圈采用雙聯異型結構，由壓帽、壓環(huán)固定在芯子本體上，完全限制了密封膠圈的自由動作，不但較好地防止了密

7、封圈的脫落，而且其過盈量可以根據需要進行調節(jié)，確保了水嘴控制注水量的可靠性。配水芯子結構改進后，完全解決了芯子膠圈脫落問題，提高了投撈測試成功率。其結構對比見圖3。圖3改進前后配水芯子結構對比圖4現場應用zkp配水器研制成功以后，共進行了354口井的現場試驗，不用投撈死芯子實現了封隔器的一次坐封，坐封完成后直接轉入正常注水，一次完井成功率987，配注合格率872，取得了較好的現場應用效果。下面結合具體井例，介紹一下操作工藝及注意事項。以l137井為例，完井管柱如圖4所示。配水器與封隔器及其他工具一起按設計下井，由于該井液面較深，也就是存在負壓，坐封前首先反洗井，油套連通及壓力平衡后，連接管線用

8、泵車從油管加壓，封隔器坐封完成后，卸掉油管壓力，35min后再一次從油管加壓試注，試注合格，完井順利。最后用流程試注，壓力5mpa，流量96md，滿足配注要求。注水層注水層圖4l137井完井管柱圖但有些注水井可能一次試注不進，遇到這種情況需要再次進行反洗井操作，使油套壓力平衡，配水器彈簧釋放，連通注水通道，實現注水。配水器改進后與原有測試調配工藝完全配套，不會增加額外成本及工作量。配水芯子現場共應用80余井次，在投撈測試過程中，從打撈上來的配水芯子看，膠圈沒有一件脫落，配水芯子膠圈防脫率達到了100，保證了調配順利進行，實現了有效分層注水。5結論及建議通過現場應用，zkp配水器在23層分注井以及卡封井中顯示出較大的應用優(yōu)勢，配水器結構簡單，工作性能可靠；密封件防脫結構設計，有效提高了分層配水可靠性，提高了測試投撈成功率；一次完井成功率高，降低了作業(yè)勞動強度，節(jié)約了作業(yè)成本。但通過現場應用實踐發(fā)現，zkp型配水器還存在以下不足，需要進一步攻關研究。(1)配水器出水通道刺壞現象時有發(fā)生，影響了分層配水的可靠性，因此需要解