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摘 要:为解决分层注水井测试工作应用测调联动技术过程中,由于测调连接电缆的特性及防喷堵头结构制约,产生的溢流污水侵蚀井口设备漆面和地面污染问题,研制了测调联动恒定溢流堵头;测调联动恒定溢流堵头改变了原有内部结构,利用恒流组件的恒定流量功能,可有效控制污水溢流量;2018年5月起在第七油矿分层测试班组实验应用,截止2019年4月,现场应用效果良好,降低了井场污染的同时,有效避免了测调仪器被盘根紧固导致电缆下井困难的情况发生,提高工作效率,具有广阔的应用前景。
关键词:测调联动技术;溢流堵头;恒定流量;恒流组件;环境污染
前言
测调联动技术是指利用地面控制系统通过操控下井的测调仪,实时测量分层注水井的各层段注水流量、压力和温度数据,并调节各层可调配水堵塞器,使各层配注量满足地质方案的一种分层调配测试技术。在当前应用测调联动技术工作中,由于常用的丝铠电缆表面存在凹凸纹理,与防喷堵头内的溢流盘根结合面存在较大间隙,在电缆连接仪器测试过程中,部分溢流污水在压力作用下会沿电缆与盘根空隙流出,含油污水侵蚀井口设备漆面还会造成地面污染。为控制污水溢流量,将溢流盘根紧固过紧时会造成测调仪器下放困难甚至下不去,盘根过松时,却会出现溢流量过大并从堵头顶端出水情况,但为保证测试工作正常进行,只能适当放松盘根紧固程度,保证测调仪器下放顺利,随之而产生的环境污染问题在分层测试工作中迫切需要解决。
1 常规测试现状
测调联动技术具有测试流量直观、堵塞器调整效率高的特点,其工艺无需改变油田已有的偏心注水配套设备,大幅度缩短作业周期,提高了工作效率近一倍以上,为此,第一采油厂从2009年起,在分层注水井测试工作中广泛应用了该项测试工艺技术,截止目前,第一采油厂共有测调联动班组161个,占分层测试班组总比例的64%左右。由于测调联动技术需使用φ3.5mm丝铠电缆连接测调仪,为保障测试电缆与防喷管的可靠密封,采用了小缝隙长距离压差式密封方法达到密封的要求,使用专用的溢流防喷堵头,溢流盘根阻尼孔尺长为φ3.8×200mm。溢流防喷堵头在整个测调过程中,大部分溢流污水随溢流口排出,少部分溢流污水沿电缆与盘根空隙自堵头上方排出,污水溢流量的大小随注水压力的大小而改变,平均单井测试溢流量为1.5m3/d,测试污染场地约1.2m2。为减少测试溢流量,操作工人在现场紧固溢流盘根时却会使测调电缆难以下放,单井处理堵头问题平均耗时1小时左右,影响测试效率。统计全厂161个测调联动班组每日因溢流造成井场污染为193.2m2,每月按20个工作日计算,污染井场面积合计约为3864m2,因此解决由于测试溢流的导致污染环境问题对油田发展十分迫切。
2 革新设计研发
测调联动溢流恒定堵头设计研制过程中,主要考虑两方面问题,一是如何在不同的注入井压力下恒定溢流量,二是电缆下放顺利,盘根磨损程度小。针对问题借鉴了恒流堵塞器的恒定流量原理进行研制。恒流式配水堵塞器是石油开采基地使用的一种井下注水工具,它可以实现定量注水,经过多年来的现场试验,目前这种堵塞器已在部分分层注水井中推广使用[1]。
2.1 测调联动恒定溢流堵头一代研发
在一代革新研发制作时,首先去除了原恒流堵塞器的主体、限位体和滤网部分,保留出水孔、弹簧和柱塞部件,并将柱塞内的恒流片使用聚四氟加工,内部孔径设计为φ3.8mm,组合形成恒流组件单元,并在原有的溢流堵头内部沿中心孔加工φ20*100mm柱形孔,一侧加工外螺纹与恒流组件内螺纹相连接。使用时,将丝铠电缆穿过恒定溢流堵头的4道密封盘根,恒流组件的弹簧和柱塞,连接井下测调仪器。注入压力首先作用在恒流组件的柱塞上,依靠弹簧平衡压力,溢流污水沿电缆空隙经盘根从溢流口排出。
