张广超

(大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453)①



偏心分层注水井堵塞器的电动投捞工具研制

张广超

(大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453)①

摘要：现阶段应用的高效测调工艺大幅提高了注水井流量测试效率。但是，在投捞测试方面仍采用钢丝投捞堵塞器方式，投捞效率和成功率低，并且不能满足细分层注水井小卡距投捞测试要求。研制了偏心分层注水井堵塞器的电动投捞工具。该工具通过地面系统控制导向机构和投捞机构的动作，一次下井可同时完成任意一个层位堵塞器的打捞和投送。现场试验结果表明，该工具无需原有6 m以上冲距，解决了小卡距投捞问题。全投捞状态实时监测，安全性高、适应范围广，投捞测试效率较原钢丝投捞工艺提高1倍以上。电动投捞工具是对分层注水测调技术新的完善和发展，实现了偏心注水井测试全过程的电缆控制，进一步提高测试效率及分层注水技术水平。

关键词：偏心配水器；堵塞器；投捞器

对于注水开发油田，分层注水是保持地层压力、补充地层能量的有效手段，对实现油田分层开采和中低渗透层挖潜，以及稳油控水起着无法替代的作用[1-2]。为有效动用挖潜薄差层剩余油，大庆油田提出了“加细注水层段”的精细调整要求[3]，注水井90%以上采用偏心注水技术，注水层段数达到7段以上，细分层后对堵塞器投捞测试工作带来了以下主要问题：

1)原有钢丝投捞堵塞器方式1次下井只能完成捞一或投一，效率低，不能满足大幅增加的投捞测试工作量要求。

2)常规钢丝投捞工艺需要6 m以上的冲距才能顺利将堵塞器投送到配水器中，而细分注水后相邻两级配水器间距更小了，常规钢丝投捞工艺不能满足小卡距投捞。

3)钢丝投捞堵塞器时，主要靠测试人员经验判断是否成功实现井下堵塞器的对接或丢手，地面无法直接准确显示，影响投捞成功率[4]。

针对细分层注水后原有钢丝投捞堵塞器工艺存在的问题，研制了堵塞器电动投捞工具。

1技术分析

1.1系统及结构组成

偏心分层注水井堵塞器的电动投捞工具主要包括地面和井下2个系统。其中地面系统包括地面显示控制器、电源、编解码器电路；井下系统在电路方面包括磁性定位、编解码和电机控制功能模块等[5]。

电动投捞器结构主要由过载保护电缆头、磁性定位传感器、投捞电机等组成(如图1)。

1—过载保护电缆头；2—磁性定位传感器；3—投捞电机；4—电动敲击机构；5—投捞堵塞器感应装置；6—投送臂；7—打捞臂；8—电动上提机构；9—正反导向机构；10—导向执行电机。

1.2技术原理

电动投捞器由电缆下入井内，通过地面控制系统向电动投捞器发送指令，通过电动投捞器中的磁性定位传感器准确获取仪器下入深度[6-7]。打捞堵塞器时，在目的层位配水器上方控制导向执行电机打开对应的导向机构和打捞臂，再下放仪器，如果打捞臂与堵塞器准确对接，则投捞堵塞器感应装置反馈信号提示对接成功，地面发送指令控制电机上提机构进行工作，此时投捞器上行将堵塞器捞出，由于电动上提机构的支撑作用，电缆不受力，避免阻力大时损坏电缆；投送堵塞器时，在目的层位配水器上方控制导向执行电机打开对应的导向机构和投送臂，再下放仪器，地面发送指令控制电动敲击机构进行工作，对堵塞器进行多次敲击，使堵塞器投送到位，再次通过电机上提机构实现堵塞器的丢手，则投捞堵塞器感应装置反馈信号提示丢手成功。电动投捞器一次下井可同时完成堵塞器的一投一捞，提高了投捞测试效率(如图2)。

图2　电动投捞器工作示意

1.3技术参数

外径

ø44 mm

长度

1 960 mm

耐压

40 MPa

电机转速

5～6 r/min

额定转矩

20 N·m

工作温度

0～85 ℃

最大敲击力

1.2 kN(投送堵塞器)

最大打捞力

4.7 kN(打捞堵塞器)

适用范围

偏心配水器(桥式、普通、多功能)

1.4技术特点

1)双导向设计。投、捞臂与导向机构的方向配合可正向、反向控制，适用于层间距离较短的细分注水工艺测调联动作业。

2)安全可靠性设计。电机过载保护、投捞堵塞器在线指示等设计为现场安全作业提供有效保障，磁定位为投捞过程的井下仪器定位提供可靠依据。

3)多位置传感器设计。采用了11个位置传感器，包括捞出位移、收拢、放开、正导、反导等，特别是投、捞堵塞器在线指示能实时地反馈仪器的工作状态，直观了解仪器的井下工作情况，使投、捞工作能更准确、快捷、有效进行。

4)快捷高效性。采用地面直读，一次下井进行一捞一投作业模式，投捞效率提高。

2施工工艺

1)预置堵塞器。在电动投捞器的投送臂上预置要投入的堵塞器。

2)仪器下井。井口安装测试防喷管，下入电动投捞器。

3)定位对接。根据电动投捞器磁性定位提供的深度，在目标层位配水器上方放开打捞臂和对应导向机构，下方仪器与堵塞器完成对接。

4)捞出堵塞器。地面控制系统显示仪器与堵塞器成功后，地面发送指令控制电动上提机构将堵塞器捞出。

5)投送堵塞器。上提仪器到该配水器上方，地面发送指令控制收回打捞臂、放开投送臂，再次下放仪器，将预置堵塞器投入到配水器偏孔内，此时地面控制系统显示投送到位，然后控制电动敲击机构工作，使堵塞器丢手，地面显示投送成功。

