王德民　王研　張蕾蕾　劉金堂　張懷鈺　何志國(guó)　張雨

摘要：同井注采技術(shù)中存在采注泵、封隔器故障難以判斷、柱塞故障率高、注采比調(diào)整困難等問題，為此研發(fā)同井注采井下工況檢測(cè)方法、可調(diào)有效沖程及防氣鎖液力反饋泵、柱塞組件螺紋防脫技術(shù)等配套工藝技術(shù)。結(jié)果表明：基于載荷曲線法和回注系統(tǒng)完整性檢測(cè)法的同井注采系統(tǒng)管柱系統(tǒng)故障診斷方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用458口井，故障識(shí)別率達(dá)100%；在改變有效沖程抽油泵在不動(dòng)管柱、不改變沖程和沖次條件下，可實(shí)現(xiàn)注采率在1∶6～200∶1間調(diào)整，該泵采用螺紋防脫技術(shù)和防氣鎖反饋泵有效解決抽油泵柱塞及絲扣斷裂等故障和切槽液力反饋泵氣鎖現(xiàn)象；防上浮封隔器和穩(wěn)水器能縮短地層產(chǎn)出的原油充滿泵吸入口至封隔器膠筒之間的油套環(huán)空的時(shí)間，縮短低含油井含水率穩(wěn)定時(shí)間。

關(guān)鍵詞：同井注采； 工況檢測(cè)； 可調(diào)沖程； 防氣鎖； 螺紋防脫

中圖分類號(hào)：TE 931.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引用格式：王德民，王研，張蕾蕾，等.同井注采配套工藝技術(shù)及應(yīng)用效果［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，47（2）：64-72.

WANG Demin， WANG Yan， ZHANG Leilei， et al. Matching technology and application effect of injection-production in the same well［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2023，47（2）：64-72.

Matching technology and application effect of injection-production in the same well

WANG Demin1， WANG Yan2， ZHANG Leilei2， LIU Jintang2， ZHANG Huaiyu2， HE Zhiguo2， ZHANG Yu2

（1.Chinese Academy Engineering， Beijing 100120， China;2.Daqing Oilfield Company Limited， Daqing 163453， China）

Abstract： In the injection-production technology of the same well， there are problems such as the difficulty in judging the faults of injection-production pump and packer， the high failure rate of the plunger， and the difficulty in adjusting the injection-production ratio. Hence， some matching technologies have been developed， such as downhole working condition detection method of injection-production in the same well， adjustable effective stroke and anti-gas lock hydraulic feedback pump， as well as plunger component thread anti-release technology. The results show that the fault diagnosis method of rod and string system of injection-production system in the same well based on load curve method and integrity detection method of reinjection system has been applied to 458 wells in the fiel. The fault recognition rate reaches 100 %. The adjustable effective stroke pump can realize the adjustment of injection-production ratio between 1∶6 and 200∶1 without raising the string and changing the stroke and stroke frequency. The pump adopts thread anti-release and anti-gas lock technology to effectively solve the fault of pumping plunger， thread fracture， and gas lock of slotted hydraulic feedback pump. The anti-floating packer and water stabilizer can shorten the time when the tubing and casing annulus between the pump suction and the packer rubber cylinder is filled with the crude oil produced from the formation， and reduce the stability time of water cut in low oil content wells.

Keywords： injection-production technology in the same well; working condition detection method; adjustable effective stroke; anti-gas lock; thread anti-release

