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注入工艺技术,一、注入井工艺管柱,665-2偏心配水工艺管柱,同心集成分层注水工艺管柱,桥式偏心分注工艺管柱,聚驱2-3层同心分注工艺管柱,聚驱偏心分注工艺管柱,1、封隔器,封隔器是分层注水工艺管柱中的重要工具，它将各个层段分隔开来，实现各个层段在独立的注水压力下完成配注量。,注水井封隔器历经了从扩张式封隔器向压缩式封隔器过渡、发展的过程。 97年以前我厂以应用K344-110封隔器为主实现分层注水，以后应用了压缩式可洗井封隔器、不可洗井封隔器配套射流洗井器以及目前全面推广应用的来水释放可洗井压缩式封隔器Y341-114ML。,第一位字母分类方式（Z自封；Y压缩；X楔入； K扩张）； 第一位数字支撑方式（1尾管；2单向卡瓦； 3无支撑；4双向卡瓦；5锚定）； 第二位数字座封方式（1提放管柱；2转管柱； 3自封；4液压；5下工具） 第三位数字解封方式（1提放管柱；2转管柱； 3钻铣；4液压；5下工具）,封隔器分类及型号标准,2003年分层注水井在用封隔器性能评价情况表,K344-110封隔器 该封隔器为水力扩张式（主要与节流器或喷砂器配套使用），油管内、外达到一定压差即可实现座封，无座封锁定装置，因此泄掉油管内压力，封隔器就会自动解封。主要用于验窜、找漏及压裂施工。,释放,解封,坐封：从油管内加液压，液压经滤网罩、下接头的孔眼和中心管的水槽，作用于胶筒的内腔，胶筒在内外压差作用下胀大，封隔油、套环形空间。 解封：放掉油管内压力，胶筒即收回解封。,缺点一是必须在油管内外造成一定压差才能正常工作,分层注水工艺管柱,验封工艺管柱,475-8封隔器,节流器,缺点二是胶筒在井下长期工作会产生塑性变形,主要由密闭式空气腔、锁定机构、解封机构、洗井活塞、胶筒及连接件组成。,Y341-114-X-JH-90/15 (Y341-114ML)型封隔器,卡簧,卡簧挂,释放时在活塞推动下上行,完井后注水，注水压力超过10Mpa时，注水压力加上井下靜压达到18Mpa左右，高压密封腔被压缩，活塞带动缸套上行，压缩封隔器胶筒坐封，卡簧锁定。,解封时上提管柱，上提力作用在封隔器胶筒上，靠胶筒与套管壁产生的摩擦力传递到锁定机构上，剪断解封销钉，胶筒收回解封。,缺点是解封销钉力达到8-10吨，造成封隔器不解封，胶筒磨坏。,2、665-2偏心配水工艺管柱,665-2偏心配水器（KPX-114*46配水器）与封隔器等工具共同组成分层注水管柱，内设偏心堵塞器，通过测试投捞更换堵塞器内的水咀调整分层水量。,分层配水理论依据,分层配水，是指在同一口注水井中，利用封隔器将多油层分隔为若干个层段，在加强中、低渗透率油层注水的同时，通过调整井下配水堵塞器水嘴的节流损失，降低注水压差，对高渗透率油层进行控制注水，以此来调节不同渗透率油层吸水量的差异。,Q配kp配 p配p井口p水柱p管损p嘴损p启动 其中： Q配 分层配注量，m3/d K 地层吸水指数，m3/d.MPa p井口 井口注水压力，MPa p水柱 井筒静水柱压力，MPa p管损 注入水在油管中流动阻力损失，MPa p嘴损 配水堵塞器水嘴压力损失，MPa p启动 地层开始吸水时井底压力，MPa。,配水原理可由以下公式表述：,通过上面公式可知，当p井口 、p水柱和p启动不变时，Q配只与p嘴损有关。