差压式定量配水器的研制与应用

为使目前注水井应用最小水嘴仍不能有效限制其注水量、造成超注的注水层及时得到合理控制、防止单层注水量随注水压力的变化而变化，研制了差压式定量配水器，为调整注水井的注水状况，解决层间矛盾提供了一个经济有效的方法。

注水井空心配水器一体化测调技术

针对空心配水器注水井测试调配难度大、精度低、费用高、时间长的问题,进行了空心配水器注水井一体化测调技术研究。利用机电一体化原理,采用边测边调的方式实现对注水井的测试与调配,测调仪器一次下井就可完成所有层位的测试与调配工作,使流量调节更加精确,工作量更小,工作效率大大提高。现场应用9井次,施工成功率100%,调配精度达到90%以上。

免投捞式空心配水器的研制与应用

目前胜利油田轨道式空心配水器年用量在800套以上。这种配水器在现场应用过程中,由于井脏、负压等原因,经常出现换向不灵、无法正常注水,以至最后起出管柱重新作业等问题,增加了作业成本,延长了作业占井时间。通过分析,认为造成这种现象的主要原因是机械结构在井下工作可靠性较差。将机械控制式结构改为液压控制式结构,利用坐封过程中控制活塞暂时不越过注水孔,泄压后弹簧的弹力将注水活塞自动推到注水状态的设计思路,研制成功了免投捞式ZKP型空心配水器,封隔器坐封过程中不用投捞死芯子,简化了压缩封隔器管柱完井施工工序,降低了作业成本,提高了作业效率和质量。到目前为止,现场共应用354井次,一次作业成功率98.7%,注水层段合格率87.2%。

配水器流场的数值模拟

用数值方法模拟注水井中所用配水器内的三维粘性流场,计算不同规格水嘴在不同注水流量下的总压损失情况,并对流场进行分析。研究了总压损失与水嘴直径和注水流量之间的关系,得出了二者间的影响方程,为油田注水井分层流量调配提供依据。

桥式同心配水器的研制与试验

针对偏心和桥式偏心配水器在大斜度井、深井、多层分注井以及采出水回注井中应用时测调成功率低和效率低等问题,研制了桥式同心配水器。该配水器拥有较大桥式过流通道,配水器与可调水嘴一体化结构设计,水嘴无级连续调节,中心通道内机电一体化同心测调作业。该配水器在长庆油田现场试验210口井,最大井深2 835 m,最大井斜46.2°,试验成功率100%,一次测调成功率90%以上,平均单井测调时间8 h,试验效果良好,具有广阔的推广应用前景。

多功能偏心封隔配水器的研制与应用

针对江苏油田没有适合薄夹层分层注水配水器的问题,研制了一种多功能偏心封隔配水器。该配水器将2台偏心配水器与1个扩张式封隔器集成为一套工具,堵塞器内设置双水嘴,工作筒主体上设置有与中心线平行且贯通的辅助通道,具有停层不停井功能。工具维持常规偏心工艺的投捞和分层测试方式,实现多个连续薄夹层细分层注水与测试,同时提高测试准确率和调配效率。多功能偏心封隔配水器共在现场应用4口井,完成了分层验封、分层流量测试及水嘴投捞,分注合格率达到83.3%,平均使用寿命已超过15.2月。

免投堵塞器恒流量偏心配水器的研制

固定配水器、活动空心配水器、偏心配水器和液力投捞封隔配水器均存在各自的缺陷，不能很好满足分层注水的需要。鉴于此，胜利油田有限公司临盘采油厂工艺所研制了一种免投堵塞器恒流量偏心配水器。这种配水器主要用于井径为１２１～１２４ｍｍ和１５７～１６０ｍｍ的多级细分注水，不需要投死水嘴，即可确保封隔器坐封；可进行多级分层注水，并能验证管柱的密封性。各水层的水嘴一次性随管柱入井，其配水量可在３～３５ＭＰａ的波动压差下，实现１０、１５、２０、２５、３０、３５…３００ｍ３／ｄ的恒流量，不需要反复投捞水嘴，即可达到地质配注要求。配水器测试方便，有效期为１年以上。