隨著中國(guó)大部分油田進(jìn)入開發(fā)中后期，油井含水率逐漸升高，部分油井達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限而被迫廢棄［1-2］。從20世紀(jì)90年代國(guó)外石油公司最先提出井下油水分離的設(shè)想并將其變成現(xiàn)實(shí)以后，同井注采系統(tǒng)先后在國(guó)內(nèi)外的很多油田進(jìn)行了井下試驗(yàn)，但仍然存在著井下分離效果差、井下油水有效分離效率低、回注層容易被堵塞、注入壓力高導(dǎo)致井下設(shè)備工作壽命短等問題［3-10］。大慶油田經(jīng)過多年攻關(guān)，形成重力沉降式井下油水分離同井注采工藝技術(shù)并開展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［11-14］。筆者通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研發(fā)同井注采井下工況檢測(cè)方法、可調(diào)有效沖程及防氣鎖液力反饋泵、防上浮封隔器及穩(wěn)水器和柱塞組件螺紋防脫技術(shù)等配套工藝技術(shù)。

1 同井注采工藝管柱結(jié)構(gòu)

同井注采管柱由采出抽油泵、密封活塞、橋式封隔器、注入抽油泵和井下油水分離器組成［15］，地層液由采出層被采出，進(jìn)入井下油水分離器的沉降杯，在沉降杯內(nèi)經(jīng)聚集、聚并和沉降分離后，回注水經(jīng)分離器中心管進(jìn)入由注入抽油泵、密封活塞、橋式封隔器組成的密閉空間，經(jīng)橋式封隔器上的注入口被注入到注入層；采出液經(jīng)分離后進(jìn)入油套環(huán)空，進(jìn)入上下級(jí)橋式封隔器、密封工藝管組成的橋式通道，繼續(xù)上行經(jīng)采出抽油泵被舉升到地面。從而實(shí)現(xiàn)了地層液在井下的油水分離，低含水部分被舉升到地面，低含油部分被注入到回注層位。

1.1 橋式封隔器

橋式封隔器的作用是分隔注入層位，同時(shí)建立橋式通道，使采出液通過時(shí)不與回注水接觸。橋式封隔器坐封狀態(tài)示意圖見圖1。

1.2 液力反饋泵

同井注采管柱采用了液力反饋泵，液力反饋泵由上泵筒、下泵筒、上長(zhǎng)柱塞、出油閥（上凡爾）、環(huán)腔、進(jìn)油閥（下凡爾）、下短柱塞組成（圖2）。上柱塞的直徑小于下柱塞，在上泵筒和下泵筒之間形成一個(gè)環(huán)腔。

柱塞上下運(yùn)動(dòng)過程中，抽油泵的上、下2個(gè)凡爾都隨著柱塞同時(shí)運(yùn)動(dòng)，因此作為上采出泵，柱塞下部可連接抽油桿帶動(dòng)下注入泵同步工作；同時(shí)該泵的上凡爾在柱塞下行過程中始終處于關(guān)閉狀態(tài)，因此當(dāng)注入泵下行過程中，泵上的高壓液體壓力始終作用在上凡爾上，推動(dòng)柱塞下行。

1.3 密封活塞

密封活塞由短泵筒、長(zhǎng)柱塞組成（圖3）。密封活塞連接在采出抽油泵和注入抽油泵之間，使兩級(jí)抽油泵既能夠上下聯(lián)動(dòng)，又能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)密封。

2 同井注采配套工藝技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有桿泵同井注采系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好［14-15］，但為了提高作業(yè)成功率，延長(zhǎng)管柱的工作壽命，尚有以下問題亟須解決：

（1）同井注采管柱由一套抽油桿連接采出和注入兩個(gè)泵，常規(guī)抽油泵的憋泵和功率圖法無(wú)法判斷注入泵工作狀況，為此需要研究一套泵況診斷方法。

（2）同井注采回注水注入壓力較高，柱塞系統(tǒng)所受的載荷較大，容易造成柱塞絲扣脫扣。常規(guī)的抽油泵柱塞為防止絲扣脫扣均采用防脫銷釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)中由于銷釘與銷釘槽不能完整契合，因此會(huì)導(dǎo)致連接螺紋松動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生抽油泵漏失現(xiàn)象。同時(shí)由于銷釘槽的存在，也在柱塞組件中產(chǎn)生了應(yīng)力集中點(diǎn)，當(dāng)抽油泵載荷較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。