在用的配水堵塞器水嘴过水量遵循“流体力学的固定水嘴的嘴损理论”即固定水嘴前后的压差（嘴损）与通过水嘴的流量存在如下关系: 式中： : 流量系数 A : 孔口面积 m P: 孔口前后压差 MPa : 流体密度 kg/m 由此可知分层注水井各层段实现不同水量分层注入，是通过各层选用不同直径的堵塞器水嘴，进以改变井底注水压力完成的。,选配水嘴一般步骤如下： 1、根据各配注层相对吸水剖面百分数和全井指示曲线，做出分层指示曲线。 2、在分层指示曲线上查出各层段配注量所注水压力。 3、根据全井配注和油管长度计算出管损。 4、确定井口注水压力。 5、求出水嘴压力损失：嘴损井口压力层段注水压力管损 6、根据分层配注量和嘴损，在“嘴损与配注量关系曲线）上，查出所需水嘴直径。,试配后，应用流量计在设计注水压力下进行各层流量测试，即进行检配，以检查试配是否合格。如某些层段注水量不合格，则需重新进行水嘴的调整，水嘴的调整依据下公式： 其中m层段性质常数，当加强层时为1.1；限制层为0.9。,它由偏心配水器工作筒和堵塞器组成。工作筒主体上有一直径为20mm的偏孔用来坐入堵塞器（即活动心子），偏孔外壁有12mm的出液孔。主体中心是46mm的通道（作投捞工具、井下仪表的通道及测试位置）。导向槽对准扶正体偏槽和20mm的偏孔以便为投捞器导向。堵塞器正常工作时将工作筒偏孔的出液孔上下隔开，通过水嘴控制水量。水嘴为陶瓷材质。,偏心配水器,分层测试工艺 分层配水管柱下井后，首先检验封隔器工作状态即验封，确认封隔器正常后，再进行分层段流量和压力测试。,验封仪器的连接,双压力计验封在测试密封段上下端各装一支压力计，上端压力计接受的是井口操作，开一关一开压力变化信号，下端压力计接受的是两级封隔器之间油层压力变化信号。若封隔器密封，上压力计记录的是凸曲线（开一关一开信号），下压力计记录的是一条直线。若不密封，下压力计记录的也是凸线，两条曲线所记录的压力值完全一样，其比值为1。若比值小于1，则表明封隔器密封 程度（或油层内部串通程度或水泥环胶结程度）。,分层流量测试 普通偏心配水器测试原理：分层注入量使用的仪器为106型浮子式流量计，与它测试密封段配套使用，当测试密封段定位于工作筒后，液体流经浮子与锥管的环形空隙时，便产生节流损失。浮子上下出现压力差，压力差作用在浮子上，使弹簧拉伸。当流量稳定时，液体作用在浮子的力与弹簧拉力相平衡，使浮子稳定在某一位置。当流量变化，上述两力又在新基础上平衡，浮子又稳定在新的位置上。通过记录浮子位移，实现对流量的测定。,投捞堵塞器,更换堵塞器需要使用投捞器，投捞器下过配水器后上提，在配水器内棘轮被打开，打捞（投送）爪张开。提过配水器后再下放，在导向体的导向作用下，打捞（投送）爪进入扶正体的侧槽内，对准配水器内的堵塞器。,偏心配水工艺技术存在以下不足：堵塞器掉、卡、投捞不着占作业井的10%左右；流量测试采用的是递减法，测试资料误差大；测试工人劳动强度大，测调周期长；封隔器卡距较大（8米以上），不利于细分。 需要研究测调集成式细分注水工艺技术。,3、桥式偏心分层注水技术,桥式偏心测试技术是在常规偏心技术上发展的，其主要原理是通过偏心工作筒上的桥式结构设计和测试主通道过孔结构设计，实现了注水井实际工况下的单层流量测试和压力测试。