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分注与测试工艺讲座石克禄前言分注工艺是针对非均质多油层油田，实施注水开发的一整套系列工艺技术。这套工艺应用封隔器、配注器等井下工具组成井下配注管柱；通过分层调整、测试手段对各类油层实行定量注入；经跟踪监管、分析确实搞好分层注入工作。这样，既可以提高差油层注入能力，同时对高渗透油层实行定量控制，从而减小油田开发中的层间矛盾，使各类油层都能得到充分、有效地利用，减缓油井含水上升速度，实现长期稳产。一、分注工艺所包含的主要内容井下分注工艺分层测试工艺调测资料分析123分注工艺主要包含：二、分注工艺宗旨分注工艺的宗旨是：注入井实现真正意义上的分层注入三、分注工艺各内容之间的关系井下分注工艺为基础分层测试工艺为手段实现分层注入为目的井下分注工艺第一章一、井下分注工艺分类井下分注工艺从管柱结构上分为：1同心式井下分注工艺2偏心式井下分注工艺二、不同驱油方式的井下分注工艺偏心式普通式水驱桥式集成式同心式固定式活动式从驱油方式上井下分注工艺分为：聚驱桥式大偏心式二、不同驱油方式的井下分注工艺偏心式同心式活动式三、井下分注工艺的主要配套工具由于井下工艺管柱不同，井下配套工具的结构、原理也有所不同。但是，不论什么结构的分注管柱，其通用的井下配套工具主要有：1．封隔器5.球座2．配注器3．配注堵塞器4．水嘴偏心式井下分注工艺第一节一、偏心式井下分注工艺将每一级井下配注器与配注堵塞器设计在配注器工作筒的侧面，偏离中心轴的分注工艺称偏心式分层注入工艺。更换井下水嘴时只需投捞配注堵塞器既可。二、偏心式井下分注管柱分类分层注水管柱分层注聚管柱普通式分层注水管柱桥式分层注水管柱集成式分层注水管柱桥式分层注聚管柱“两小一防”分注管柱分质分压分层注聚管柱一普通式偏心分层注水管柱偏心配水器Ⅰ保护封隔器油层油层油层层间封隔器层间封隔器偏心配水器Ⅱ偏心配水器Ⅲ一、普通式偏心分注管柱示意图以三级三段注水管柱为例。管柱由三级封隔器、三级配水器组成。其结构如图：井下封隔器二、普通式偏心分注管柱井下配套工具1封隔器由型号Y341—114封隔器组成。最上一级为保护封隔器，中间两级为层间封隔器。其结构如图：井下配水器二、普通式偏心分注管柱井下配套工具2配水器三级655—3配水器分别为井下偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ配水器。其结构如图：配水堵塞器二、普通式偏心分注管柱井下配套工具3配水堵塞器每级井下配水器中投放有偏心式配水堵塞器。配水堵塞器下部装有水嘴，对注水层段进行调配。其结构如图：偏心配水器Ⅰ保护封隔器油层油层油层层间封隔器层间封隔器偏心配水器Ⅱ偏心配水器Ⅲ三、普通式偏心分注管柱工作原理高压水从油管向下经每级井下配水器。通过配水器过水孔，由配水堵塞器中的水嘴调控层段注水量，由堵塞器上部的过流孔进入油套环空。封隔器密封隔开上下层段，防止互窜、干扰。环空中的高压水顺射孔孔道进入油层，向油层补充能量。其原理如图：四、普通式偏心分注管柱工艺特点1．实现多级细分注水，不受级数的限制，一般井分4～6个层段。2．实现在不动管柱情况下任意调换井下水嘴和进行分层测试3．测试任何层段注水量时不影响其他层段的注水。二桥式偏心分层注水管柱一、桥式偏心分注工艺桥式偏心分注工艺在普通偏心工艺上发展而来，其主要是配水器有所不同。配水器由原来一个过水通道改造成多个过水通道，形成一个主通道，多个桥式副通道的配水器。其结构如图所示。再由这样的配水器组成的注水工艺就为桥式偏心注水工艺。二、桥式偏心分注管柱示意图油层油层油层桥式偏心配水器Ⅰ保护封隔器层间封隔器层间封隔器桥式偏心配水器Ⅱ桥式偏心配水器Ⅲ桥式通道挡球、丝堵以三级三段注水管柱为例。管柱由三级封隔器、三级配水器组成。其结构如图：井下封隔器三、桥式偏心分注管柱井下配套工具1封隔器由型号Y341—114封隔器组成。与普通偏心工艺相同，最上一级为保护封隔器；中间两级为层间封隔器。