（3）同井注采技術(shù)需在不動(dòng)管柱不換泵的情況下隨時(shí)改變井下的注入量和井口的采出量，以便實(shí)時(shí)調(diào)整井口含水率。

（4）同井注采管柱一根抽油桿同時(shí)連接采出和注入2個(gè)泵并有2個(gè)脫節(jié)器，而下部的注入泵脫節(jié)器是否對(duì)接成功很難通過井口憋泵等措施判斷。

（5）對(duì)于產(chǎn)油量低于0.5 m3/d的同井注采井，原油充滿泵吸入口以上油套環(huán)空的時(shí)間很長(zhǎng)，井口含水的穩(wěn)定時(shí)間也長(zhǎng)，因此須研制一種快速穩(wěn)定井口采出液含水率的技術(shù)。

（6）同井注采對(duì)回注層的密封性要求很高，但每次作業(yè)后封隔器在井下的工作狀態(tài)無(wú)法判斷，對(duì)作業(yè)原因的判斷產(chǎn)生了干擾。

2.1 同井注采井下工況檢測(cè)方法

由于同井注采管柱由一套抽油桿連接采出和注入兩個(gè)泵，因此原應(yīng)用于常規(guī)抽油泵的憋泵和功率圖法無(wú)法判斷下泵工作狀況，為此研究載荷曲線法和回注系統(tǒng)完整性檢測(cè)法判斷井下管柱工作狀況。

2.1.1 載荷曲線法

載荷曲線法利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)同井注采井水力功率與理論計(jì)算應(yīng)達(dá)到的水力功率的差值比（f）判斷井下管柱是否工作正常。

設(shè)定抽油機(jī)懸點(diǎn)輸入的總機(jī)械功（N光桿）全部用于對(duì)液體做功（N水力）及克服各種損失做功（N無(wú)效）。即光桿功率等于水力功率與無(wú)效功率之和為

以同井注采所需的光桿功率為橫坐標(biāo)、抽油機(jī)實(shí)耗功率為縱坐標(biāo)繪制一條45°線，將每口井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算出的光桿功率與實(shí)耗功率標(biāo)注在功率分布圖上，若實(shí)際計(jì)算點(diǎn)在曲線上方，則說(shuō)明光桿功率小于實(shí)耗功率；若實(shí)際計(jì)算點(diǎn)在曲線下方，則說(shuō)明光桿功率大于實(shí)耗功率。

每個(gè)點(diǎn)的差值比是以橫坐標(biāo)值減去縱坐標(biāo)值與縱坐標(biāo)值的比值，以f來(lái)判斷管柱工作狀況是否正常：f=（水力功率+無(wú)效功率-實(shí)耗功率）/實(shí)耗功率。通過選取現(xiàn)場(chǎng)26口正常生產(chǎn)井及8口故障井，繪制了其實(shí)耗功率與所需功率值分布如圖4所示。

由圖4并進(jìn)行計(jì)算可知，對(duì)于正常生產(chǎn)井其f為-29.31%～34.04%，而故障井f為71.88%～882.95%。載荷曲線法驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)為：f在-35%～35%間，可判斷井下管柱工作正常；f絕對(duì)值大于35%，可判定井下管柱異常。將該方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用312井次，準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

2.1.2 回注系統(tǒng)完整性檢測(cè)法

同井注采采出液在地面進(jìn)一步分離，分離后的水回流到油套環(huán)空，分離后的低含水采出液輸送至計(jì)量間。利用地面管柱檢測(cè)裝置，在井口大幅度改變回流量（改變幅度大于回流前液量的50%），如井口產(chǎn)油量隨著回流量的改變而改變，則表明井下管柱狀況異常；如井口產(chǎn)油量基本不隨著回流量的改變而改變，則井下管柱完好。