,油层,桥式结构原理图,油 层,油 层,油 层,分层流量测试,油 层,技术特点 1.实现分层流量直接测试，提高了资料的准确性。 2.不投捞堵塞器测试压力，减少了工序，提高了效率,在聚合物笼统注入井上采用免投捞释放可洗井封隔器。,5、聚驱分注技术,适合于23层注聚井分层注入，满足了分层注聚井建立压差、低粘损率和可调配注量的要求。通过室内试验，对8001500万分子量的聚合物溶液，这种配注器在建立3.0MPa压降下，对聚合物溶液剪切降粘率小于4.2%。,聚合物单管23层分注工艺技术,大通径封隔器,聚驱单管分注工艺管柱,为完善聚驱单管分注工艺，研制了内通径61mm大通道、可洗井、免投捞释放封隔器，使得分注管柱的配注芯能够顺利通过，免投捞释放功能减少了坐封过程中钢丝投捞工作量使用53mm、55mm和57mm的配注芯。,环型降压槽结构配注器工作原理是： 53mm、55mm和57mm的配注芯配注芯坐入井下工作筒后与其内表面形成环形空间过流通道，在过流面积一定的情况下，节流压差与配注芯长度成正比。通过调节配注芯长度来改变注入压力，调节注入量，达到分层配注的目的。,环型降压槽结构聚合物单管分注管柱具有过流面积大，不易被聚合物团块堵塞，测试调配方便的优点，适合于3层以内（最佳分注层数是两层）的聚合物分注。,非集流电磁流量计,测量范围：1-700 m3/d； 精 度：2% F.S； 耐 压：60 MPa； 耐 温：90 ,测试过程中不需要测试密封段，只要将仪器停在配注芯上部油管内便可测得流经仪器的流量。,针对两三结合试验区多层分注的要求及主力油层聚合物分注工艺只能分注2-3层，满足不了4层以上分注及50m3/d以下注入量调配的问题，2001年研究完成了聚合物偏心分注工艺。,聚合物偏心分注技术,聚合物偏心配注器结构示意图,该技术可以满足注入量在30m3/d以下、控制压差在1.9MPa以下的多层分注。在此范围内聚合物溶液最大粘度损失率小于15%。分注层段不受级数限制，堵塞器投捞、调整方便，采用非集流电磁流量计测试。,“投球式”偏心配注器结构：,“整体杆式”偏心配注器结构：,当流量为100m3/d时，粘损率在10%以内。这两种分注技术都是在主力油层进行的现场试验，对于三类储层这种单层注入量较低的情况，其分注压差和粘损能否满足要求还有待于检验。,目前按照非均质层系渗透率下限选择聚合物分子量时，注入的聚合物溶液大部分沿高渗透层段推进，大大降低了聚合物的利用率。分子量调节器：任意投捞，范围20-50%，压降2.0MPa；压力调节器：任意投捞，节流压差3.5MPa ，降粘10%。,分质分压注入工艺技术,目前采油工程研究院试验成功分子量降解率在20-50%内可调，单层控制流量50m3/d以内，压降小于1.5MPa的分子量调节器。该分子量调节器也可以应用在地面，使同一注入站内的不同井，根据不同的地层条件，按不同的分子量注入。,二、注水配套工艺技术 恒流偏心配水堵塞器 除垢器 磁性双作用投捞器,恒流配水堵塞器,打捞头、锁定凸轮等上部结构同常规堵塞器相同，下部主体内腔有预压弹簧和装有水嘴的可滑动柱塞。 外形结构同于常规偏心配水堵塞器，保留了在用的偏心配水测试工艺和投捞方式，具有较强的技术配伍性。,工作原理,根据流体力学理论，固定水 嘴前后的压差与通过水嘴 的流量存在如下关系:,通过水嘴的流量Q只与水嘴两端的压力差P有关。即流量随着压差的改变而改变。 