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老君庙油田分层注水工艺技术研究

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岳刚张启龙王丽霞孙春梅芦学银

摘要：本文详细介绍了玉门老君庙油田常用的四种分层注水工艺，并针对性进行了注水工艺研究，为精细注水的实施和提高分层注水工艺应用效果提供了技术保证，满足了油田分层注水的工艺要求。

关键词：老君庙油田;分注工艺;技术研究

老君庙油田是一个有着注水开发历史60多年的老油田，目前已进入后期高含水开发阶段，从油田注水开发来看，采用注水方式补充地层能量发挥着主要作用。为了有效提高精细注水效果，分层注水工艺已被广泛采用，并取得了积极的效果。目前注水开发采用的分层注水工艺有：地面分注、偏心投捞分注、桥式同心分注、智能分注四种。出于对满足油田分注工艺的需要，应对分层注水工艺进行深入研究，并对其结构、原理和工艺特点进行探讨，以提高分层注水工艺的应用效果。

1.??? 地面分注工艺

在井筒内下入注水封隔器，将注水目的层分为上下两段，上段油层通过油套环空注水，下段油层通过油管注水（见图1 所示），各层段注水量可通过地面的井口阀门及电子流量计进行控制。

1.1? 工艺原理

利用压缩式注水封隔器来封隔目的层，实现分层注水的目的。考虑到地面分注工艺的特点，在油田生产中，应根据水井井身结构特点合理选用地面分注工艺，只要是符合井况条件，均可考虑采取地面分注工艺，发挥地面分注工艺的优点，提高分层注水效果，满足井下注水需要。

1.2? 工艺特点

（1）???? 操作简单、施工容易;不用投捞、注入量调配方便。

（2）???? 只能实现两层分注，且投注后井下封隔器失效后地面不易判断;

（3）???? 不能洗井，不能实施套管保护。

从目前的实际应用可以看出，该工艺主要是针对注水井的井身结构复杂，难以应用其它分注工艺，只能依靠地面分层注水的方式来实现水驱的目的。所以地面分注工艺的应用范围相对较窄。

2.??? 偏心投捞分注工艺

主要由采用偏心配水器和扩张式封隔器或压缩式封隔器等组成。偏心分注管柱主要有注水封隔器、偏心配水器等组成。从目前偏心投捞分注工艺来看，主要分为两种形式，一种是扩张式封隔器偏心分注管柱，另外一种是压缩式封隔器偏心分注管柱。

（1）偏心配水器的结构

由工作筒和堵塞器组成，其结构见图2 所示。

（2）???? 偏心配水器的技术参数，见表1。

（3）???? 偏心分注工艺特点

a、调配工艺复杂，调配时仪器易遇卡、遇阻，投捞次数多、测试工作量大;

b、井深、井斜、水质差情况下，投捞成功率低、费用高;

c、由于投捞调配对井筒状况的要求很高，一旦管柱有结垢、腐蚀等问题就必须进行检管作业，作业成本高。

2.1? 扩张式封隔器偏心分注管柱

采用K344扩张式封隔器，主要靠油、套压差来实现封隔器的坐封，注水量控制是通过采用钢丝投捞偏心配水器的堵塞器更换水嘴来实现各层的配注。在分注管柱中，封隔器是关键部件，主要实现油层分隔，以达到分层注水目的。

2.1.1????? 封隔器结构

K344—114封隔器属于水力扩张式封隔器，是分注井常用的一种注水工具。主要由上接头、密封圈、胶筒座、硫化芯子、胶筒、中心管、滤网罩、下接头等组成。其结构如图3 所示。

2.1.2????? 工作原理

坐封：在油管内加液压，当内外压差达到0.5-0.7Mpa时，封隔器胶筒胀开，密封油套环形空间。

解封：泄掉油管內压力，胶筒即收回解封。

2.1.3????? 技术参数。见表2 所示。

（1）???? 结构简单，坐封、解封可靠;

（2）???? 坐封压力低，承压高;

（3）???? 与偏心配水器配合使用组成的注水管柱，不需坐封，注水时自动坐封，操作简单;