同井注采管柱檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)及功能。通過采出液控制閥組內(nèi)的水咀調(diào)節(jié)向計(jì)量間出口液量，采出液經(jīng)井口油水分離裝置分離，分離后的低含水采出液輸送至計(jì)量間；分離后的水回流到油套環(huán)空，經(jīng)井下油水分離器再次分離后，水回注到地層，低含水采出液舉升到地面。管柱檢測(cè)裝置見圖5。

裝置包括井口油水分離裝置、防垢劑加藥罐、管路調(diào)壓閥組、調(diào)壓控制閥組、回流控制和計(jì)量閥組、摻水控制閥組和安全閥組7部分。井口油水分離裝置可將采出液分離成低含水的采出液和水，調(diào)壓控制閥組可通過調(diào)整閥組內(nèi)安裝的水咀控制向計(jì)量間出口液量，回流控制和計(jì)量閥組可通過調(diào)整閥組內(nèi)安裝的水咀控制回注到油套環(huán)空的液量，防垢劑加藥罐內(nèi)裝有的防垢劑經(jīng)回注水溶解后進(jìn)入油套環(huán)空，摻水控制閥組可控制摻水保溫所需的摻水量，壓力聯(lián)鎖和安全閥可以保證裝置在設(shè)計(jì)壓力下運(yùn)行。

該裝置功能如下：①實(shí)現(xiàn)采出液地面二次分離，將低含水液體輸送至計(jì)量間，高含水液體回流至油套環(huán)空，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)需要對(duì)注采率進(jìn)行小幅度調(diào)整（微調(diào)）時(shí)的調(diào)整，并且實(shí)現(xiàn)了在井口可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整井口采出液的含水率；②實(shí)現(xiàn)計(jì)量間輸送液量控制調(diào)整的功能，通過調(diào)整不同規(guī)格的陶瓷水咀控制向計(jì)量間輸送液量0.8～120 m3/d；③實(shí)現(xiàn)回流量和保溫用摻水量計(jì)量的功能，井口安裝計(jì)量水表，

顯示瞬時(shí)液量和累積液量，同時(shí)可連接電磁流量計(jì)對(duì)計(jì)量水表進(jìn)行校驗(yàn)；④實(shí)現(xiàn)整體流程冬季保溫的功能。該裝置借助摻水的熱量，形成熱場(chǎng)對(duì)整體流程進(jìn)行保溫，確保管內(nèi)流體不會(huì)出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。

回注系統(tǒng)完整性檢測(cè)法實(shí)例。利用地面管柱檢測(cè)裝置，在井口大幅度改變回流量（改變幅度超過回流前液量的50%），根據(jù)改變前后井口產(chǎn)油量和含水率變化情況，判斷回注系統(tǒng)是否工作正常，如井口產(chǎn)油量隨著回流量的改變而改變，則表明井下管柱狀況異常；如井口產(chǎn)油量基本不隨著回流量的改變而改變，則井下管柱完好?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用146井次，驗(yàn)證準(zhǔn)確率達(dá)100%。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例1：A井調(diào)整回流前井口日產(chǎn)液6.0 m3、日產(chǎn)油3.78 t、含水率為37%，日回流8.4 m3；調(diào)整日回流至3.0 m3，日產(chǎn)液11.1 m3、含水率升至67.0%，日產(chǎn)油3.66 t與調(diào)整前相比基本不變，判斷井下管柱正常，如表1所示。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例2：B井調(diào)整回流前井口日產(chǎn)液13.1 m3、日產(chǎn)油0.31 t、含水率為97.6%，日回流5.4 m3；調(diào)整日回流至16.8 m3，日產(chǎn)液1.5 m3后，含水率為98.7%，日產(chǎn)油0.03 t，與調(diào)整前相比大幅度下降，判斷井下管柱異常，作業(yè)起出發(fā)現(xiàn)注入泵柱塞脫導(dǎo)致注入泵不工作，如表2所示。