由此得出：若使流量Q恒定，只要保证水嘴两端的压差P保持恒定时即可实现。,水嘴嘴前压力Pa(注水压力及静水柱压力),水嘴嘴后压力Pb(堵塞器腔内压力),阀套孔外压力Pc(可认为是地层的注入压力)。在注水过程中,若不考虑液动力的影响,则滑阀在水嘴前后压差(Pa-Pb)和弹簧的共同作用下处于相对平衡状态, (Pa-Pb)=(0+) 式中：滑阀(带水嘴，粘性摩擦力)的截面积，2；0弹簧的初始压缩量，；弹簧的压缩量，；弹簧的刚度，/。对于给定的小刚度弹簧,当其压缩量较小时，可认为其对应平衡的水嘴前后压差基本不变。,水量稳定时，柱塞处于平衡状态，（PaPb）AF。,当注水压力Pa（或地层压力Pc）发生变化，引起水嘴前后压差（Pa-Pb）发生变化时，通过柱塞的滑动改变出水剪切口面积进行增压或减压（Pb上升或降低），使得工作压差（Pa-Pb）保持为常数，进而实现水量恒定。,当Pa增大（或Pc减小）时 (Pa-Pb)AF，柱塞总成向左滑动，出水剪切口变小，腔内增压，Pb升高，直至（Pa-Pb）A=F时，柱塞总成停止滑动。,测试试验变换水嘴直径得到不同流量；从得到的-曲线得出: 水嘴的前后压差大于0.7MPa时，流经定量注水堵塞器的液体基本保持恒定。定量注水堵塞器正常工作时应保证水嘴嘴前压力比地层的开启压力高0.7MPa。 当水嘴前后压差突然发生变化时，定量注水堵塞器需经一个相对的稳定过程，方可达到稳定流量的作用，达到水量再次稳定的时间为30-60s左右。,对于易磨损的部位进行氮化处理，提高了耐磨寿命；定压弹簧通过控制淬火和镀镍处理，提高了抗疲劳和耐腐蚀、防垢能力。,采用双释放凸轮，双释放牙块，上、下两套释放机构分别独立完成投送爪和打捞爪的开启。打捞仓内装有永久磁块，当下部的打捞爪抓住堵塞器，上提出配水器偏孔后，磁块吸回堵塞器于打捞仓内。,磁性双作用投捞器,磁性双作用投捞器,工具结构和工艺原理,除 垢 器,偏心配水器除垢器,使用要求,目前我厂各测试班组已全部配备了该工具。 1、测试过程中在测试、投捞工具下部连接除垢器，随正常测试、投捞起下。这样不仅避免了卡阻，也减少了掉仪器的事故的发生。 2、在测试调配过程中，对遇阻部位采取上提带加重的除垢器进行顿击和刮削，保证仪器通过。,三、水井作业施工质量监督,2003年水井重配233口，测试遇阻、仪器掉等为147口，占重配井的63.1%。 洗井和刮削器的使用是主要手段，应及时打铅模判定遇阻原因。,2003年水井重配原因分类统计表,2003年重下井84口，主要原因是封隔器不封和测试遇阻。 目前使用Y341-114ML封隔器，来水压力达到10MPa就可以释放封隔器，不需要水泥车打压释放。有些注入压力低的井，需要作业队及时释放，或投堵释放，或使用可溶性水嘴。避免下完管柱就搬家。 刺油管和油管规通油管是保证不测试遇阻的主要手段，同时下井工具必须摆在工具架上。,监督,注水井试配(调整)作业规程 刮蜡通井 (按Q/SY DQ0511规定执行) 探砂面、冲砂、探人工井底 (按Q/SY DQ0512规定执行) 验漏、验窜 释放封隔器 注水井试注作业规程 管柱结构为保护封隔器、46球座、喇叭口。 刮蜡通井 (按Q/SY DQ0511规定执行) 探砂面、冲砂、探人工井底 (按Q/SY DQ0512规定执行) 释放封隔器,注水井（查套、压裂重配）重配作业规程 探砂面、冲砂