分層注水工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢-采油院

1、分層注水工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢注水工藝研究所：李世文（勝利油田）一、國外分層注水工藝現(xiàn)狀二、國內(nèi)分層注水工藝現(xiàn)狀三、勝利油田分層注水工藝現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展四、分層注水工藝技術(shù)下步攻關(guān)方向注水作為油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要措施之一，在油田開發(fā)中的地位越來越重要。勝利 油田分公司目前投入開發(fā)油田 59個(gè)，其中注水開發(fā)油田 54個(gè)（ 657 個(gè)開發(fā)單元），水 驅(qū)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量27.93 X 108噸，占分公司動(dòng)用儲(chǔ)量的84.4%,勝利油田總注水井?dāng)?shù)6528 口，配注水量 67.34 X 104nVd，開井 4923 口，配注水量 58.68 X 104mi/d，開井率 75.4%, 日注水量 55X 104m3/d

2、，。方案分注井 2743口（其中 792口井因套管原因不能分注） ，配 注 32.93X 104m3/d ，在油田注水開發(fā)的過程中， 為了緩解層間、 層內(nèi)和平面矛盾， 提高 注水效率和波及體積，提高原油采收率和采出程度，國內(nèi)外許多油田采用了分層注水 的開發(fā)方式，分層注水技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用越來越受到重視。一、國外分層注水工藝現(xiàn)狀國外的注入水水質(zhì)處理工藝較為先進(jìn)，注入水基本上不堵塞地層，洗井解堵周期 比較長，注水過程中沒有不動(dòng)管柱洗井的要求，因此注水封隔器沒有洗井通道，結(jié)構(gòu) 簡單，減少了煩瑣的定期洗井工序，大大延長了管柱的使用壽命。分層注水工藝相對 簡單，主要是分層注水完井工藝，配水主要采用井口

3、流量調(diào)節(jié)器和井下流量調(diào)節(jié)器進(jìn) 行定量配水，一般不需要進(jìn)行井下流量測試，不配套專門的井下流量測試技術(shù)，管柱 壽命可達(dá) 3 年以上。1、分層注水管柱按照井下管柱數(shù)量與，國外分層注水工藝管柱可分為單管注水工藝管柱和多管注 水工藝管柱。1）單管注水工藝管柱單管注水工藝管柱多為支撐式結(jié)構(gòu)，管柱主要由卡瓦式封隔器、流量調(diào)節(jié)器和伸 縮短節(jié)組成。封隔器用于分層和錨定管柱，能有效克服管柱的蠕動(dòng)對封隔器密封性能 的影響，密封壓力較高，工作壽命較長。伸縮短節(jié)一般裝在第一級(jí)封隔器的上方，用 于補(bǔ)償注水過程中溫度和壓力效應(yīng)引起的管柱長度變化，改善封隔器的受力條件，因 而管柱的壽命較長。2）多管注水工藝管柱 多管注水工藝

4、管柱按其相對位置來分，又分為同心管注水完井工藝管柱、平行管 注水完井工藝管柱和混合分注完井工藝管柱。其優(yōu)點(diǎn)是測試及調(diào)配簡單，可以在地面 控制各層的注入水量及注入壓力，且易實(shí)現(xiàn)分質(zhì)分壓注水。但其管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完井 成本高，施工操作難度大，因而很少應(yīng)用。2、分層注水工具1）分層封隔器國外的可取式注水封隔器耐溫可達(dá) 150C，耐壓50MPa工作壽命達(dá)3年以上。由 于沒有不動(dòng)管柱洗井的要求，封隔器上沒有設(shè)計(jì)洗井通道，結(jié)構(gòu)比較簡單，管柱能有 效防止地層反吐，因而其壽命較長，可適用于深井和高壓注水井，基本上能夠滿足各 類油藏分層注水開發(fā)的需要。國外分層注水封隔器大致可分為以下幾類。（1）卡瓦式張力封隔器；

5、國外因?yàn)樽⑺|(zhì)較好，注入水對管柱的腐蝕較小，一 般多采用卡瓦封隔器，它既可以實(shí)現(xiàn)分層，又能起到錨定注水管柱，消除管柱的蠕動(dòng)， 延長管柱的工作壽命，既可以單獨(dú)使用，也可與串聯(lián)封隔器配套應(yīng)用，因而，應(yīng)用較 廣。（2）串聯(lián)張力封隔器；該封隔器用于單管注水，作為上封隔器使用，但不能單獨(dú)使 用，需要于其它封隔器（如卡瓦式張力封隔器等）串聯(lián)使用。（3）雙管張力封隔器； 它是雙管可回收的張力封隔器， 一般用于多管注水的分層 注水封隔器。能控制大量的注入液。2）配水工具國外的分層注水大都采用井下流量調(diào)節(jié)器來完成配注，井下流量調(diào)節(jié)器采用調(diào)速 閥原理，利用注水時(shí)孔板節(jié)流壓差的變化調(diào)節(jié)注入孔的大小，在孔板一定的條