2.2 改變有效沖程泵的研制

同井注采管柱井下同時(shí)串聯(lián)有2臺(tái)泵，1臺(tái)用于水的回注，1臺(tái)用于高含油液體的舉升。在同井注采井生產(chǎn)過程中需要根據(jù)油層的供液能力和注水量需求的變化分別調(diào)整上、下2臺(tái)泵的排量，常規(guī)抽油泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵串聯(lián)，在不動(dòng)管柱情況下分別改變各自的工作排量。為此研發(fā)在不動(dòng)管柱不改變抽油機(jī)沖程和沖次的條件下，通過改變抽油泵柱塞與泵筒相對(duì)位置改變有效沖程和工作排量的抽油泵。

在采出泵下級(jí)柱塞泵筒下端位置加工2個(gè)泄流槽，通過調(diào)整柱塞泵在泵筒內(nèi)位置實(shí)現(xiàn)注采泵排量的改變。泵結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

可調(diào)有效沖程泵通過地面調(diào)整防沖距，改變活塞在泵筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置，有效沖程長(zhǎng)度也隨之變化，實(shí)現(xiàn)在不改變沖程沖次的條件下對(duì)泵排量的調(diào)整。對(duì)泵筒的下部進(jìn)行開槽，在柱塞下行過程中下凡爾打開，泵內(nèi)液體與泵下的液體處于同一壓力系統(tǒng)，能有效防止柱塞進(jìn)入泵筒開槽部位后導(dǎo)致的液擊現(xiàn)象。

不同沖程、沖次、距柱塞上死點(diǎn)距離條件下Φ70 mm/63 mm銑槽泵對(duì)應(yīng)的排量，排量范圍在0.04～16.43 m3/d間調(diào)整。通過不同型號(hào)的注采泵組合，實(shí)現(xiàn)注采率1∶6～200∶1調(diào)整。注入泵選擇Φ70 mm/63 mm泵，采出泵選擇Φ83 mm/44 mm泵時(shí)，注采率1∶6；注入泵選擇Φ83 mm/38 mm泵，采出泵選擇Φ70 mm/63 mm銑槽泵時(shí)注采率可達(dá)200∶1。Φ70 mm/63 mm銑槽泵與Φ83 mm/38 mm泵配合時(shí)注采率如圖7所示。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用51井次，實(shí)現(xiàn)了井下注采率的實(shí)時(shí)調(diào)整。

2.3 可防止氣鎖的液力反饋泵

在切槽情況下可通過改變下柱塞的初始位置改變采出泵的有效沖程和排量。但由于有效沖程的減少，上柱塞與下泵筒環(huán)空的體積也隨之減少，當(dāng)采出液含水率低，氣體含量高時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氣鎖現(xiàn)象［11］。

在液力反饋泵下泵筒頂端接頭上安裝一個(gè)硬質(zhì)合金水咀，將上柱塞與下泵筒所構(gòu)成的環(huán)形空間內(nèi)的氣體排出。結(jié)構(gòu)如圖8所示。

通過水咀將上柱塞與下泵筒所構(gòu)成的環(huán)形空間內(nèi)的氣體排出，可有效防止液力反饋泵抽汲過程中發(fā)生氣鎖，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用51井次，工藝成功率100%。

2.4 抽油泵柱塞組件螺紋防脫技術(shù)

同井注采回注水注入壓力較高，柱塞系統(tǒng)所受的載荷較大，因此容易造成柱塞絲扣脫扣。常規(guī)的抽油泵柱塞為防止絲扣脫扣均采用防脫銷釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)中由于銷釘與銷釘槽（銷釘孔）不能完整的契合，因此會(huì)導(dǎo)致連接螺紋松動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生抽油泵漏失現(xiàn)象［16］。特別是抽油泵的凡爾座多采用端面密封的方式，當(dāng)端面擰緊后不能保證內(nèi)外兩個(gè)防松銷釘孔在同一軸線上。同時(shí)由于銷釘槽的存在，也在柱塞組件中產(chǎn)生了應(yīng)力集中點(diǎn)，當(dāng)抽油泵載荷較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。為此對(duì)防脫扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。

