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摘要：文章主要研究油田中新型大斜度井同心分层注水技术，研究了井下连续可调配水器、电缆直读测调仪和电缆直读验封仪。该技术使用同心测调方式，井下排水器采用的桥式通道设计方式，水量调节使用的偏心阀设计。最后将同心分层注水技术应用于实际的大斜度井中可以发现，能够提高对接成功率、节约测调时间、提高测调精度、降低成本等优势。
关键词：大斜度井;油田;同心分层注水技术
中图分类号：TE357.6
文献标识码：A
文章编号：1001-5922（2020）09-0046-04
为了提高油田开发效果需要进行注水处理，分层注水技术是一种比较有效的注水方式[1]。当前，我国对油田的开发水平不断上升，各种大斜度井、定向井越来越多，对其技术要求也较高[2]。我国使用的偏心分层注水和其相关的配套设施适应性比较差，存在一定的问题，比如大斜井井下水嘴钢丝投捞成功率比较小，所以就会造成大斜度井的测调出现问题;而且大斜井在使用电缆进行测调时，井下仪器和水嘴的对接成功率也非常低，所以就会导致大斜井分层注水和测试非常困难[3-5]。于是为了解决这些问题，提高测试的准确度和效率，文章对一种新型的大斜度井分层注水技术进行分析，能够同心对接、在线直接读验封、同心调整等优势，从而能够提高配水器和井下的仪器之间的对接成功率，在油田中具有更好的应用效果。
1 新型大斜度井同心分层注水关键技术
该技术中所使用的注水管示意图如图1所示，该管属于重要的设备之一，其中主要组成结构包含着电缆、井下电缆控制仪、井下连续可调配水器和封隔器等。在工作过程中，需要对分层参数进行测试，还需要对其流量进行调配，此时就可以通过注水管中的电缆进行操作，电缆中的直读控制仪，该仪器能够控制与井下配水器进行同心对接，同心调整，即可通过在线的形式对分层参数进行监测和直读验封，还能够对配注量自动或者手动的方式进行侧调。所以电缆控制仪属于测调系统中的重要组成部分，测调系统基本结构如图2所示，其中还包含着井下连续可调配水器，这两个部分共同组成了测调系统的基本结构，从图中可以看出，配水器包含着井下可调水嘴和桥式通道。后能够实现分层配水的作用。进行连续可调配水器的结构特点如下所示：
1）在进行设计时，连续可调配水器和电缆控制仪采用的是同心调整和同心对接的方式，另外，在设计井下可调水嘴时并没有将其设计在中心位置，而是将其设计在偏心位置。此设计方式能够保证井下仪器和配水器进行同心对接和同心调整，从而可以提高大斜度井的侧调和对接成功率。在该设计过程中采用了偏心注水工艺，这种方式已经有了比较成熟的应用，所以再将其用于大斜度井同心分层注水技术中能够有比较好的应用，能够水嘴的设计方式处于全关状态时的漏失非常小，阻力下，有利于调节简单化。另外，在调节水量的过程中能够使得阀芯处于直线运动，从而可以避免长期冲击配水器，可以提高配水器的使用时间。并且设计水嘴时使用的设计形状为V型，这种方式可以提高小水量侧调适应性能。
1.1 井下连续可调配水器
大斜度井同心分层注水管中的重要组成部分井下连续可调配水器的主要作用就是实现分层配水，其工作环境长期处于井下，对其进行设计时是与井下可调水嘴进行一体化设计，所以水嘴不能够进行投捞处理，从而能够提高系统的稳定运行[6]。井下连续可调配水器的主要结构图如图3所示，其中主要包含着上接头、下接头、调节机构、桥式通道等。从图中可以看出每一个结构部分都有其各自的作用，共同作用之
2）该配水器使用的是四笔尖定位设计，当电缆控制仪到了笔尖的位置之后，然后将其直接导人到定位台阶，从而可以达到配水器和井下仪器之间的同心定位，并且可以保证该同心定位的精确性比较高，一般情况下，当大斜度井的角度不大于60°时，其成功对接率能够达到95%以上。
3）井下连续可调配水器中包含着桥式通道，采用这种设计方式能够消除层间的干扰，从而可以提高系统测调的精度。
1.2 电缆直读测调仪
电缆控制仪中的直读测调仪的主要作用为直接在线侧调井下分层相关参数，其主要组成结构如图4所示，其中主要包含7种结构组成。测调仪和井下的配水器进行同心对接和同心调整，然后进行在線监测注水过程中的流量、温度和压力等参数，根据相关参数的读取可以实现配注量的自动或者是手动的测调[7]。