6、件下， 流量基本恒定，不隨壓力的變化而變化。為了滿足測試調(diào)配的需要，大部分井下流量 調(diào)節(jié)器都是可取式的，須進(jìn)行調(diào)配時(shí)，利用鋼絲投撈將流量調(diào)節(jié)器取出，根據(jù)配注需 要在地面更換孔板后再將流量調(diào)節(jié)器投送至目的層，即可達(dá)到調(diào)配的目的。由于國外的配水工具控制的流量恒定，不隨注水壓力變化，不需進(jìn)行井下流量測 試，因此沒有專門的注水井井下流量測試工藝，國外的注水井測試主要是指吸水剖面 的測試。當(dāng)需要掌握各層吸水狀況時(shí)，利用同位素示蹤劑的方法測出各層的相對吸水 量。二、國內(nèi)分層注水工藝現(xiàn)狀國內(nèi)的分層注水工藝主要由分層注水工藝管柱及分層測試、調(diào)配工藝1、分層注水工藝管柱國內(nèi)的注水管柱主要由封隔器、配水器和其它配

7、套工具組成。按照受力狀態(tài)，可 分為懸掛式分層注水管柱和錨定支撐式分層注水管柱。國內(nèi)的注水管柱大多數(shù)采用了 懸掛式結(jié)構(gòu)，根據(jù)配水器的不同，主要可分為空心注水管柱和偏心注水管柱，一般分 注 2 3 層。其中，空心注水管柱最多可分注 5 層，偏心注水管柱理論上講最多可分注 8 層。近幾年， 隨著對管柱蠕動(dòng)危害認(rèn)識(shí)的提高， 為適應(yīng)油田開發(fā)狀況發(fā)展的需要， 提 高注水效果，降低生產(chǎn)成本和延長管柱的工作壽命，各油田都開展了對管柱結(jié)構(gòu)、錨 定支撐技術(shù)和補(bǔ)償技術(shù)的研究。研制出了具有錨定補(bǔ)償功能的可適應(yīng)不同類型油藏注 水需要的多種注水管柱。其中較典型的有勝利的錨定補(bǔ)償式長壽命分層注水管柱，機(jī) 械分層防砂分層注水

8、一體化管柱，中原的自調(diào)配水管柱；江蘇的斜井分層注水管柱和 江漢的錨定式注水管柱等。國內(nèi)的注水封隔器主要有 Y341 和 K344 兩種類型。其中 K344 型封隔器是油田分 層注水應(yīng)用最早的注水井封隔器，它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便之優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用較廣。但 它由于耐溫低（90C）、承壓能力低（15MPa）、工作壽命短而被丫341型封隔器逐步替 代。Y341型封隔器采用水利壓縮封隔件坐封，坐封后鎖緊使封隔件處于永久密封狀態(tài)， 即使在停住時(shí)封隔器仍處于密封狀態(tài)。為方便于洗井工藝，封隔器上設(shè)計(jì)有洗井通道， 可進(jìn)行不動(dòng)管柱反洗井，一般采用上提管柱的方式進(jìn)行解封。近幾年為改善注水封隔 器的工作性能，適應(yīng)深井高溫

9、高壓注水的需要，國內(nèi)各油田都在封隔器改進(jìn)方面做了 許多工作。其中勝利油田根據(jù)深井注水時(shí)注水管柱的工作特點(diǎn)，研制成功了下放管柱 解封和旋轉(zhuǎn)管柱解封的注水封隔器。 另外還研制了帶有密閉裝置的新型擴(kuò)張式封隔器。 另外還根據(jù)高溫高壓注水的要求，對注水封隔器的膠筒結(jié)構(gòu)和配方進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)， 研制成功了耐溫160C，耐壓35MPa,帶有肩部保護(hù)的高溫高壓膠筒，研制成功了鋼 骨架擴(kuò)張膠筒，從根本上提高了封隔器的工作性能。國內(nèi)的配水工具主要有空心配水器和偏心配水器兩種類型。 它們都是采用孔板 （水 嘴）節(jié)流的原理，利用水嘴控制各層的注水量，測試和調(diào)配要逐層進(jìn)行，當(dāng)與高壓坐 封的封隔器配套使用時(shí)，作業(yè)時(shí)要投撈死

10、嘴子使封隔器坐封，工作量大。近幾年為簡 化作業(yè)，降低生產(chǎn)成本，勝利油田研制成功了軌道式空心配水器和免投死嘴的偏心配 水堵塞器，工具下井后不用投撈就能保證封隔器坐封，并在坐封后順利注水，從而簡 化了作業(yè)工藝。2、分層測試調(diào)配工藝注水井測試主要采用井下流量計(jì)測試法。測試時(shí)要用錄井鋼絲將井下流量計(jì)下入 井內(nèi)逐層進(jìn)行測試， 儀器到位后利用降壓法 （或升壓法）進(jìn)行調(diào)點(diǎn)測試。 測完后通過地面 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，得出各層的吸水量和吸水能力。井下流量計(jì)由原來的浮子流量計(jì)、渦 輪流量計(jì)逐步發(fā)展到現(xiàn)在的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。其中電磁流量計(jì)、超聲波 流量計(jì)是最近幾年研制成功的目前應(yīng)用最廣的注水井流量測試儀器， 具