（4）???? 遇反洗不能解封时，可上提解封，管柱不易被卡在井里。

2.2? 压缩式封隔器偏心分注管柱

采用液压坐封封隔器，将注水层按分注要求分开，采用钢丝投捞堵塞器更换水嘴的方式来实现分层调配。

2.2.1????? 封隔器结构

Y341—114封隔器属于压缩式封隔器，主要有由上接头、密封圈、洗井阀、顶套、外中心管、内中心管、胶筒、隔环、密封环、防座剪钉、卡瓦座、卡瓦、锁套、解封套、活塞、连接头、下接头等组成。其结构见图4 所示。

2.2.2????? 工作原理

坐封：封隔器下至预定位置后，从油管内加液压，活塞上行压缩胶筒，使胶筒直径变大，封隔油套环型空间，完成坐封。

解封：上提管柱，胶筒收回即可解封。

2.2.3????? 技术参数。见表3 所示.

2.2.4????? Y341封隔器性能特点：

（1）???? 结构简单，密封可靠，承压能力高;

（2）???? 解封后不能重復坐封。

（3）???? 销钉解断力较高，达到8-10吨，可能会造成封隔器不解封，胶筒损坏。

3.??? 桥式同心分注工艺

3.1? 工艺原理

桥式同心配水器与分注管柱一起下入井筒内，内装有可调水嘴，测调仪由电缆下入到分注管柱内，与配水器工作筒对接，由地面控制器通过电缆获取井下测调压力、流量数据，并对测调仪实时控制，在地面直读实现流量测调。

3.2? 管柱结构

管柱结构形式：水力锚+Y341注水封隔器+ 桥式同心配水器+球座+筛管+丝堵。

3.2.1????? 桥式同心配水器结构

由上接头、护筒、防转定位机构、水嘴、主体、下接头等组成。其结构见图 5所示。

3.2.2????? 桥式同心配水器技术参数，见表4 所示。

3.3? 工艺特点

（1）???? 可以实施两级或三级以上分注，可以定期洗井，可以任意调配更换水咀，管理方便。

（2）???? 为防止水井结垢必须定期洗井，必须使用专用调配工具，调配工作量大，生产管理难度大。

4.??? 智能分注工艺

4.1? 工艺原理

采用互联网技术与人工智能技术集合为一体，实现井下、地面、控制室三方面的协调通讯与控制，无需钢丝、电缆作业，无需其它设备和人员，调节控制各层注水参数，提高测调效率，满足注水井智能分注的工艺需求。

4.2? 工艺管柱

主要由注水封隔器、智能配水器、单流阀、丝堵等组成，管柱结构见图7所示。

4.3? 工艺系统构成

智能分层注水系统由远程智能控制系统、地面控制系统、井下控制系统三个部分组成。

4.3.1????? 远程控制系统

主要由互联网、基地计算机网络系统、通讯网络系统组成，主要功能是采集井下数据后通过网络传送到客户终端，完成双向通讯，实现对远程数据的接收和控制。

4.3.2????? 地面控制系统

地面控制系统由控制电路、电动调节阀、电子流量计、电子压力计、电动排空阀等集成构成。其功能是井口控制指令接收与执行以及井口（井下）流量、压力数据采集与传送。

4.3.3????? 井下控制系统

其结构主要由水嘴、控制供电系统、智能控制电路系统与处理软件系统、工作状态定位系统、电子压力计、电动可调水嘴和机械过滤器等构成。智能配水器是实现井下分层注水的关键部件。

4.4? 工艺特点

（1）???? 可以实现按需配水，精细分注，大大降低测调难度，无需现场作业人员操作，自动完成测调，降低作业成本;

（2）???? 井口流程及井下管串结构简单、施工方便、风险小，适合在中浅层油田注水井推广;

（3）???? 应用表明，该技术在斜井、水平井中的应用明显优于传统注水技术，具有较强的适应性。

5.??? 结论

（1）???? 上述四种分层注水工艺已成为注水开发过程中应用成熟的有效注水手段，目前在老君庙油田都有不同规模的应用。

（2）???? 分层注水是保证精细注水和有效注水的关键，也是取得水驱效果的重要手段。因此，应对不同分层注水工艺有全面、深入的认识和了解，根据注水井的具体工况，正确选择应用不同的工艺手段，以满足油田主水开发生产实际和注水工艺需要，达到预期的注水效果。

参考文献：

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