与传统的常规仪器相比较，电缆直读测调仪能够同时具有电动控制主动解封和主动密封的作用，在运行过程中将会具有更好的可靠性。另外，结合井下高精度流量计，能够实现对单层流量直接测试，而不用通过逐层递减的方式进行计算从而得到单层的流量[8]。能够提高流量测试的精度，当测量小水量时也能够具有很好的适应性。通过进行实验研究，结果如图5所示，从图中可以看出，当分层流量处于3.48-50m3/d时，使用电缆直读测调仪进行测试的误差小于5%，在大部分的情况之下，误差小于2%。而且，电缆直读测调仪的使用范围比较广，还能够在传统非集流中进行测试。
1.3 电缆直读验封仪
当前所使用的封隔器验封方式主要使用的为钢丝投捞，这种方式需要多次进行投捞，还需要将验封的结果通过地面进行回放，所以应用于大斜度井的验封上时不仅会降低其精确度，还会降低其验封的效率。然而电缆直读验封仪不需要进行投捞就可以直接实现在线直读验封，另外还不需要进行地面回放，所以能够大大提高验封的效率和精确度。电缆直读验封仪的结构组成如图6所示，其中主要的结构包含6个部分。其中的三压传感器主要包含皮囊压力、油管压力和地层压力。电控双皮囊采用的设计方式为扩张设计，当皮囊的压力比油管压力大0.5MPa时，此时的密封状态是正常的，否则皮囊密封出现问题。
电缆直读验封仪的工作原理并不复杂，其主要原理示意图如图7所示。在进行验封之前，需要使得各一个级别的水嘴处于打开状态，才能够开始验封工作。其具体的工作原理为：电缆直读验封仪首先和第二级配水器进行对接，然后上下皮囊会进行主动密封，地面会对通过地下的三压力传感器监测的数值进行实时在线显示。井口会主动的改变油管压力，那么其上一层地层压力也会随之发生变化，但是如果当前层底层压力也发生了变化，那么就能够证明封隔器不密封，只有当当层地层压力不会随之发生变化时，才能够证明封隔器是处于密封状态。对第二级完成验封之后，即完成了第一级验封作业。此时的第一级验封的结果反映的是两极封隔器的密封状态。 2 油田中的应用效果分析
为了验证新型大斜度井同心分层注水技术的应用效果，将其应用于某油田大斜度井中。该井的最大斜度为50.7°，其中有3个层段需要进行注水。其中使用的管柱示意图如图8所示，此时的水嘴处于全开状态。该油井在之前采用了偏心分层注水管柱实现分层注水，其中需要进行12次的投捞作业，验封和测调时间总共花了108h，其中单层流量测试误差超过了20%。所以在该油田中采用偏心分层注水技术并没有很好的应用效果。于是对其使用新型大斜度井同心分层注水技术，其具体过程如下。
2.1 封隔器电缆直读验封
在工作过程中，油管打压时套管没有出现返水的现象，从而可以证明第1级封隔器的密封状态良好，然后对另外两层进行密封验证。此时通过观察皮囊压力能够判断皮囊的密封状态良好。最后再根据第3级的验封结构判断第2级的验封结构。
图9即为封隔器电缆直读验封曲线图，从图中可以看出，对第3级密封进行验证时，其油管压力低于皮囊压力2MPa，而且能够维持3mm，能够证明皮囊工作处于密封状态;另外两个压力维持的时间和压力大小也复合要求，能够证明第3级封隔器处于密封状态。对第2级的密封状态进行验证时，其压力和时间也复合要求，能够证明皮囊处于正常工作状态。然而其中另外两个压力没有明显的分开，可以说明第2、3级封隔器中存在一个或者两个不合格。因为在之前已经判断出第3级是正常状态，即可以说明第2级封隔器的密封出现问题。
2.2 分层流量在线侧调
当完成密封状态检测之后，接下来就需要进行分层流量侧调。其操作步骤为：将电缆直读测调仪放人到任意一层的配水器，然后在配水器上部距离10m处打开仪器支撑臂，再继续下人，进行同心对接处理。将仪器放置在中心位置则开始进行测调。根据相关的数据手动或者自动调节水嘴开度，将单层测试误差控制在20%以内。然后按照此方式对其他层段进行测调。测试方式有两种情况，当单层流量每天小于50m3时，则使用集流测试方式，当流量每天大于或者等于50m3时，使用非集测调的方式。最后测得的结果如图10所示。从图中可以看出，第3层的调配误差为16.8%，第2层的误差为12.8%，第1层的误差为0，所以，3层的调配误差全部是小于20%，能够满足设计要求，所以其配注合格。
3 结语
新型大斜度井同心分层注水技术能够提高工作效率，提高测调的精度性，
还能够提高该技术使用的稳定性能，将其应用于实际的油田中具有更好的应用效果。文章实例研究中，通过使用新型的技术使得在室内试验流量测试误差保持在5%以内，而且不需要进行逐层递减的方式计算流量，直接就可以直接测试，并且还能够提高测试的时间。
参考文献
[1]張玉荣，闰建文，杨海英，等.国内分层注水技术新进展及发展趋势[J].石油钻采工艺，2011，33（02）：102-107.