11、有承壓能力高、 精度高、資料可靠、數(shù)據(jù)處理快捷、方便等特點(diǎn)而應(yīng)用較廣。注水井調(diào)配主要采用錄井鋼絲或鋼絲繩投撈的方式進(jìn)行；一般偏心配水器調(diào)配采 用鋼絲投撈，空心配水器調(diào)配多采用鋼絲繩投撈的方式進(jìn)行。調(diào)配時(shí)先用打撈工具將 井內(nèi)的配水芯子撈出，更換合適的水嘴后，再用投送工具將其投入井中相應(yīng)的配水器 內(nèi)即可。測試、調(diào)配時(shí)要逐層進(jìn)行打撈、投送，有時(shí)還要重復(fù)多次，這樣，工作量大， 成本高。為簡化投撈工藝，最近幾年研究成功了液力投撈工藝。在測試和調(diào)配時(shí)，先 將儀器或投撈工具投入油管內(nèi)到達(dá)位置后進(jìn)行流量測試或打撈，然后進(jìn)行反洗井，利 用液力， 將儀器或打撈工具沖到井口， 又井口捕捉器捕捉后并取出。 不動(dòng)用地面

12、絞車， 工藝簡單，方便易行，但在實(shí)施時(shí)，需解決好污水排放的問題，以防環(huán)境污染。液力 投撈工藝目前只能適用于空心注水管柱。3、注水井防腐技術(shù)注水井防腐技術(shù)是提高注水管柱工作壽命的關(guān)鍵措施。為適應(yīng)高溫、高壓注水的 需要，國內(nèi)加強(qiáng)了對注水井防腐技術(shù)的研究，相繼開發(fā)出了鎳磷鍍防腐油管、氮化防 腐油管、納米涂料油管、玻璃鋼內(nèi)襯油管、不銹鋼內(nèi)襯油管、環(huán)氧粉末涂料油管等等。 井下工具全部采用了鎳磷鍍防腐處理，在應(yīng)用中取得了較好效果，有效延長了注水管柱的工作壽命。三、勝利油田分層注水工藝現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展（一）勝利油田分層注水工藝現(xiàn)狀1、分層注水工藝基本狀況勝利油田目前總注水井?dāng)?shù) 6528 口，分注井總數(shù)為243

13、3 口，應(yīng)用的分注工藝主要 是空心配水工藝管柱、偏心配水工藝管柱以及少量固定式配水管柱。其中空心活動(dòng)式 有1199 口，占49.3%，偏心配水管柱結(jié)構(gòu)有1037 口，占的42.6%，固定式配水管柱結(jié) 構(gòu) 197 口，占 8.1% 。采用Y341型封隔器分層的1268 口井，采用K344型封隔器分層的井1136口，其 他 29 口。分注井中一層井144 口，兩層井1290 口，三層井764 口，四層井82 口，五層 井10 口。分層注水配套技術(shù)應(yīng)用情況見表 1。表1分層注水配套技術(shù)應(yīng)用情況表項(xiàng)目分注井?dāng)?shù)（口）分注層段分類井?dāng)?shù)（口）開井關(guān)井小計(jì)一層二層三層四層五層小計(jì)空心配 水K型封隔器8433

14、1117 :075r 3840117Y型封隔器761978583435407110856偏心配 水K型封隔器580116 :69649416r 186322685Y型封隔器3935244527254127281437其它1264817465110677195小計(jì)194434624331441293764821024332. 注水井井下油管基本狀況注水井在井油管總長度1335 X04m，其中防腐油管2492 口井，長度519 X04m， 占總井?dāng)?shù)的38.9%，普通油管井4036 口，占總井?dāng)?shù)的61.1%。90年代中期，勝利油田開始應(yīng)用涂料防腐油管，后期主要應(yīng)用新型玻璃鋼內(nèi)襯油管、鎳磷鍍油管、塞克

15、54涂料油管、不銹鋼內(nèi)襯油管、環(huán)氧樹脂粉末噴涂油管、氮化油管等多類型防腐油管。見表2,表2注水井在用油管分類統(tǒng)計(jì)表分類防腐管普通油管合計(jì)滲氮噴涂內(nèi)襯非金屬其它小計(jì)新油管修復(fù)小計(jì)應(yīng)用井?dāng)?shù)871937371245682971469314336126583井?dāng)?shù)所占比例14%16.35%4.36%0.39%9.13%42.93%7.38%49.53%57.07%100%長度104m165.3224.9856.284.45102.13553.14116.08607.41723.031276.63長度所占比例12.95%17.62%4.4%0.34%8.0%43.33%9.1%47.58%56.63%10

16、0%表3在用防腐油管分類及使用年限統(tǒng)計(jì)表年限滲氮噴涂內(nèi)襯非金屬其它合計(jì)井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例3年內(nèi)67978%32932.35%23185%1041.7%14625.7%139551.6%3年以上19222%60867.65%4015%1458.3%42274.3%157648.4%合計(jì)871100%937100%271100%24100%568100%2971100%從各類防腐油管在井使用年限比例分析來看，三年以內(nèi)的51.6%，三年以上的48.4%,這與近幾年加大防腐油管的投用有關(guān)，詳細(xì)情況見在用油管分類及使用年限統(tǒng) 計(jì)，見表3、表4、表5。表4在用普通油管分類及使

