恒流式偏心配水堵塞器的改进与应用
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【摘要】面对采油厂精细注水井逐年增加的压力，达到精细注水层段注好水、注够水要求，面临着层间注水压力差异大、个别层段无法达到配注标准；周期注水、层间轮注造成系统注水不稳定，导致各层段测试水量无法稳定；测试工作量剧增，导致测试合格率低，从而使细分层注水测试周期长、注水方案落实困难、资料符合率较低等问题，为解决以上问题，提高测试效率，我厂组织开发研究及应用了恒流式偏心配水堵塞器，取得了很好的效果，目前正在推广使用，希望通过本文，对相关采油厂的注水井测调试工作有所借鉴。
随着油田开发的深入，要求注水质量越来越高，油藏小层的层段划分越来越精细，因此，精细注水层段的注水要求也逐年提高。针对常规测调试方法的定量测试工作量小，测试合格率低、同时由于地面管网漏失、注水系统压力波动，导致井下各层段注水量发生变化，测试资料复测符合率在25%以下等问题，常规测试已经无法满足精细注水现状的要求。
图1 恒流偏心配水堵塞器结构图
设F为一定预压缩量的定压弹簧对柱塞的弹力；S为柱塞横截面积，Pa为堵塞器入口处的压力，Pb为柱塞与主体内腔的压力，Pc为堵塞器出水剪切口处压力。
根据流体力学理论，固定水嘴前后的压差ΔP与通过水嘴的流量Q存在如下关系：（式1）
式中：
μ ：流量系数；
A ：孔口面积 m2；
ΔP：孔口前后压差 MPa；
ρ：流体密度 kg/m3。
对于一定孔径的水嘴，通过水嘴的流量Q只与水嘴两端的压力差ΔP 有关。即流量随着压差的改变而改变见图2。由此得出：若使流量Q恒定，只要保证水嘴两端的压差ΔP保持恒定时即可实现。
2 恒流配水器的改进及配套技术的应用2.1 试验中发现的问题及改进
（1）解决了堵塞器上部打捞杆压盖无止退密封圈或其他锁紧装置，易退扣脱落问题；
（2）提高打捞杆锁轮加工精度，解决堵塞器不易投入偏孔的难题；
（3）提高堵塞器主体出水孔的机械强度和抗冲击强度，避免在投捞或试投过程中，撞击该部位造成变形或弯曲及长期注水后冲蚀漏失；
（4）提高打捞杆与限位体连接强度，避免打捞杆拔脱，造成井下事故。
2.2 应用配套技术，解决恒流配水器在注水过程中的难题
在现场测试、复测过程中，发现注水压力升高、注水量下降。起出来发现堵塞器滤网和水嘴被杂质堵塞现象十分严重。为了解决这一难题，在努力改善注入水质的同时，我们在注水井口安装井口过滤装置，与恒流配水器配套使用，取得了明显的效果。
3 现场试验与应用
3.1 在不同注水压力下的恒流性能试验
通过在不同注水压力下的恒流试验与应用，证明该恒流配水堵塞器的性能非常稳定，试验取得了成功。
3.2 在层间注水压力差异大的井上恒流性能试验
原无法落实地质配注方案的典型井，其中井8启动压力6.0MPa，正常注水压力为7.0MPa，管汇压力12.0MPa；井9启动压力4.5MPa，注水压力5.8 MPa，站内管汇压力 11.0MPa；井10各层段间矛盾较大，普通偏堵无法控制强吸水层段。在通过使用恒流配水堵塞器后，成功实现了分层注水合格，满足了全井及分层配注要求。
3.3 在低压注水井的恒流性能试验
井2的注水压力很低，启动压力只有1.6兆帕，在个别层段测试达不到配注要求，在层段测试使用恒流水嘴后，达到了注够水的目的。
3.4 细分层注水井中恒流性能试验
井3井为精细注水井，注水层段分为5段，在使用常规水嘴测试时全井和分层都无法满足地质方案，在尝试恒流配水器测试后，无论是全井还是分层，都达到了地质配注要求。4 结论
4.1 分注效果明显改善，分注合格率大幅度上升
在安装恒流水嘴的77口水井中，使用层数为252层，使用前的注水合格层数为186层，注水合格率为73.81%；在使用后注水合格层数为236层，注水合格率为93.65%。
4.2 井组开发效果得到显著提高；
井4自10年实施精细注水后，井组的开发效果明显提高，该井组在使用恒流水嘴前日产液29.7吨，日产油2.3吨，在精细注水1年后，井组日产液上升到35.2吨，日产油上升到3.3吨，日产油上升了1.0吨。
4.3 测试效率得到有效提高，单井测试费用明显下降。
以注水井的4个层段为例。如下入2级恒流配水堵塞器，可减少40～70%的测调工作量，如全井下入则效益更为可观。
4.4 使用该堵塞器可以进一步平衡层间矛盾
有效地控制强吸水层段，为有效地落实注水方案提供有效手段。同时大大降低调试工作量，有效提高测调试工作效率。
参考文献
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