[2]常洪超，张玲霞，李振杰，张店油田长裸眼大斜度定向井钻井液技术[J].钻井液与完井液，2001（03）：48-51.
[3]李明，金文庆，巨亚锋，等，桥式偏心分层注水技术在大斜度井上的应用[J].石油机械，2010，38（ 12）：70-72.
[4]赵钦瑞，龙远强，李兴.大斜度分注井测调一体化工艺配套研究与应用[J].复杂油气藏，2018，11（叭）：83-86.
[5]张凤辉，薛德栋，杨万有，等，电缆永置式井下测调技术研究与应用[J].石油机械，2015，43（09）：79-82.
[6]陈朋刚，史鹏涛，邢宽宏.同心可调式配水器的研制与试验[J].非常规油气，2017，4（04）：93-96+6.
[7]蒋雨辰.新型直读式注水流量测调仪研制与应用[J].石油矿场机械，2013，42（06）：52-54.
[8]王旭升，王春生，王朝丽.注水井管柱内测调仪下行阻力计算[J].石油天然气学报，2012，34（08）：147-149+169.
作者简介：唐小刚（1985-），男，陕西岐山人，硕士研究生，讲师，研究方向：石油与天然气。
关键词：大斜度井;油田;同心分层注水技术
中图分类号：TE357.6
文献标识码：A
文章编号：1001-5922（2020）09-0046-04
为了提高油田开发效果需要进行注水处理，分层注水技术是一种比较有效的注水方式[1]。当前，我国对油田的开发水平不断上升，各种大斜度井、定向井越来越多，对其技术要求也较高[2]。我国使用的偏心分层注水和其相关的配套设施适应性比较差，存在一定的问题，比如大斜井井下水嘴钢丝投捞成功率比较小，所以就会造成大斜度井的测调出现问题;而且大斜井在使用电缆进行测调时，井下仪器和水嘴的对接成功率也非常低，所以就会导致大斜井分层注水和测试非常困难[3-5]。于是为了解决这些问题，提高测试的准确度和效率，文章对一种新型的大斜度井分层注水技术进行分析，能够同心对接、在线直接读验封、同心调整等优势，从而能够提高配水器和井下的仪器之间的对接成功率，在油田中具有更好的应用效果。
1 新型大斜度井同心分层注水关键技术
该技术中所使用的注水管示意图如图1所示，该管属于重要的设备之一，其中主要组成结构包含着电缆、井下电缆控制仪、井下连续可调配水器和封隔器等。在工作过程中，需要对分层参数进行测试，还需要对其流量进行调配，此时就可以通过注水管中的电缆进行操作，电缆中的直读控制仪，该仪器能够控制与井下配水器进行同心对接，同心调整，即可通过在线的形式对分层参数进行监测和直读验封，还能够对配注量自动或者手动的方式进行侧调。所以电缆控制仪属于测调系统中的重要组成部分，测调系统基本结构如图2所示，其中还包含着井下连续可调配水器，这两个部分共同组成了测调系统的基本结构，从图中可以看出，配水器包含着井下可调水嘴和桥式通道。后能够实现分层配水的作用。进行连续可调配水器的结构特点如下所示：
1）在进行设计时，连续可调配水器和电缆控制仪采用的是同心调整和同心对接的方式，另外，在设计井下可调水嘴时并没有将其设计在中心位置，而是将其设计在偏心位置。此设计方式能够保证井下仪器和配水器进行同心对接和同心调整，从而可以提高大斜度井的侧调和对接成功率。在该设计过程中采用了偏心注水工艺，这种方式已经有了比较成熟的应用，所以再将其用于大斜度井同心分层注水技术中能够有比较好的应用，能够水嘴的设计方式处于全关状态时的漏失非常小，阻力下，有利于调节简单化。另外，在调节水量的过程中能够使得阀芯处于直线运动，从而可以避免长期冲击配水器，可以提高配水器的使用时间。并且设计水嘴时使用的设计形状为V型，这种方式可以提高小水量侧调适应性能。