17、用年限統(tǒng)計(jì)表年限新油管修復(fù)合計(jì)井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例井?dāng)?shù)比例3年內(nèi)28261.4%147748%165946.72%3年以上17738.6%161552%179253.28%合計(jì)459100%3092100%3551100%表5在用油管使用年限統(tǒng)計(jì)表時(shí)間2004 年2003 年2002 年2002年以前合計(jì)開井?dāng)?shù)1230123389331776583所占比例18.16%18.21%14.19%49.44%100%從表中可以看出，目前注水井油管使用三年以上的仍占全部注水油管的49%，其中大部分為修復(fù)普通油管，亟需更換。3. 測試工藝技術(shù)現(xiàn)狀目前勝利油田應(yīng)用的注水井分層流量測試工藝主要是井下流量計(jì)測試，

18、特殊情況 下輔助投球測試。電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)是目前較為先進(jìn)的測試工藝。目前，勝利油田以電磁 流量計(jì)測試和超聲波流量計(jì)測試為主，全局共有 138支電磁流量計(jì)。投球測試法在勝采、孤東、孤島、樁西和現(xiàn)河采油廠的水井測試中仍有少量的應(yīng) 用，主要應(yīng)用于目前流量計(jì)還不能滿足要求的高溫、高壓分層注水井的測試。4、主要存在問題（1）管柱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單一，針對性不強(qiáng) 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前上修的注水井中管柱結(jié)構(gòu)主要采用懸掛式，結(jié)構(gòu)單一，針對性不 強(qiáng)，不能滿足不同井況的分層注水的需求。 632 口分層注水井中有 548 口井采用了常規(guī) 的分層注水工藝管柱，占總分層注水井?dāng)?shù)的 86.7%，而采用防蠕動(dòng)管柱只有 73 口，

19、管 柱蠕動(dòng)嚴(yán)重影響了有效使用壽命。以勝采 23247 井為例，該井采用一級(jí)兩段注水，完 井后封隔器位置在 2517.6 米，現(xiàn)場通過磁定位測試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)下層注水、上層停注時(shí)管 柱縮短1.1m；上層注水、下層停注時(shí)管柱伸長 0.8m，注水井工作制度的頻繁改變造成 了管柱的頻繁蠕動(dòng)，致使封隔器密封分層過早失效。2）井下油管腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，影響了有效分注 井下防腐油管少，普通油管在井多，腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各種防腐油管共應(yīng)用了 499口井， 93.32萬米，只占 43.47%，而普通油管應(yīng)用 649 口井， 124萬米，占 56.53%。普通油管下井時(shí)間 1 年以后，防腐油管下井 2 年以后腐蝕、結(jié)垢

20、較嚴(yán)重。另外，油管腐蝕造成了管柱漏失，配水器刺壞嚴(yán)重，管柱失效。油管結(jié)垢造成配 水器堵塞、油管堵塞，內(nèi)徑縮小等，造成測試遇阻，打撈不成功、反洗井不通等問題。以現(xiàn)河牛 20-45井，該井于 2004年 6 月?lián)Q管， 由于分層實(shí)效于 2006年 2 月 26 起出，管柱在井時(shí)間 1 年 8 個(gè)月，起出發(fā)現(xiàn)油管內(nèi)外部均腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，外部垢蝕脫 落層厚度達(dá)到5mm以上。辛9-32井于2004年12月檢管，2006年2月起出發(fā)現(xiàn)，油 管本體、絲扣腐蝕嚴(yán)重，多處穿孔，最大孔洞直徑約 5cm,造成管柱落井，多次打撈， 起出油管全部報(bào)廢。3）管柱出砂降低了調(diào)配成功率 出砂以及水中雜質(zhì)污物堵塞芯子、底球、油管等

21、，造成測試遇阻，打撈不成功、反洗井不通，管柱失效。（二） “十五”期間注水工藝技術(shù)新進(jìn)展1、分層注水管柱新進(jìn)展 隨著油田相繼進(jìn)入高含水開發(fā)期，層間矛盾不斷加劇，同時(shí)受注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較 低等問題的影響，注水井況日益惡化，注水管柱壽命普遍較短，為適應(yīng)油田開發(fā)形式 需要，加強(qiáng)了分層注水工藝技術(shù)的攻關(guān)研究，尤其在“十五”期間，分層注水工藝技 術(shù)取得了快速發(fā)展，注水工藝技術(shù)系列日臻完善，逐步形成了適應(yīng)不同油藏條件、不 同井況的分層注水工藝技術(shù)系列。（1）補(bǔ)償自驗(yàn)封分層注水管柱管柱主要由補(bǔ)償器、自驗(yàn)封封隔器等配套工具組成，見圖1。主要技術(shù)特點(diǎn)是：可以在封隔器坐封時(shí)自行驗(yàn)證封隔器的密封性。其補(bǔ)償器可以補(bǔ)償由