6)投捞下一层位堵塞器。起出仪器，取下捞出的堵塞器，预置要投入的堵塞器，重复步骤2～5，完成下一层位堵塞器的投捞。

3现场应用

电动投捞工具在大庆油田偏心分注井现场试验34口井86个层段，试验过程中井下对接投捞顺利，成功率98.7%，投捞过程直观，取得了较好的应用效果。偏心配水器最大下入深度1 233 m，最小配水间距0.7 m，最多配注10个层段，嘴前嘴后压差最高6 MPa，利用电动投捞工具成功完成堵塞器的投捞测试，降低了测试人员劳动强度，测试效率大幅度提高。

以某井为例，该井进行细分后配注7个层段，下入7级配水器，相邻两级分别下入正反不同导向的配水器，间距为2 m。利用电动投捞工具进行堵塞器的投捞时，首先打开正导向机构和打捞臂，与上一级配水器中进行对接，经过电机上提机构工作将堵塞器从配水器中捞出，然后上提仪器，地面控制收回打捞臂，打开预置堵塞器的投送臂，再次下放仪器，通过正导向机构再次将堵塞器投送到上一级配水器中，经过电动敲击机构工作完成堵塞器丢手；进行下一级反导向配水器中堵塞器的投捞时，收回正导向机构，打开反导向机构，完成电动投捞器与反导向配水器的对接，并进行堵塞器的投捞。堵塞器投捞过程可从地面实时显示堵塞器对接和丢失状态，避免投捞判断失误的情况，并且一次下井可同时完成任意一个层段堵塞器的投送和打捞，整个投捞测试时间为4.2 h，测试效率较钢丝投捞工艺提高1.5倍。

4结论

1)电动投捞工具可实现无冲距的堵塞器打捞和投送，解决了注水井细分后带来的小卡距投捞问题。

2)地面控制系统能够实时显示电动投捞器各动作完成情况，可准确判断堵塞器是否投捞成功。

3)偏心注水井电动投捞器不受配水器的型号限制，适用于普通偏心配水器、桥式偏心配水器、多功能偏心配水器及相对应的反导向偏心配水器分层注水管柱堵塞器的打捞与投送。

4)该工具一次下井可实现一捞一投、地面直读电动投捞作业模式，是对分层注水测调技术新的完善和发展，实现测试全过程的电缆控制，进一步提高测试效率及分层注水技术水平。

参考文献：

[1]王奎，李广永，张建，等.偏心分注井投捞测配验封测试工艺及施工过程中常见问题探讨[J].油气井测试，2011，20(4)：38-40．

[2]林森，孟大伟，温嘉斌.注水井分层自动测调系统的设计[J].自动化技术与应用，2009(7)：68-71.

[3]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(6)：52-54．

[4]孙桂玲，关巍，窦守进，等.大港油田双通路偏心分注技术改进与试验[J].石油钻采工艺，2010，32(3)：85-88.

[5]宋祖厂，刘扬，盖旭波，等.桥式偏心分注管柱电动验封技术研究与应用[J].石油钻采工艺，2014，36(1)：74-76．

[6]王金友.大庆油田分层测压工艺及资料应用[J].石油钻采工艺，2003，25(1)：63-66．

[7]蒋雨辰.多级细分注水及配套高效测调技术新进展[J].内蒙古石油化工，2012(20)：52-56.

文章编号：1001-3482(2016)07-0045-03

收稿日期：①2015-12-10

基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)“智能分层注水技术与装备”(2012AA061301)资助

作者简介：张广超(1983-)，男，黑龙江大庆人，工程师，2006年毕业于大庆石油学院，主要从事分层注水工具及配套测试工艺方面的工作，E-mail：zgc0311@126.com。

中图分类号：TE921.903

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.07.009

Development of Electric Running and Fishing Plug Tool for Eccentric Separated Injection Well

ZHANG Guangchao

(OilProductionEngineeringResearchInstitute，DaqingOilfieldCo.，Ltd.，Daqing163453，China)

Abstract：Nowadays，high-efficiency test and profile control technology dramatically increased the efficiency of the injection well flow test.But to the running and fishing test，it still uses wire line to?pull and run blanking plug.Not only the success rate and the efficiency of running and fishing test are low，but also it cannot satisfy the requirement of the running and fishing test for subdivided injection well.So investigation of the electric running and fishing plug tool are started for eccentric separated injection well.Via the movements of ground control system to guiding mechanism，in one transaction of descent down hole，the technology can accomplish any of the layer blanking plug’s running and fishing at the same time.According to the result of field experiment，it broke through the limitation of 6 meters stroke distance and resolved the problem of running and fishing for small chuck distance well.To the whole process state，it implemented the real time monitoring with high security and a wide accommodation.The efficiency of running and fishing test has increased by 1 time than the original wire line test.It is a new improvement and development of the separate injection test technology.The whole process of well testing is controlled by electric cable.The test efficiency and the level of separate injection technology are further improved.

Keywords：eccentric water regulator；blanking plug；pulling and running tool