偏心配水器堵塞器特殊打捞工具的研制与应用

针对分层注水井偏心配水器偏孔堵塞器在测试投捞过程中出现的断、脱问题,研制了几种堵塞器特殊打捞工具,并取得了较好的成效。

电控式配水器的动态特性研究

分层注水工艺技术在油田采油的中后期得到了普遍应用,针对油田采油过程中注水增产所出现的高压差多层分注技术难题,研制出注水井电控式配水器。以多刚体运动学和模态分析理论为基础,采用虚拟样机技术,对电控式配水器执行机构的动态特性进行了研究。首先应用UG软件对执行机构进行三维建模并创建其动力学模型,然后应用ADAMS软件对其进行运动分析及关键部件的模态分析,得到其运动变化规律及固有频率和振型,所得结果为结构优化设计提供理论依据。

用于注水井停注层验封的新型偏心配水器

针对目前注水井验封工艺存在投捞次数多、注入压力降低从而影响水井的验封和测试的问题,研制了新型偏心配水器。该配水器不改变常规配水器的基本结构,与偏心测试仪器的配伍性强;该配水器的验封工艺避免了停注层验封时由于停注层段亏空造成的正常注水高压层段返吐,使整个井筒变脏,分水状态发生改变的问题。现场应用结果表明,新型偏心配水器提高了停注层水井验封效率,而且停注层段越多效果越明显。

YJLP-112预节流防刺配水器的研制与应用

针对层间吸水差异较大的分注井中高渗层注水存在节流压差不够、调配不准及配水器刺坏等问题,研制了预节流防刺配水器。该配水器设计了3级节流方式,具有节流压差调节范围大、可防返吐等特点;同时采用组合活塞结构增强配水器的防刺效果,延长了大压差分注井中配水器的调配周期和有效使用寿命。该配水器已现场应用8井次,一次性施工成功率100%。应用结果表明,该预节流防刺配水器原理可靠、结构合理,在对高渗层实现大压差控制的同时,还增强了配水器防刺注水效果,大压差分注井的层段合格率由原来的50.0%提升至87.5%。

新型KPX型偏心自调配水器的研制

在对KPX系列配水器结构和原理了解的基础上，通过对国内外各种配水器文献的调研，指出造成KPX系列配水器投捞成功率和投捞一次成功率低的主要原因：偏心孔与堵塞器的密封结构不理想、回位簧设计欠佳、打捞杆影响凸轮。本文论证了青海油田自行研制改进的KPX偏心自调配水器结构的合理性，通过现场应用验证了投捞成功率和投捞一次成功率高的优点。

KPX-110型配水器的研制与应用

KPX-113型偏心配水器在现场使用过程中存在耐压低、结构复杂、测试成功率低等不足,在现场使用时受到一定的限制。而KPX-110型配水器克服了原有偏心配水器的不足,其结构简单、各部件功能集中,不但改变了配水器的水流方向,而且也改变了其测试方法,提高了耐压能力和测试精度。经多年现场应用取得了满意效果。

SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器

南堡油田的注水井大部分为斜井,在实施偏心分注时采用的114 mm偏心配水器通过能力低、投捞成功率低,由于下层无法注水,使得后期测出的流量为非真实流量及流量测试仪起出困难。鉴于此,研制了SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器。该配水器上开设了桥式偏心孔,可沟通上、下层注水通道,平衡了密封段上、下压差,提高了测试仪器下井的安全性;由于该配水器测试的流量为单层的真实流量,消除了递减法带来的累计误差,因而测量误差较小。室内试验和现场试验结果表明,SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器井下通过能力强,在大斜度井内投捞成功率高,配注性能良好。