井下桥式配水器三、桥式偏心分注管柱井下配套工具2桥式偏心配水器三级桥式偏心配水器分别为偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ配水器。其结构如图：配水堵塞器三、桥式偏心分注管柱井下配套工具3配水堵塞器每级井下桥式配水器中投放有偏心式配水堵塞器，与普通偏心工艺的完全相同。四、桥式偏心分注管柱工作原理以桥式配水器为例:正常注水时，配水器的主通道与桥式通道同时过水向油层补充能量。测试时，主通道被密封段坐封（非集流式测试时与正常注入相同），只有注入该层段的水经流量计、配水器过水孔，通过堵塞器水嘴，由上部的过流孔进入油套环空，进入油层。而下面层段的注水由桥式通道过流，测试、注水互不干扰、影响。其原理如图：五、桥式偏心分注管柱工艺特点1．桥式偏心分层注水工艺是在原偏心工艺基础上研发的。因此。具有普通偏心工艺所有特点。2．桥式偏心主体与测试密封段的创新设计，实现了双卡测单层。3．桥式偏心工艺完善测压功能。测小层静压时可直接坐入工作筒内即可，减少了投捞堵塞器的工作量。4．可测任一单层流量，不改变其它层的正常注水。5．不用递减法计算分层注水量，避免了递减法求流量产生的误差，减少了层间干扰。三偏心集成式分层注水管柱一、偏心集成式分注工艺偏心集成式分注工艺是由桥式偏心、同心集成式工艺结合而成，采用偏心结构设计。主要是将两个层段的配水系统合二为一，既一个配水器、堵塞器给二个层段配水。在配水器中形成上下两个过流通道，一个堵塞器装有两个水嘴。其结构如图所示。再由这样的配水器组成的注水工艺就为偏心集成式注水工艺。二、偏心集成式分注管柱示意图保护封隔器配水封隔器层间封隔器档球配水堵塞器测试密封段以四级四段注水管柱为例。管柱由两级封隔器、两级配水封隔器组成。其结构如图：井下封隔器三、偏心集成式分注管柱井下配套工具1封隔器由型号Y341—114封隔器组成。最上一级为油层保护封隔器，中间一级为层间封隔器。井下配水封隔器三、偏心集成式分注管柱井下配套工具2配水封隔器配有两级配水封隔器。配水机构采用桥式结构，而且两个层段的配水设计在一个配水器中。同时，将封隔器也设计在其中，形成配水封隔器。这样，既能封隔层段，也可以向四个层段进行配水。其结构如图：配水堵塞器三、偏心集成式分注管柱井下配套工具3集成式配水堵塞器集成式配水堵塞器与配水封隔器配套使用。其在原堵塞器的下部又增加设计一套配水机构，形成一个堵塞器对两个层段进行配水。因此，堵塞器分上、下两个独立的配水堵塞器。其结构如图：四、偏心集成式分注管柱工作原理以偏心集成式配水封隔器工作为例:正常注水时，配水器的主通道与桥式通道同时过水，向油层补充能量。测试时，主通道被密封段坐封，只有该层段的水经流量计、配水器过水孔，通过堵塞器水嘴，由上部的过流孔进入油套环空，进入油层。而下面层段的注水由桥式通道过流。测试、注水互不干扰、影响。其原理如图：五、偏心集成式分注管柱工艺特点1．偏心集成分注技术采用等通径设计，分注层段数不受配水封隔器级数的限制。2．采用双水嘴集成堵塞器和连续测试流量的方式，减少投捞次数，提高测试效率。3．集成化投捞方式缩小了测试仪器串的长度，降低了地面操作的劳动强度，提高工作效率。4．一次投捞可以完成两个层段的水嘴调换，提高了调配效率。5．不用投捞配水堵塞器既可测得分层静压，功能完善。四桥式偏心分层注聚管柱一、桥式偏心分层注聚工艺桥式偏心分层注聚工艺借鉴桥式偏心注水工艺，主要在堵塞器上研制出降解率较小的环形降压槽替代原来的水嘴，形成了专门的注聚分层工艺。其结构如图所示。再由这样的配注系统组成的注聚工艺就为桥式偏心分层注聚工艺。二、桥式偏心注聚管柱示意图油层油层油层桥式偏心配注器Ⅰ保护封隔器层间封隔器层间封隔器桥式偏心配注器Ⅱ桥式偏心配注器Ⅲ桥式通道丝堵以三级三段注聚管柱为例。管柱由三级封隔器、三级配注器组成。其结构如图：井下封隔器三、桥式偏心注聚管柱井下配套工具1封隔器由型号Y341—114不可洗井封隔器组成。最上一级为油层保护封隔器，中间两级为层间封隔器。井下桥式配注器三、桥式偏心注聚管柱井下配套工具2桥式偏心配注器下有三级桥式偏心配注器。