1.1 井下连续可调配水器
大斜度井同心分层注水管中的重要组成部分井下连续可调配水器的主要作用就是实现分层配水，其工作环境长期处于井下，对其进行设计时是与井下可调水嘴进行一体化设计，所以水嘴不能够进行投捞处理，从而能够提高系统的稳定运行[6]。井下连续可调配水器的主要结构图如图3所示，其中主要包含着上接头、下接头、调节机构、桥式通道等。从图中可以看出每一个结构部分都有其各自的作用，共同作用之
2）该配水器使用的是四笔尖定位设计，当电缆控制仪到了笔尖的位置之后，然后将其直接导人到定位台阶，从而可以达到配水器和井下仪器之间的同心定位，并且可以保证该同心定位的精确性比较高，一般情况下，当大斜度井的角度不大于60°时，其成功对接率能够达到95%以上。
3）井下连续可调配水器中包含着桥式通道，采用这种设计方式能够消除层间的干扰，从而可以提高系统测调的精度。
1.2 电缆直读测调仪
电缆控制仪中的直读测调仪的主要作用为直接在线侧调井下分层相关参数，其主要组成结构如图4所示，其中主要包含7种结构组成。测调仪和井下的配水器进行同心对接和同心调整，然后进行在線监测注水过程中的流量、温度和压力等参数，根据相关参数的读取可以实现配注量的自动或者是手动的测调[7]。
与传统的常规仪器相比较，电缆直读测调仪能够同时具有电动控制主动解封和主动密封的作用，在运行过程中将会具有更好的可靠性。另外，结合井下高精度流量计，能够实现对单层流量直接测试，而不用通过逐层递减的方式进行计算从而得到单层的流量[8]。能够提高流量测试的精度，当测量小水量时也能够具有很好的适应性。通过进行实验研究，结果如图5所示，从图中可以看出，当分层流量处于3.48-50m3/d时，使用电缆直读测调仪进行测试的误差小于5%，在大部分的情况之下，误差小于2%。而且，电缆直读测调仪的使用范围比较广，还能够在传统非集流中进行测试。
1.3 电缆直读验封仪
当前所使用的封隔器验封方式主要使用的为钢丝投捞，这种方式需要多次进行投捞，还需要将验封的结果通过地面进行回放，所以应用于大斜度井的验封上时不仅会降低其精确度，还会降低其验封的效率。然而电缆直读验封仪不需要进行投捞就可以直接实现在线直读验封，另外还不需要进行地面回放，所以能够大大提高验封的效率和精确度。电缆直读验封仪的结构组成如图6所示，其中主要的结构包含6个部分。其中的三压传感器主要包含皮囊压力、油管压力和地层压力。电控双皮囊采用的设计方式为扩张设计，当皮囊的压力比油管压力大0.5MPa时，此时的密封状态是正常的，否则皮囊密封出现问题。
电缆直读验封仪的工作原理并不复杂，其主要原理示意图如图7所示。在进行验封之前，需要使得各一个级别的水嘴处于打开状态，才能够开始验封工作。其具体的工作原理为：电缆直读验封仪首先和第二级配水器进行对接，然后上下皮囊会进行主动密封，地面会对通过地下的三压力传感器监测的数值进行实时在线显示。井口会主动的改变油管压力，那么其上一层地层压力也会随之发生变化，但是如果当前层底层压力也发生了变化，那么就能够证明封隔器不密封，只有当当层地层压力不会随之发生变化时，才能够证明封隔器是处于密封状态。对第二级完成验封之后，即完成了第一级验封作业。此时的第一级验封的结果反映的是两极封隔器的密封状态。 2 油田中的应用效果分析