一代革新于2018年4月,在高148-斜41井和高154-473井进行了现场实验,使用25公斤水桶接溢流污水,其中一口井接满水耗时3分42秒,另一口井接满耗时4分51秒,按每日5小时有效工时计算,污水溢流量分别为2.02m3和1.51m3,并没有起到降低溢流量的效果。
2.2 测调联动恒定溢流堵头二代研发
总结一代革新设计的不足,恒流组件没有起到应有的作用,其弹簧平衡注入压力后,经柱塞和出水孔排出的溢流污水没有排出通道,在堵头内部仍形成一定压力,且恒流片材质较差,在两口井实验后磨損增大了1.5mm。
针对现场实验发现的问题,改进完成了二代革新装置,其结构由由盘根压盖、上盘根套、上溢流口、下盘根套、下溢流口、堵头、恒流组件、底堵和防撞弹簧九部分组成。比较一代革新,二代革新在堵头部分打孔,新增加了一个溢流通道,并将恒流片使用黄铜加工,孔径缩小为φ3.6mm,利用液体的粘滞阻力作用,使注入压力充分作用的柱塞之上。二代革新装置在使用时,注入水压力经过堵头内部的恒流组件,利用恒流组件内部φ3.6mm恒流片与弹簧共同作用降压后,恒定溢流量大部分通过下溢流口排出,从而降低了上部盘根所承压力;少部分溢流量经过盘根与电缆间隙从上溢流口排出,盘根所承压力降低,仪器下放顺畅。其恒流组件启动压力0.5Mpa,保证了在低压井测试中也可以实现恒定流量的功能。
3 现场应用
测调联动恒定溢流堵头革新自2018年5月起现场实验共36井次,每井次平均7分钟溢流量25公斤,按每日有效工时5小时计算,溢流量为1.07m3,较未革新前的溢流堵头平均溢流量减少0.43方,降低了井场污染,有效避免了仪器下不去的情况发生,提高了工作效率。
4 结论及认识
(1)测调联动恒定溢流堵头在原装置上加以改进,使用废旧恒流堵塞器部件制作,降低了加工成本。
(2)测调联动恒定溢流堵头操作使用方便,减少了电缆下放困难情况出现,提高了工作效率,适用于分层注水井测调联动测试工作使用。
(3)测调联动恒定溢流堵头恒流组件柱塞在出砂井有卡阻情况出现,需要进一步研究解决。
(4)测调联动恒定溢流堵头在现场实验获得成功,具有广阔应用前景。
参考文献
[1]严金坤,2005,恒流式配水堵塞器特性分析,上海,上海市机械工程学会/上海液压气动总公司,[2019],百度文库
作者简介:
孙光杰(1974-),男,黑龙江大庆人,采油测试高级技师。
刘伟(1978-),男,黑龙江大庆人,采油测试高级技师。
关键词:测调联动技术;溢流堵头;恒定流量;恒流组件;环境污染
前言
测调联动技术是指利用地面控制系统通过操控下井的测调仪,实时测量分层注水井的各层段注水流量、压力和温度数据,并调节各层可调配水堵塞器,使各层配注量满足地质方案的一种分层调配测试技术。在当前应用测调联动技术工作中,由于常用的丝铠电缆表面存在凹凸纹理,与防喷堵头内的溢流盘根结合面存在较大间隙,在电缆连接仪器测试过程中,部分溢流污水在压力作用下会沿电缆与盘根空隙流出,含油污水侵蚀井口设备漆面还会造成地面污染。为控制污水溢流量,将溢流盘根紧固过紧时会造成测调仪器下放困难甚至下不去,盘根过松时,却会出现溢流量过大并从堵头顶端出水情况,但为保证测试工作正常进行,只能适当放松盘根紧固程度,保证测调仪器下放顺利,随之而产生的环境污染问题在分层测试工作中迫切需要解决。
1 常规测试现状
测调联动技术具有测试流量直观、堵塞器调整效率高的特点,其工艺无需改变油田已有的偏心注水配套设备,大幅度缩短作业周期,提高了工作效率近一倍以上,为此,第一采油厂从2009年起,在分层注水井测试工作中广泛应用了该项测试工艺技术,截止目前,第一采油厂共有测调联动班组161个,占分层测试班组总比例的64%左右。由于测调联动技术需使用φ3.5mm丝铠电缆连接测调仪,为保障测试电缆与防喷管的可靠密封,采用了小缝隙长距离压差式密封方法达到密封的要求,使用专用的溢流防喷堵头,溢流盘根阻尼孔尺长为φ3.8×200mm。溢流防喷堵头在整个测调过程中,大部分溢流污水随溢流口排出,少部分溢流污水沿电缆与盘根空隙自堵头上方排出,污水溢流量的大小随注水压力的大小而改变,平均单井测试溢流量为1.5m3/d,测试污染场地约1.2m2。为减少测试溢流量,操作工人在现场紧固溢流盘根时却会使测调电缆难以下放,单井处理堵头问题平均耗时1小时左右,影响测试效率。统计全厂161个测调联动班组每日因溢流造成井场污染为193.2m2,每月按20个工作日计算,污染井场面积合计约为3864m2,因此解决由于测试溢流的导致污染环境问题对油田发展十分迫切。