22、坐封壓力引起的管柱伸長。適用于注水壓力不高，層間壓差不大，油層不出砂的注水井，其主要技術(shù)參數(shù)見表6。補(bǔ)償器自驗(yàn)封封隔器配水器層：補(bǔ)償器水力錨Y341封隔器ZJK配水自驗(yàn)封封隔器注水層水力卡瓦反洗閥人工井底.注水層,B I* I- B -IZJK配水反洗閥人工井底Y341封隔器防蠕動(dòng)器配水器自驗(yàn)封封隔器配水器反洗閥自驗(yàn)封封隔器人工井底圖1補(bǔ)償自驗(yàn)封分層注水管柱圖2錨定補(bǔ)償分層注水管柱圖3長效防蠕動(dòng)分層注水管柱表6補(bǔ)償自驗(yàn)封分層注水管柱主要技術(shù)參數(shù)表分層注水壓差，MPa< 30適用井溫，°C< 120適用井斜，°十< 45分注層數(shù)W4層適應(yīng)套管，mm12112

23、6坐封（自驗(yàn)封），壓力MPa18-20（2）錨定補(bǔ)償式分層注水管柱管柱主要由補(bǔ)償器、水力錨、丫341 （或丫342）、ZJK配水器、水力卡瓦、底篩堵 等工具組成（見圖2）。主要技術(shù)特點(diǎn)：分層注水管柱采用了錨定、支撐與伸縮補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，通過對 管柱的上部錨定和下部支撐，有效克服管柱的蠕動(dòng)，提高封隔器等配套工具的使用安 全性；水力錨和水力卡瓦均設(shè)計(jì)為低壓啟動(dòng)，能有效減少壓力效應(yīng)對管柱的影響。管 柱上部設(shè)置了補(bǔ)償器，能補(bǔ)償管柱溫度和壓力效應(yīng)下的伸縮，改善管柱的受力條件， 緩解管柱的螺旋效應(yīng)和彎曲效應(yīng)，避免了封隔器隨管柱的上下蠕動(dòng)，提高了封隔器的 密封壓力和使用壽命。ZJK配水器采用了軌道換向機(jī)構(gòu)，

24、可直接攜帶所需水嘴下井。8項(xiàng)目指標(biāo)適應(yīng)套管內(nèi)徑，mm :51/2，7工作壓力，MPa30項(xiàng)目工作溫度，c分注層數(shù)指標(biāo)25坐封后自動(dòng)換向，即可直接轉(zhuǎn)入正常注水，減少了投撈死芯子的作業(yè)工序；解決了液 壓坐封封隔器多級(jí)使用的難題，一般用于注水層間壓差較大分層注水工藝。技術(shù)參數(shù) 見表7。表7錨定補(bǔ)償分層注水工藝管柱技術(shù)參數(shù)分層注水壓差，MPa I適用井斜，°適用井溫，°C分注層數(shù)< 35< 45< 160W4層(3) 長效防蠕動(dòng)管柱長效防蠕動(dòng)管柱結(jié)構(gòu)為：防蠕動(dòng)器+ 丫341型封隔器+空心配水器+沉砂式底球(見 圖3)。采用這種管柱也能夠有效地減輕壓力及溫度變化造成

25、的管柱伸縮，改善管柱的受 力狀態(tài)，延長封隔器及井下工具的使用壽命。主要應(yīng)用在封上注下的井或需要卡封的 壓力不高的井。主要技術(shù)參數(shù)見表 &表8長效防蠕動(dòng)管柱技術(shù)參數(shù)I 9I #(4)分層防砂注水一體化管柱管柱主要由補(bǔ)償器、液壓扶正器、丟手插圭寸、 擋砂皮碗、注水雙層防砂管、防逆配水器、可洗 井封隔器、液控安全接頭、水力卡瓦和底部反洗 井閥等工具組成，如圖4所示。該管柱設(shè)計(jì)有單向注水閥，防止地層反吐出 砂，可滿足注水、洗井、防砂和測試調(diào)配等工藝 要求。防砂管采用夾壁環(huán)空結(jié)構(gòu)，與兩端防砂皮碗 配套，可以防止砂埋封隔器及洗井通道，保證洗 井暢通，并清除水質(zhì)不合格引起的濾砂管堵塞。管柱設(shè)計(jì)為丟手

26、結(jié)構(gòu)，并配有安全接頭便于 以后作業(yè)起管柱。該管柱一般用于出砂較為嚴(yán)廠注；入層-配水器上擋砂皮防砂管安全接頭封隔器支撐卡瓦配水器擋砂皮碗防砂管丟手插封I #定位器底篩堵圖4分層防砂分層注水工藝管I #10項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)適用注水壓差，MPa< 35適用井斜，(°< 45適用井溫，C< 160分注層數(shù)，層24適用套管，in5 1/2， 7解封力，kN< 80丟手壓力，MPaP25脫開力，kN130重，化學(xué)防砂效果差的注水井。表9分層防砂注水管柱技術(shù)參數(shù)(5) 擴(kuò)張封隔器橋式偏心注水管柱 該管柱主要由KY344( 5)擴(kuò)張封隔器、 橋式偏心配水器以及絲堵等構(gòu)成 (見圖5