該技術(shù)由母螺紋殼體、防松銷釘、公螺紋接頭、防松細(xì)扣螺紋組成，如圖9所示。防松細(xì)扣螺紋位于母螺紋殼體的端部和公螺紋接頭的根部，采用細(xì)扣螺紋，防松銷釘?shù)那岸藶殄F形結(jié)構(gòu)。連接時(shí)當(dāng)母螺紋殼體和公螺紋接頭絲扣擰緊后，擰入防松銷釘。由于防松細(xì)扣螺紋為細(xì)扣螺紋，且防松銷釘端部為銳角結(jié)構(gòu)，該銳角可以直接穿透防松細(xì)扣螺紋，在破壞防松細(xì)扣螺紋的同時(shí)起到防止絲扣松動(dòng)、脫扣的作用。由于該結(jié)構(gòu)沒有防松銷釘槽及應(yīng)力集中點(diǎn)，因此可以防止柱塞斷裂現(xiàn)象。絲扣擰緊后，防松銷釘可在任意位置實(shí)現(xiàn)防松。

該技術(shù)利用在螺紋連接處擰入防松銷釘，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用84井次，可有效防止抽油泵柱塞絲扣松動(dòng)、脫扣和柱塞斷裂現(xiàn)象發(fā)生。

2.5 穩(wěn)定采出液含水率的穩(wěn)水器

由于以往的同井注采采出泵吸入口是在同一平面上有數(shù)個(gè)進(jìn)液孔，當(dāng)油套環(huán)空液面變化時(shí)采出泵吸入口的油水界面也會(huì)隨之變化，從而導(dǎo)致井口含水率大幅波動(dòng)。同時(shí)由于采出泵處沒有氣、液、砂分離裝置，會(huì)導(dǎo)致部分氣體進(jìn)入采出泵，降低了泵效；砂粒進(jìn)入采出泵后，還會(huì)縮短檢泵周期。

為此研制一種能穩(wěn)定采出液含水率的穩(wěn)水器。穩(wěn)水器由中心管、穩(wěn)水器沉降杯組成，如圖10所示，穩(wěn)水器安裝于采出泵下面。氣、液、砂混合物通過穩(wěn)水器沉降杯進(jìn)液間隙進(jìn)入到穩(wěn)水器沉降杯中，由于穩(wěn)水器沉降杯進(jìn)液間隙較小，部分氣體和砂子不會(huì)進(jìn)入到穩(wěn)水器沉降杯內(nèi)部。進(jìn)入穩(wěn)水器沉降杯中的氣、液混合液在穩(wěn)水器沉降杯中向下流動(dòng)，需要經(jīng)過多個(gè)穩(wěn)水器沉降杯，再經(jīng)過穩(wěn)水器中心管上的進(jìn)液孔進(jìn)入中心管內(nèi)，在這一過程中由于采出液液量較少，因此液體向下的流速小于氣體的上升速度，氣體會(huì)上浮，從穩(wěn)水器沉降杯進(jìn)液間隙進(jìn)入到油套環(huán)空排出。進(jìn)入穩(wěn)水器沉降杯內(nèi)部的砂粒通過沉降杯連通孔及排砂孔落入到穩(wěn)水器沉降杯外部的油套環(huán)形空間內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)脫砂。剩余的液體通過穩(wěn)水器中心管上的進(jìn)液孔進(jìn)入到中心管內(nèi)部，而后被采出泵泵送至地面上。由于穩(wěn)水器縱向上有多個(gè)中心管進(jìn)液孔，因此當(dāng)油水界面在套管內(nèi)上、下移動(dòng)時(shí)，也能保證油水同時(shí)進(jìn)入采出泵吸入口，起到穩(wěn)定采出液含水率的作用?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用62井次，工藝成功率100%。