为了验证新型大斜度井同心分层注水技术的应用效果，将其应用于某油田大斜度井中。该井的最大斜度为50.7°，其中有3个层段需要进行注水。其中使用的管柱示意图如图8所示，此时的水嘴处于全开状态。该油井在之前采用了偏心分层注水管柱实现分层注水，其中需要进行12次的投捞作业，验封和测调时间总共花了108h，其中单层流量测试误差超过了20%。所以在该油田中采用偏心分层注水技术并没有很好的应用效果。于是对其使用新型大斜度井同心分层注水技术，其具体过程如下。
2.1 封隔器电缆直读验封
在工作过程中，油管打压时套管没有出现返水的现象，从而可以证明第1级封隔器的密封状态良好，然后对另外两层进行密封验证。此时通过观察皮囊压力能够判断皮囊的密封状态良好。最后再根据第3级的验封结构判断第2级的验封结构。
图9即为封隔器电缆直读验封曲线图，从图中可以看出，对第3级密封进行验证时，其油管压力低于皮囊压力2MPa，而且能够维持3mm，能够证明皮囊工作处于密封状态;另外两个压力维持的时间和压力大小也复合要求，能够证明第3级封隔器处于密封状态。对第2级的密封状态进行验证时，其压力和时间也复合要求，能够证明皮囊处于正常工作状态。然而其中另外两个压力没有明显的分开，可以说明第2、3级封隔器中存在一个或者两个不合格。因为在之前已经判断出第3级是正常状态，即可以说明第2级封隔器的密封出现问题。
2.2 分层流量在线侧调
当完成密封状态检测之后，接下来就需要进行分层流量侧调。其操作步骤为：将电缆直读测调仪放人到任意一层的配水器，然后在配水器上部距离10m处打开仪器支撑臂，再继续下人，进行同心对接处理。将仪器放置在中心位置则开始进行测调。根据相关的数据手动或者自动调节水嘴开度，将单层测试误差控制在20%以内。然后按照此方式对其他层段进行测调。测试方式有两种情况，当单层流量每天小于50m3时，则使用集流测试方式，当流量每天大于或者等于50m3时，使用非集测调的方式。最后测得的结果如图10所示。从图中可以看出，第3层的调配误差为16.8%，第2层的误差为12.8%，第1层的误差为0，所以，3层的调配误差全部是小于20%，能够满足设计要求，所以其配注合格。
3 结语
新型大斜度井同心分层注水技术能够提高工作效率，提高测调的精度性，
还能够提高该技术使用的稳定性能，将其应用于实际的油田中具有更好的应用效果。文章实例研究中，通过使用新型的技术使得在室内试验流量测试误差保持在5%以内，而且不需要进行逐层递减的方式计算流量，直接就可以直接测试，并且还能够提高测试的时间。
参考文献
[1]張玉荣，闰建文，杨海英，等.国内分层注水技术新进展及发展趋势[J].石油钻采工艺，2011，33（02）：102-107.
[2]常洪超，张玲霞，李振杰，张店油田长裸眼大斜度定向井钻井液技术[J].钻井液与完井液，2001（03）：48-51.
[3]李明，金文庆，巨亚锋，等，桥式偏心分层注水技术在大斜度井上的应用[J].石油机械，2010，38（ 12）：70-72.
[4]赵钦瑞，龙远强，李兴.大斜度分注井测调一体化工艺配套研究与应用[J].复杂油气藏，2018，11（叭）：83-86.
[5]张凤辉，薛德栋，杨万有，等，电缆永置式井下测调技术研究与应用[J].石油机械，2015，43（09）：79-82.
[6]陈朋刚，史鹏涛，邢宽宏.同心可调式配水器的研制与试验[J].非常规油气，2017，4（04）：93-96+6.
[7]蒋雨辰.新型直读式注水流量测调仪研制与应用[J].石油矿场机械，2013，42（06）：52-54.
[8]王旭升，王春生，王朝丽.注水井管柱内测调仪下行阻力计算[J].石油天然气学报，2012，34（08）：147-149+169.
作者简介：唐小刚（1985-），男，陕西岐山人，硕士研究生，讲师，研究方向：石油与天然气。