李英 鄒志恒 梁曉軍

摘要：注水開發(fā)的油田是采用水驅(qū)油驅(qū)替方式開發(fā)油田的，隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，小層變化復(fù)雜、含水高、注采系統(tǒng)不完善，平面矛盾、層間矛盾、層內(nèi)矛盾突出，井況也相對(duì)復(fù)雜，油井含水上升，注水效果變差。近幾年來，各油田針對(duì)開發(fā)中后期出現(xiàn)的諸多問題，采取了各種對(duì)策。在注水井管理中，為保護(hù)井筒，延長(zhǎng)分注有效期，在注水井井口安裝單流閥是為了有效預(yù)防因系統(tǒng)壓力波動(dòng)而造成井筒、地層壓力激動(dòng)、管柱蠕動(dòng)等問題，從而導(dǎo)致井筒損壞、地層出砂、分注管柱失效。該論文結(jié)合注水井單流閥現(xiàn)場(chǎng)使用情況，開展了注水井壓力變化分析、液體流向控制技術(shù)探究，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況總結(jié)、分析和系統(tǒng)研究，形成了注水井現(xiàn)場(chǎng)管理的方法和思路，對(duì)提高注水井管理和地質(zhì)開發(fā)工作有著重要意義。

關(guān)鍵詞：油田;注水開發(fā);注水井

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和了解，吉林油田所有注水井井口大部分無單流閥控制，系統(tǒng)壓力波動(dòng)導(dǎo)致注水井生產(chǎn)中出現(xiàn)各種問題無法預(yù)防的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，一是注水管線穿孔發(fā)生泄漏后，注入壓力小于地層壓力，造成注水井內(nèi)油、水回流，通過泄漏孔釋放于田野間，造成環(huán)境污染事故。二是因注水站種種原因，注入壓力小于地層壓力后，注水井內(nèi)原油會(huì)回流至注水管線內(nèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管線凝固事故。因此，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易高效、便于維修的流體方向控制閥對(duì)注水井來說具有深遠(yuǎn)的意義。

1注水井壓力波動(dòng)造成的影響

1.1注水井注不進(jìn)水。油田能否長(zhǎng)期保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，獲得較高的采收率與油層三大矛盾的處理好壞有著很大關(guān)系，在油層內(nèi)水驅(qū)油的過程又是體積的驅(qū)替過程和能量的補(bǔ)給過程。注水井能實(shí)現(xiàn)有效注水的條件是流壓必須大于靜壓。油田在開發(fā)后期，地層能量在不斷耗損，油層壓力逐漸下降，引起注水壓差發(fā)生變化，當(dāng)注水壓力發(fā)生變化或是油層壓力上升都會(huì)使注水壓差變小、相等甚至出現(xiàn)負(fù)值。從而導(dǎo)致注水井注不進(jìn)水，嚴(yán)重影響注采平衡。

1.2使油層狀態(tài)發(fā)生改變。壓力穩(wěn)定會(huì)使油層、油水井保持在一個(gè)良好的狀態(tài)下進(jìn)行油田開發(fā)生產(chǎn)。壓力平衡是注采平衡的衡量標(biāo)準(zhǔn)和表現(xiàn)，合理的注采壓力系統(tǒng)可最大程度地發(fā)揮出油層生產(chǎn)能力，當(dāng)壓力發(fā)生變化，破壞了油層原有的狀態(tài)，加劇了油層本身存在的矛盾，液體反向流動(dòng)，從而對(duì)管線產(chǎn)生一定沖擊，這種不良循環(huán)過程相應(yīng)地會(huì)造成油層激動(dòng)出砂。

2市場(chǎng)購置單流閥結(jié)構(gòu)原理及存在的問題

2.1結(jié)構(gòu)原理

單流閥主要用于壓井管匯，控制壓井液或其它液體，只能向井內(nèi)注入，而不能回流，以達(dá)到壓井和其它作業(yè)的目的。市場(chǎng)購置單流閥以卡箍連接或法蘭連接的方式連接在注水井來水流程上，注水時(shí)，來水利用壓差推開閥芯、壓縮彈簧注入井內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)，井底壓力大于來水壓力，在彈簧的作用下，閥芯回落在錐形密封面上，實(shí)現(xiàn)井筒、井底的壓力穩(wěn)定。

2.2存在的問題

（1）彈簧是易損件，長(zhǎng)時(shí)間工作易疲勞、腐蝕斷裂而失效：（2）閥腔進(jìn)入焊渣后易卡死彈簧，導(dǎo)致單流閥失效：（3）彈簧具有一定的撐頂彈力，會(huì)增加注水設(shè)備的工作負(fù)荷，造成能源的浪費(fèi)：（4）閥芯上下面積造成截壓，注水壓差小會(huì)出現(xiàn)打不開現(xiàn)象：（5）內(nèi)部止回部件無法拆卸維修，止回功能失效后，需整體更換，增加了成本費(fèi)用的支出。