27、、6) 該技術(shù)在流量調(diào)配時(shí)不采用遞減法計(jì)算分層 流量，而是各層流量獨(dú)立測試計(jì)算，不但消除 了遞減法帶來的誤差，而且可選用量程較小的圖5擴(kuò)張封隔器偏心分層油 管工作筒橋式通道套 管封器隔測試密封段圖6橋式偏心配水器工作原流量計(jì)，提高測試的準(zhǔn)確程度；測分層壓力時(shí)，不用投撈偏心堵塞器，既提高了分層資料的準(zhǔn)確度，又提高了分層測試效率；座封時(shí)免投死嘴，減少了測調(diào)及作業(yè)工作量。 適應(yīng)卡距7-8m，單井7層段以下的分層注水和分層測試要求；座封壓力低、密封壓差大( 30MPa),耐溫達(dá)到 125C。(6) 井下集成分層配水工藝技術(shù)該管柱主要由井下雙層分流器或三層分流器及其他配套工具組成(見圖 7) 該技術(shù)可實(shí)

28、現(xiàn)一趟管柱驗(yàn)證完井管柱的密封性，并可逐層錄取分層吸水資料和在地層允許的條件下實(shí)現(xiàn)合格注水的功能；采用液力投撈方式可方便快捷地投撈水嘴。 從井口直接投入，無須鋼絲繩和泵車，并一次可檢查兩個(gè)水嘴。可用于細(xì)分注水；洗 井不設(shè)專用洗井通道，停注時(shí)，膠筒自動(dòng)收回即可洗井，避免了停注時(shí)因管柱蠕動(dòng)造 成的封隔器失效，使用壽命長。配水器和封隔器一體化，可實(shí)現(xiàn)最小夾層為1m的小夾 層的細(xì)分注水。一般用于含有波夾層油藏注水井的細(xì)分注水工藝。（7）縮徑井分層注水工藝管柱該工藝管柱配套井下工具有小直徑封隔器和小直徑空心配水器以及底部洗井閥組成組成（見圖8）。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)輕微縮頸井的分層注水。技術(shù)參數(shù)見表10表10 縮

29、頸井分層注水管柱技術(shù)參數(shù)表注水層一；注水層一；Y341封隔器Y341 封隔器OO井下雙流 分注器井下雙流分注器篩+堵人工井底圖8縮徑井分層注水工藝管柱圖7井下雙層分流注水管柱項(xiàng)目指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)適應(yīng)套管內(nèi)徑，5*2", 7"工作壓力，MPa30工作溫度，c< 125使用條件輕微出砂分注層數(shù)23工具最大外徑，mm105（8）大通徑防砂二次完井分層注水管柱1）防砂管柱主要由丟手工具、懸掛封隔器、安全接頭、濾砂管、分層封隔器、油 管錨、球座等配套工具組成。管柱下井后，油管打壓至18MPa，完成封隔器的坐封,投入鋼球后，繼續(xù)打壓至壓力突降，完成丟手，丟手后防砂管柱內(nèi)通徑為

30、9; 118mm2）可洗井分層注水管柱主要由井下安全閥、QHY241-152XJ可洗井無套壓注水封 11隔器、QHY341-104XJ可洗井分層封隔器、空心配水器、反洗井閥等工具組成。分注層數(shù)2-3層，封隔器工作壓差為20MPa,洗井活塞開啟壓力為0.2MPa,配水 器節(jié)流壓差為1MPa,適用井斜小于60 °?？蓪?shí)現(xiàn)多級(jí)分層防砂，預(yù)留井眼通徑大，易實(shí)現(xiàn)分層注水、分層測試和調(diào)配工藝； 可全井筒大排量反洗井，能夠清洗防砂管內(nèi)壁，提高工作管柱的工作壽命，防砂注水 管柱各成體系，檢換注水管柱或采取增注工藝措施時(shí)，可只起出注水管柱。分層注水 管柱的分層測試、調(diào)配工藝技術(shù)與現(xiàn)場配套。該項(xiàng)技術(shù)目前

31、主要用于埕島淺海油田圖9大通徑防砂二次完井注水管柱2、井下測試工藝技術(shù)新進(jìn)展（1）流量測試技術(shù)流量計(jì)法測試是目前采用的主要測試方法。目前油田應(yīng)用的分層流量測試工具主 要是三參數(shù)井下存儲(chǔ)式電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。 電磁流量計(jì)11所井下存儲(chǔ)式電磁流量計(jì)的測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)流體（水，聚 合物）在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體中的帶電粒子受洛侖磁力的作用將感應(yīng)出 與流速成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢，當(dāng)磁場強(qiáng)度恒定時(shí)，感應(yīng)電壓與流體的流速成線性關(guān)系, 與流體的壓力、溫度、密度、粘度等物理參數(shù)無關(guān)。流量計(jì)測量時(shí)不改變被測流體的 方向，因而不產(chǎn)生額外的流阻。按測試原理的不同又可將其分為中心流速式和