分别为偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ配注器。配注器及偏孔深度要比注水井配注器长、深，以便调整堵塞器降压槽的长度。其结构如图：配注堵塞器三、桥式偏心注聚管柱井下配套工具3堵塞器每级井下桥式配注器中投放有偏心式配注堵塞器。堵塞器下部安装环型降压槽。可以根据不同层段的性质、配注要求，安装不同长度的降压槽。其结构如图：四、桥式偏心注聚管柱工作原理以桥式配注器为例:正常注入时，配注器的主通道与桥式通道同时过聚合物溶液向油层注入。测试时，主通道被密封段坐封（非集流式测试时与正常注入相同），只有注入该层段的流体经流量计、配注器通道，通过降压槽，由上部的过流孔进入油套环空，进入油层。而下面层段的注入由桥式通道过流，测试、注水互不干扰、影响。其原理如图：五、桥式偏心注聚管柱工艺特点1．桥式偏心注聚工艺对聚合物溶液的降解率低。2．实现双卡测单层注入量，相互干扰小。3．不受级数的限制。五分质分压分层注聚管柱一、分质分压注聚工艺设计在聚驱中，一般注入工艺在优选聚合物分子量时只能考虑与该套层系渗透率下限相匹配，即75%的有效厚度能够顺利注入而不发生堵塞。这样，对射开有好油层、差油层的井，聚合物分子量与层系匹配情况较差，层间矛盾加大。如果按照非均质层系渗透率下限选择聚合物分子量，聚合物在高渗透层段产生的阻力系数小，聚合物溶液的绝大部分注入高渗透层，大大降低了聚合物的驱油效率；如果提高聚合物分子量，虽可提高高渗透层的驱油效果，但使低渗透层段堵塞而注不进。为提高二、三类油层聚驱效果，专业技术人员研制出分质分压注聚工艺，完善了注聚工艺技术。一、分质分压分层注聚管柱示意图保护封隔器分子量调节器低渗透层低渗透层高渗透层高渗透层压力调节器中渗透层中渗透层层间封隔器层间封隔器分子量调节器丝堵这是一口三级三段分质分压注聚管柱。由三级封隔器、三级调节器组成。其结构如图：一个层段为高渗透层，两个层段为中低渗透层。高渗透层下有压力调节器，中低渗透层下有分子量调节器。井下封隔器二、分质分压注聚管柱井下配套工具1封隔器由型号Y341—114不可洗井封隔器组成。最上一级为油层保护封隔器，中间两级为层间封隔器。分子量调节器二、分质分压注聚管柱井下配套工具2分子量调节器二三类油层，层间矛盾大、层段多，分子量调节器采用偏心式结构，由井下配注器和堵塞器两部分组成。（如图）通过改变喷嘴直径来调节聚合物分子量。主要针对中低渗透层，采用分子量调节器。井下配注器长2.3m，外径Φ114mm内径Φ48mm，偏孔直径Φ31.5mm。分子量调节堵塞器二、分质分压注聚管柱井下配套工具2分子量调节堵塞器分子量调节堵塞器与普通堵塞器基本相同，直径为28mm，又称大偏心。堵塞器内装喷嘴，通过调整喷嘴直径大小，通过机械降解，降低分子量。试验得出，分子量调节范围可达到20～50%。其结构如图：喷嘴二、分质分压注聚管柱井下配套工具2喷嘴分子量调节是采用机械降解方式设计。聚合物分子是柔性链结构，是以颗粒、枝状结构及网状结构分布在水溶液中。当聚合物溶液通过喷嘴时，其流速会发生急剧变化，作用在聚合物分子链上的剪切应力可以导致分子链分解、断裂，使聚合物分子形态和尺寸发生变化，从而使聚合物分子量降低。层段性质不同，安装喷嘴直径的大小也不同。其结构如图：压力调节器二、分质分压注聚管柱井下配套工具3压力调节器压力调节器与分子量调节器的结构基本相同，也是采用偏心式结构，由井下配注器和堵塞器两部分组成。不同的是堵塞器，其作用主要是针对高渗透油层需控制注入量的，采用压力调节器进行调节。其结构如图：流量调节堵塞器二、分质分压注聚管柱井下配套工具3流量调节堵塞器流量调节堵塞器下部安装有流线型降压槽结构的配注芯（如图）。聚合物溶液流过外表面与偏孔形成的过流通道，产生一级节流压差，然后又通过中心节流通道，产生二级节流压差。通过更换堵塞器降压槽数的长度，调节注入量。三、分质分压注聚管柱工作原理分子量调节器工作原理:高压溶液从油管向下经井下分子量调节器。通过配注器的过流孔，经由堵塞器中的喷嘴进行降解，达到适合该油层注入的分子量要求；再经堵塞器上部的过流孔进入油套环空，进入性质较差的油层。其原理如