直读测调偏心恒流配水器研制

冀东油田大斜度井分注中,常规偏心配水器存在投捞困难、测调成功率低的问题,普通同心配水器则存在小注水量配注合格率低、注水量难恒定、测调扭矩大等问题。为此,研制了一种新型直读测调偏心恒流配水器。该配水器设计了V形水嘴、小直径陶瓷柱塞和偏心调节阀,采用齿轮传动方式调节水嘴开度,降低了漏失流量,提高了注水量调节精度;设计了恒流控制机构,可消除注水压力波动影响,实现恒流注水;设计了桥式通道,可在不同工况下持续提供水流通道。该配水器具有小流量精准配注、连续测调、测调效率高、注水量恒定等特点。在冀东油田大斜度井成功应用25井次,测调成功率为97.6%,配注合格率为92.7%,实现了高效精确测调和恒流注水。该技术可满足大斜度井多级分注及高效测调的需要,提高注水效果。

室内配水器给水系统配水均匀性研究

通过模拟两卫一厨户型,考察了同时出水点个数及入户压力对传统枝状给水系统和3种配水器给水系统配水均匀性的影响。结果表明,随出水点个数的增加和入户压力逐渐降低,传统枝状给水系统的配水均匀性大幅度降低,而3种配水器给水系统的配水均匀性均保持稳定,可有效避免家庭用水过程中水量不稳定和热水器出水忽冷忽热的问题,这主要是由于配水器系统中分水器的出水点处于同一位置高度并在相同压力作用下,省去了一些局部阻力配件等。此外,在3种不同组合的配水器给水系统中,水力条件和配水均匀性优劣顺序依次为配水器1>配水器3>配水器2给水系统。

配水器表面腐蚀缺陷特征的提取方法

以配水器为研究对象,通过手持式三坐标激光扫描仪采集配水器连接套和接头表面形貌信息,结合逆向建模法建立连接套和接头的三维实体模型,借助SolidWorks软件提取表面腐蚀缺陷数据,包括腐蚀缺陷、位置、几何尺寸等特征信息。结果表明:配水器连接套和接头腐蚀缺陷规则化表征后,可以提取腐蚀坑数据并计算腐蚀缺陷尺寸,腐蚀缺陷形态主要为球形坑;配水器表面整体存在均匀腐蚀,内壁以冲刷腐蚀为主,在出水口处尤为严重,外壁以点蚀为主。

基于Simulink的偏心定量配水器动态特性分析

分析了压力反馈式偏心定量配水器的恒流机制,基于经典控制理论的传递函数法建立了偏心定量配水器的动态数学模型,利用Matlab/Simulink工具对建立的数学模型进行仿真分析。仿真结果表明,配水器在压力脉冲信号作用下很快趋于稳定。根据仿真数据设计了配水器进行室内试验,试验结果表明:所设计的配水器在额定工作点流量误差小,完全满足现场注水精度要求。

P_2Y341-115型细分层封隔配水器的研制与应用

针对现有的偏心分注工具不能满足薄互层油藏小卡距细分注水、原K344型偏心封隔配水器不适应大斜度注水井分注的问题,研制了P2Y341-115型细分层封隔配水器。该工具将1个压缩式封隔器与2台偏心配水器的功能集成一体,实现多个连续薄夹层注水井的分注,并大幅提高测试调配效率。现场应用7口井,封卡最薄油层4.4 m,最大井斜31.75°,均完成了分层验封、分层流量测试及水嘴投捞,平均配注符合率达到89.8%,平均使用寿命达到1 a以上。

大斜度偏心配水器研制与应用

针对常规偏心配水器在大斜度井中存在的堵塞器投捞成功率低、调配难等问题,开展了配水器内导向结构优化研究。研制了一种适应大斜度井分注的偏心配水器,成功实现49.3°大斜度井分注,投捞成功率达到85%以上。现场应用22口井,平均应用井斜达到36.8°,堵塞器投捞成功率86.9%。