32、外流式 兩種。對于中心流速式電磁流量計(jì)，如圖 10所示。對于外流式電磁流量計(jì)如圖 示。其主要特點(diǎn)是儀器一次下井，可同時(shí)測出各層水量；并且能準(zhǔn)確判斷儀器及投撈 工具的井下位置。其技術(shù)指標(biāo)見表 11。油管電極扶正器1油管電極3Cy b扶正器1圖11外流式測量示意圖圖10中心流速式測量示意圖表11電磁流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)測量范圍330 m3/d 700m3/d測量精度示值的1%或滿量程的0.4%取最大值零點(diǎn)溫漂:<0.005%/C (F S)啟動(dòng)流量< 1 riVd測試溫度普通型0°C 90°Cr高溫型0C 125C工作壓力普通型< 50MPa:高溫型<

33、 60MPa連續(xù)測量時(shí)間5h30mi n超聲波流量計(jì)12根據(jù)超聲波在不同的介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度的變化值與介質(zhì)流速有關(guān)的原理 研制出超聲波流量計(jì)，通過測量介質(zhì)中超聲波傳播速度的變化值，測得介質(zhì)的流速， 繼而計(jì)算出介質(zhì)的流量。其特點(diǎn)是利用相位差測試法，并采用獨(dú)特的跟蹤補(bǔ)償技術(shù)， 消除了溫度和壓力對超聲波傳播速度的影響，進(jìn)一步提高了實(shí)際測試的精度。抗干擾 性強(qiáng)、測試成功率高。其技術(shù)指標(biāo)見表 12。表12超聲波流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)測量范圍0 m3/d 700m3/d測量精度2%FS測試溫度普通型-20 C 80°C高溫型-20 C 125C工作壓力< 30MPa <45MP

34、a <60MPa連續(xù)工作時(shí)間30d（2）封隔器在線驗(yàn)封技術(shù) 技術(shù)構(gòu)成封隔器在線驗(yàn)封技術(shù)主要由兩只壓力計(jì)、一只流量計(jì)和測試密封段組成。儀器組成見圖12所示繩帽三參數(shù)流量計(jì)偏心管柱驗(yàn)封儀器壓力計(jì)三參數(shù)流量計(jì)密封段小直徑壓力計(jì)密封段繩帽測試原理將儀器組裝完成后，利用錄 井鋼絲懸掛下井，到達(dá)配水器45壓力壓力下 壓力上40J1:3530/X25201510j 135001-5時(shí)間空心管柱驗(yàn)封儀器圖12驗(yàn)封儀器示意圖后，密封段密封配水器中心通道，此時(shí)改變井口注水壓力來測試壓力和流量曲線。起 出后用計(jì)算機(jī)回放取得測試曲線， 見圖13。如果流量曲線恒定為零，配水器以下壓力 為一緩慢圖13 驗(yàn)封測試曲線

35、壓降過程，且不受井口壓力變化的影響，配水器以上壓力和井口壓力變化相同，也就 是兩支壓力計(jì)所測壓力曲線不同，則證明封隔器密封；若兩支壓力計(jì)曲線相同且和井 口壓力變化相同，說明封隔器不密封。若流量曲線不為零，說明密封段不密封，需要 重新測試。 性能特點(diǎn)利用壓力和流量可以判斷井下封隔器密封狀況，工藝簡單，操作方便。 技術(shù)參數(shù)（見表13）表13 封隔器在線驗(yàn)封技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目指標(biāo)流量計(jì)尺寸，mm38X1000流量計(jì)精度1級(jí)流量計(jì)測量范圍，m3/d0400壓力計(jì)精度1級(jí)壓力計(jì)測量范圍，MPa0703、井下防腐工藝技術(shù)新進(jìn)展油管是注水管柱的主要構(gòu)成部分，主要作用是提供注水通道，油管的腐蝕將降低 整條注水管柱的

36、強(qiáng)度，從而影響井下管柱及工具的使用性能，最終使管柱失效。十五 以來，勝利油田為提高注水管柱防腐性能，延長注水管柱的工作壽命，改善注水開發(fā) 效果，引進(jìn)開發(fā)了各種新型的防腐油管。（1）氮化油管氮化油管抗蝕氮化后在油管內(nèi)外壁及管螺紋表面形成含氮、碳的£相（Fe2-3N）和丫相（Fe4N）以及含氮奧氏體淬火層，稱為白亮層。由于該層晶格密度高、均勻致 密，鐵原子難以失去電子，從而在一般侵蝕劑中具有良好的抗蝕性能。處理層厚約 0.4mm,表面硬度高，抗腐蝕性能好。根據(jù)試驗(yàn)氮化油管具有以下特性： 由于在油管表面形成了致密均勻的耐蝕白亮層，有氮化層時(shí)腐蝕速率大大降低，比無氮化層存在時(shí)腐蝕速率降低 4

37、-7倍；氮化層在實(shí)驗(yàn)所采用的油田模擬腐蝕環(huán)境中 有很好的抗蝕性。 耐磨特性：經(jīng)過氮化處理的油管表面硬度可達(dá)Hv550以上，加上氮化層良好的耐磨性，很好地抑制了油管內(nèi)孔的偏磨。 不粘扣特性：由于經(jīng)過氮化處理的油管螺紋不改變尺寸精度，保證管螺紋正常 嚙合，而且表面硬度高，對油管螺紋副失效有良好的防護(hù)作用。（ 2）環(huán)氧粉末涂料油管 樹脂涂料在一定溫度下，經(jīng)過熔融、化學(xué)交聯(lián)后，在油管表面固化成平整、堅(jiān)硬 的涂層。熱固性粉末成膜過程主要是化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，固化后的涂層，不會(huì)因溫度的升 高而重新軟化。其主要特點(diǎn)是： 環(huán)氧粉末與金屬附著力好，可靠性高，不成片脫落，不污染地層。 涂層物理及機(jī)械性能電絕緣性能良好。

