大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿测试队 黑龙江大庆 163000
摘要：在我国进入经济一体化快速发展的新时期，我国的科学技术在不断的发展进步，在高压注水井中下入测调仪器，目前需要停注、泄压，并存在作业安全问题。设计了可倾斜液压举升加长防喷管和顶部液压防喷密封装置。分析测调仪器在高压注水井中的柔性下入条件，据此优化测调仪器下人装置的参数，即，防喷管长度４．５ｍ、铠装电缆直径３．５ｍｍ、加重杆质量、仪器质量。应用证明，研制的测调仪器多重柔性下入装置可在３５ＭＰａ高压注水井中应用，操作简便、安全，对提高测试数据精度、防止环境污染和减少地层能量损失具有重要意义。
关键词：高压注水井；仪器；多重柔性下入；防喷管
引言
目前，国内大多数油田主要采用注水开发方式。分层注水是解决水驱油藏层间矛盾的重要方式，精确调配各层注水量是提高水驱效果的有效手段。国外主要采用多管进行分层注水，在井口进行调配，因此没有配套的高压注水井井下流量调配技术。国内相对成熟的测调一体化分层注水技术主要有桥式偏心测调注水技术和空心测调一体化注水技术。分层注水调配技术主要经历了３个阶段：第１阶段是２～３段固定式水嘴分层注水；第２阶段是钢丝投捞活动水嘴分层注水，可以实现３～５段分层注水；第３阶段是还在不断完善的在线一体化智能测调技术，胜利油田已实现了７段分层注水。采用空心测调一体化技术可以一次下井完成测试和调整配注量的工作，同时地面上可以实时显示测调数据。与常规投捞式测调技术相比，调配时间缩短２／３以上，测调精度大幅提高，且级数不受限制，因此成为胜利油田分层注水的主要技术，“十二五”期间推广应用１ ９８８口井，分注率较“十一五”期间提高８．５％，层段合格率提高６．０％。但是，随着测调一体化技术的推广和测调工作量增多，现场应用中出现水嘴漂移、测调累计误差较大及小夹层高压注水井难以定位等问题，制约了测调技术的进一步发展。
1防喷管的基本原理
注入井测井井口防喷装置是测井施工中的最为重要的装备，常用的是橡胶封闭式的防喷结构。在测调的过程中，橡胶封闭垫子易破损易发生泄漏，却无法对封闭垫进行迅速的压紧更换导致溢流量过大，这样就达不到环保的要求。井口立放困境的特点，利用液压起升原理优化设计起升机构;针对高压井测试仪器受上顶力大，依靠仪器自重下行困境的问题，采用直流力矩电机，实现连续运转，同时利用摩擦传动原理保障井口安全下入测试仪器;利用细长管缝隙泄流降压原理将高压动密封转化为低压动密封，最终依据操作安全、环保的要求进行总体方案优化设计。因此通过研制了内置式的防喷起升的装置放在井口，在通过橡胶封闭的防喷装置上。目前井口防喷装置通常为橡胶封闭式防喷装置，封闭垫发生磨损，而且在测调起升过程中装有橡胶封闭垫子的防喷盒在防喷管上部顶端，离地面有十几米高，无法针对封闭胶垫进行更换，导致超过了环保要求，所以采用普通的橡胶封闭式防喷装置完全无法适应密闭要求。针对以上问题，有必要研制内置式测调井口防喷装置。分层高压注水井注入水压力高的特点，装备井口防喷器，便于钢丝恺装电缆和测调仪器在高压注水井内顺利起下。以往的施工方式采用吊装车将井口防喷测调装置吊起，现场施工操作人员直立在井口安装架子上，安全风险增加。在此同时，对于高压分层高压注水井，在工具测调仪器上提和下放过程中，盘根因挤压后摩擦力大损失与电缆间隙慢慢增大，造成入井液喷射和渗漏，增大了工作的难度和施工风险，造成环境污染。
2仪器多重柔性下入技术及关键装置设计
2.1高压水井仪器柔性下入工艺
对于注水压力超过１８ＭＰａ的高压水井，如何经济、安全、可靠地使加长且超重的仪器能够通过井口防喷管下入到井筒内是本文研究的关键。