3便修式注水井雙控單流閥的研制

針對(duì)市場(chǎng)上的單流閥存在的上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)研制了《便修式注水井雙控單流閥》。為了減少該裝置應(yīng)用后給崗位工人帶來的工作量，除具備單流閥本身的功能外，主要是必須達(dá)到崗位工人自己能夠維修的目的。因此，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了8次改進(jìn)，有獨(dú)特的維修工具。該單流閥靠介質(zhì)的壓力來實(shí)現(xiàn)閥芯和閥體之間的金屬對(duì)金屬密封，介質(zhì)壓力越大，密封越好。閥腔內(nèi)任何時(shí)候都能承受管線壓力，安全可靠，解決了市場(chǎng)上所銷售單流閥存在的所有問題。

3.1便修式注水井雙控單流閥的結(jié)構(gòu)

主要由正注連接管、反注連接管、主殼體、密封座、密封球、頂架罩、高壓聚氨酯密封圈組成。此閥體為合金鋼鍛件加工而成，具有較強(qiáng)的機(jī)械性能。閥蓋和閥體采用螺栓連接，密封件為閥蓋上的密封圈與閥體內(nèi)壁密封，密封性能可靠。它使閥蓋和閥體的裝配間隙很小，從而減小腐蝕介質(zhì)對(duì)螺栓和螺孔的侵蝕并減少了螺栓載荷。閥芯和閥體密封面堆焊硬質(zhì)合金，使之具有良好的耐磨性和抗腐蝕性能，閥芯材料要用防硫鋼，其它零件采用限制硬度的方法，因而該閥可在含 H2S的環(huán)境中使用。并有泄壓裝置，可以自行清理并維修。

3.2便修式注水井雙控單流閥的工作原理

便修式注水井雙控單流閥以焊接聯(lián)結(jié)的方式連接在正、反注水來水流程上，注水時(shí)，來水進(jìn)入主殼體內(nèi)，利用壓差，克服密封球自重，注入井內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)壓力波動(dòng)或注水井因故停注后，井底壓力大于來水壓力，在密封球自重和壓差的作用下，密封球自然回落在密封座的錐形密封面上，阻止地層液體返回地面注水管線內(nèi)，實(shí)現(xiàn)井底、井筒的壓力穩(wěn)定，地層不會(huì)產(chǎn)生激動(dòng)出砂，停住后能順利重新開井注水，避免注水井因故停注后產(chǎn)生的各種損失和對(duì)油井生產(chǎn)的影響。

4.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該裝置經(jīng)過八次改進(jìn)，形成了最終實(shí)施方案，通過一年來在五口注水井上的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，在系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的情況下，有效地控制了注入水的反流，減少了更多的雜質(zhì)流入井底，污染油層，達(dá)到了預(yù)期的效果。從生產(chǎn)數(shù)據(jù)上可以看出，應(yīng)用了該裝置的注水井，減少了當(dāng)年的洗井次數(shù)，減少了注水井的修井次數(shù)，綜合以上情況，單井年可創(chuàng)效1.5萬元，隊(duì)年創(chuàng)效20萬元，如果從開發(fā)資料錄取及時(shí)性考慮，創(chuàng)造的效益不可估量。

注水井雙控單流閥經(jīng)過安全部門的現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試，符合有關(guān)制度要求，可以在生產(chǎn)中投入使用。同時(shí)配備了安全操作規(guī)程、安裝說明書、使用說明書、維修手冊(cè)等相關(guān)資料。目前已經(jīng)在全廠七個(gè)采油隊(duì)32口注水井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，應(yīng)用半年來沒有發(fā)生任何問題，是注水井管理的好幫手。

結(jié)束語：在目前我國(guó)注水井開發(fā)過程中，需要對(duì)注水井地面及井下管柱等情況進(jìn)行綜合分析及診斷，掌握實(shí)時(shí)的注水情況。注水井管理是油田地質(zhì)開發(fā)工作的重中之重，注采平衡是油田合理開發(fā)的重要依據(jù)。為了加強(qiáng)注水井管理，合理控制注水系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)對(duì)注水管線及油層產(chǎn)生的影響，在注水井井口流程上安裝了注水井雙控單流閥。該單流閥的應(yīng)用，有效解決了注水井管理中存在的一些問題，規(guī)避了注水工作中的一些風(fēng)險(xiǎn)，確保了注水井科學(xué)、有效注水，并且為我們解決注水井生產(chǎn)中出現(xiàn)的難題，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。