38、涂層在介質(zhì)流體中磨損緩慢，使用壽命 長。 化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良，抗腐蝕能力大大改善。 有較好的耐熱性，可以在不高于 150C的的環(huán)境中連續(xù)工作。 表面平整光滑，可以抑制管內(nèi)結(jié)垢。（3）鈦納米涂料油管 納米鈦與其它無機(jī)剛性填料配合，應(yīng)用到聚合物填充、改性、功能化中，將無機(jī)、 有機(jī)、納米粒子三方面特性結(jié)合起來，提高了涂料的綜合性能。并向防腐功能型涂料 轉(zhuǎn)化，逐步應(yīng)用到注水井中，取得了顯著效果， RB-1 納米鈦改性防腐涂料最突出特點(diǎn) 是可在常溫下固化，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，同時(shí)納米材料可阻止垢的形成。其主要 特點(diǎn)是： 由于鈦納米粒子納米尺度效應(yīng)比表面積大、表面活性原子多、其界面效應(yīng)使它

39、 與聚合物之間有更多接觸面積。 鈦納米粒子具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和在涂料基體中均勻分散狀態(tài)，起到納米彌 撒復(fù)合效應(yīng)，并協(xié)同其他剛性無機(jī)粒子，大大改善涂料的力學(xué)性能、耐溫性能和耐腐 蝕性。 由于無機(jī)納米粒子進(jìn)入高分子涂層的缺陷內(nèi)，使基體的應(yīng)力集中發(fā)生變化，引 發(fā)納米粒子周圍基體材料屈服變形，吸收一定的變形功，導(dǎo)致產(chǎn)生鈍化裂紋擴(kuò)展效應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)材料增強(qiáng)增韌。 隨著均勻分散的納米粒子和其他無機(jī)剛性粒子在一定范圍內(nèi)含量的增加，限制聚合物鏈段的空間活動(dòng)，從而顯著提高涂料的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。( 4)玻璃鋼油管玻璃鋼油管化學(xué)穩(wěn)定性好，有利于保持水質(zhì)，內(nèi)壁光滑，具有良好的防腐防垢性 能。(三) 應(yīng)用技

40、術(shù)集成，水井專項(xiàng)治理效果顯著2006年水井專項(xiàng)治理共覆蓋油田 68 個(gè)區(qū)塊、覆蓋地質(zhì)儲(chǔ)量 128845萬噸，對應(yīng)油 井約 5631口，日液 303162噸，日油 24266 噸，含水 92.07%，水驅(qū)控制儲(chǔ)量 97166.7 萬噸，水驅(qū)控制程度 70.98%。治理區(qū)域總注水井 3272 口，開井 2457口，開井率 75.1%， 配注342571方/天，實(shí)注 294948方/天，分注井 1561口，開井1354口，分注率 63.2%， 層段合格率 53.8%。在水井專項(xiàng)治理過程中，強(qiáng)化了技術(shù)集成應(yīng)用和技術(shù)針對性，根據(jù)油藏條件、井 況、水質(zhì)不同以及結(jié)垢腐蝕情況，結(jié)合各種分層注水工藝管柱的結(jié)構(gòu)、

41、特點(diǎn)、使用條 件，配套完善了不同油藏條件下的分層注水工藝技術(shù)，解決了各種油藏和井況注水井 的分層注水問題。(1) 對于層間壓差較小v 5MPa的注水井，采用普通擴(kuò)張封隔器補(bǔ)償式分層注水 工藝技術(shù)。(2) 對于不出砂常規(guī)常壓注水油藏層間壓差較大 5MPa的注水井、存在方案停 注層或動(dòng)態(tài)停注層的注水井選用錨定補(bǔ)償式分層注水工藝技術(shù)。(3) 對于出砂油藏和注聚后續(xù)水驅(qū)油藏主要選用防反吐分層注水工藝技術(shù)并在井 口安裝防返吐單流閥。(4) 對于高溫高壓深井油藏主要配套耐高溫和防止管柱蠕動(dòng)的錨定補(bǔ)償分層注水 工藝技術(shù)吐工藝管柱。( 5)對于油藏開發(fā)年限長，套變套損嚴(yán)重井主要配套應(yīng)用小直徑分層注水工藝技 術(shù)。(6)對于灘海出砂油藏注水工藝主要配套應(yīng)用具有安全環(huán)保功能的大通徑二次完 井分層注水工藝技術(shù)。實(shí)施完成后取得了良好效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、防腐油管在井長度增加到目前為止，已經(jīng)登記的防腐油管總長 194.18 X04m，具體用量情況見表9。由表可以看出，防腐油管應(yīng)用基本按著計(jì)劃運(yùn)行，以滲氮、鈦納米涂料