笔者从工艺适应性、经济性、安全性等方面对比分析，研究提出仪器多重柔性下入技术。主要包括可倾斜液压举升加长防喷管装置、顶部液压防喷密封装置、仪器串、铠装电缆和测调联动车组等。可倾斜液压举升加长防喷管装置安装在井口，在地面把配有加重杆的超长仪器串放入倾斜的加长防喷管内，油压泵加压，倾斜的防喷管竖立起来，测调联动车组利用柔性铠装电缆使仪器串在自身重力作用下，通过竖立的加长防喷管装置下入到水井中，实现仪器在不泄压情况下柔性下入。
2.2高压注水井测调一体化技术优化
在对可调配水器、一体化测调仪进行室内试验和数值分析的基础上，对可调配水器调节芯子的结构进行了优化，消除了压差产生的水嘴漂移；测调仪设计集成了上、下２种流量计，下井后同步监测及回传上下层流量，实现所测层流量实时准确测量。同时，为测调仪设计了配套的电控支撑机构，实现了测调仪居中测试，测试结果更加精确；每个可调配水器上安装一组永磁铁，同时在一体化测调仪上安装磁性检测组件，实现精确定位。通过以上优化研究，形成了以防自转的可调配水器、双流量计空心一体化测调仪及电磁精确计深装置为主的测调一体化新技术。
2.3加压输送机构
加压输送装置主要由滑轮结构、滚轮结构、传动结构、力矩电动机和电源构成。利用杠杆原理，地面加力螺栓拉紧拨叉，推动从动轮向主动轮靠近挤压钢丝，使钢丝夹紧力发生变化，从而调节钢丝摩擦力的大小，同时使用力矩直流电机驱动主动轮连续转动，正转时携带夹紧的钢丝克服井下上顶力和摩擦力下行，反转时夹紧钢丝控制上行速度，防止上提过快造成仪器碰撞，根据仪器在井下深度的变化，通过调节夹紧力大小来控制钢丝上、下需要要的输送力。
2.4扭矩及密封试验
针对改进后调节芯子由于接触面积增大，导致摩擦力增大，有可能造成测调仪调节能力无法满足调节水嘴需要的问题，进行了室内扭矩试验。试验结果表明：在注水压力最大（30ＭＰａ）的情况下，最大调节扭矩在100Ｎ•ｍ以内，远小于测调仪器调节能力（最大扭矩350Ｎ•ｍ）。同时，试验结果表明，调节芯子结构改进后由于不会出现高压区和低压区，消除了水嘴由于压力差造成的漂移。由于同心可调配水器密封方式改为平面与平面之间的金属面密封，为保证面与面之间完全密封，将新型配水器底部接丝堵，上接电动加压泵，进行密封试验，加压至30ＭＰａ，稳压15ｍｉｎ，压降０．２ＭＰａ，密封连接处和水嘴都无渗漏，表明调节芯子能够满足井下注水的密封要求。
结语
1）针对高压水井中仪器下入频繁遇阻难题，笔者研究提出一种仪器多重柔性下入技术。计算得到满足不同注水压力时的下入仪器串配重。通过对可倾斜液压举升加长防喷管装置优化配套，防喷管有效举升长度由常规的2.5ｍ提升至4.5ｍ，采用3.5ｍｍ柔性电缆，仪器下入适应井口注水压力理论上达到35ＭＰａ。2）利用有限元方法对可倾斜液压举升加长防喷管装置进行了模拟分析，得到不同起升角度时结构Ｖｏｎ ｍｉｓｅｓ应力分布云图，整个起升过程中Ａ点和Ｃ点应力值较大，最大Ｖｏｎ ｍｉｓｅｓ应力约168ＭＰａ，满足工程要求。同时也得到举升驱动力与防喷管起升角度的影响变化规律，最大举升驱动力（绝对值）产生在加长放喷管处于水平位置处，约为9 584.8Ｎ。3）现场应用425口高压水井，成功率９５％以上，最高井口注水压力达３１ＭＰａ。平均占井周期减少近7ｄ。具有操作简便、安全可靠等特点。避免了停注、泄压，可以提高测试数据精度、防止环境污染和减少地层能量损失、降低施工费用。
参考文献
[1]宋祖厂，刘扬，盖旭波．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.
[2]盖旭波，刘扬，窦守进．大港油田分注难点技术研究与试验应用［Ｊ］．价值工程，2012（31）：40－43.