2 革新设计研发
测调联动溢流恒定堵头设计研制过程中,主要考虑两方面问题,一是如何在不同的注入井压力下恒定溢流量,二是电缆下放顺利,盘根磨损程度小。针对问题借鉴了恒流堵塞器的恒定流量原理进行研制。恒流式配水堵塞器是石油开采基地使用的一种井下注水工具,它可以实现定量注水,经过多年来的现场试验,目前这种堵塞器已在部分分层注水井中推广使用[1]。
2.1 测调联动恒定溢流堵头一代研发
在一代革新研发制作时,首先去除了原恒流堵塞器的主体、限位体和滤网部分,保留出水孔、弹簧和柱塞部件,并将柱塞内的恒流片使用聚四氟加工,内部孔径设计为φ3.8mm,组合形成恒流组件单元,并在原有的溢流堵头内部沿中心孔加工φ20*100mm柱形孔,一侧加工外螺纹与恒流组件内螺纹相连接。使用时,将丝铠电缆穿过恒定溢流堵头的4道密封盘根,恒流组件的弹簧和柱塞,连接井下测调仪器。注入压力首先作用在恒流组件的柱塞上,依靠弹簧平衡压力,溢流污水沿电缆空隙经盘根从溢流口排出。
一代革新于2018年4月,在高148-斜41井和高154-473井进行了现场实验,使用25公斤水桶接溢流污水,其中一口井接满水耗时3分42秒,另一口井接满耗时4分51秒,按每日5小时有效工时计算,污水溢流量分别为2.02m3和1.51m3,并没有起到降低溢流量的效果。
2.2 测调联动恒定溢流堵头二代研发
总结一代革新设计的不足,恒流组件没有起到应有的作用,其弹簧平衡注入压力后,经柱塞和出水孔排出的溢流污水没有排出通道,在堵头内部仍形成一定压力,且恒流片材质较差,在两口井实验后磨損增大了1.5mm。
针对现场实验发现的问题,改进完成了二代革新装置,其结构由由盘根压盖、上盘根套、上溢流口、下盘根套、下溢流口、堵头、恒流组件、底堵和防撞弹簧九部分组成。比较一代革新,二代革新在堵头部分打孔,新增加了一个溢流通道,并将恒流片使用黄铜加工,孔径缩小为φ3.6mm,利用液体的粘滞阻力作用,使注入压力充分作用的柱塞之上。二代革新装置在使用时,注入水压力经过堵头内部的恒流组件,利用恒流组件内部φ3.6mm恒流片与弹簧共同作用降压后,恒定溢流量大部分通过下溢流口排出,从而降低了上部盘根所承压力;少部分溢流量经过盘根与电缆间隙从上溢流口排出,盘根所承压力降低,仪器下放顺畅。其恒流组件启动压力0.5Mpa,保证了在低压井测试中也可以实现恒定流量的功能。
3 现场应用
测调联动恒定溢流堵头革新自2018年5月起现场实验共36井次,每井次平均7分钟溢流量25公斤,按每日有效工时5小时计算,溢流量为1.07m3,较未革新前的溢流堵头平均溢流量减少0.43方,降低了井场污染,有效避免了仪器下不去的情况发生,提高了工作效率。
4 结论及认识
(1)测调联动恒定溢流堵头在原装置上加以改进,使用废旧恒流堵塞器部件制作,降低了加工成本。
(2)测调联动恒定溢流堵头操作使用方便,减少了电缆下放困难情况出现,提高了工作效率,适用于分层注水井测调联动测试工作使用。
(3)测调联动恒定溢流堵头恒流组件柱塞在出砂井有卡阻情况出现,需要进一步研究解决。
(4)测调联动恒定溢流堵头在现场实验获得成功,具有广阔应用前景。
参考文献
[1]严金坤,2005,恒流式配水堵塞器特性分析,上海,上海市机械工程学会/上海液压气动总公司,[2019],百度文库
作者简介:
孙光杰(1974-),男,黑龙江大庆人,采油测试高级技师。
刘伟(1978-),男,黑龙江大庆人,采油测试高级技师。