2.6 在井口可確認(rèn)脫節(jié)器是否工作的封隔器

同井注采采油工藝井下分別有一個(gè)采出、一個(gè)注入兩個(gè)柱塞泵并有兩套脫節(jié)器，而下部的注入泵脫節(jié)器是否對(duì)接成功很難通過井口憋泵等措施判斷。通過在同井注采井回注層封隔器出水口處安裝一個(gè)爆破閥，利用試抽過程中地面抽油桿載荷的變化情況判斷下部抽油桿、注入泵脫節(jié)器是否對(duì)接正常，見圖11。

判定注入泵脫節(jié)器是否正常工作過程：管柱下井坐封后下入抽油桿與注入泵脫節(jié)器對(duì)接，下完抽油桿后在井口安裝防噴盒。試抽、憋泵、觀察載荷變化情況，如注入泵脫節(jié)器連接正常井口則會(huì)觀察到載荷上升后瞬間下降的過程，說(shuō)明爆破閥已打開，采出泵以下桿柱及注入泵脫節(jié)器、注入泵工作正常，反之則說(shuō)明采出泵下部抽油桿、注入泵脫節(jié)器或注入泵異常。

利用該封隔器可以通過地面試抽、憋泵、觀察載荷變化情況，準(zhǔn)確判斷采出泵以下桿柱及注入泵脫節(jié)器、注入泵工作正常。

2.7 低產(chǎn)油量采油井快速穩(wěn)定井口采出液含水率的封隔器

對(duì)于機(jī)械采油井在作業(yè)后投產(chǎn)初期地層采出油到達(dá)泵的吸入口之后，一部分原油進(jìn)入油管內(nèi)采出至井口，另一部分原油繼續(xù)沿油套環(huán)空上浮，直至泵吸入口上部至動(dòng)液面的油套環(huán)空完全被原油充滿后，此時(shí)地層采出的原油才能全部進(jìn)入抽油泵，采出至井口，此時(shí)的井口含水率才是地層的真實(shí)含水率。但對(duì)于產(chǎn)油量低于0.5 m3/d的同井注采井，原油充滿泵吸入口至動(dòng)液面油套環(huán)空的時(shí)間很長(zhǎng)，井口含水率的穩(wěn)定時(shí)間也長(zhǎng)。

為此研制一種內(nèi)通徑Φ62 mm的大通徑、機(jī)械壓縮式封隔器，安裝于泵吸入口的上部，地層產(chǎn)出的原油只要充滿泵吸入口至封隔器膠筒之間的油套環(huán)空便可使井口采出液含水率穩(wěn)定。

當(dāng)封隔器上部油套環(huán)空壓力大于封隔器下部油套環(huán)空壓力0.1 MPa，封隔器上下連通通道便可打開實(shí)現(xiàn)對(duì)油層流壓的監(jiān)測(cè)，同時(shí)該通道也可作為油井洗井液的通道，當(dāng)封隔器上下環(huán)空壓力平衡時(shí)該通道可自動(dòng)關(guān)閉。

2.8 起出后可測(cè)量井下封隔器膠筒壓縮距的封隔器

同井注采對(duì)回注層的密封性要求很高，但每次作業(yè)后封隔器在井下的工作狀態(tài)無(wú)法判斷，對(duì)作業(yè)原因的判斷產(chǎn)生了干擾，無(wú)法采取對(duì)應(yīng)的技術(shù)措施。因此研制一種作業(yè)后可在地面直接測(cè)量膠筒壓縮距，判定密封性的封隔器。

該封隔器在中心管外表面噴涂有非金屬涂層，其在坐封過程中膠筒軸下行時(shí)膠筒軸內(nèi)表面與中心管的配合面會(huì)在噴涂面表面留下刮擦痕跡。封隔器起出井筒后在地面將封隔器拆開，測(cè)量中心管上非金屬涂層刮擦面長(zhǎng)度即可確定封隔器膠筒在井下工作時(shí)的壓縮距，判定封隔器的工作狀態(tài)。

3 結(jié) 論

（1）提出基于載荷曲線法和回注系統(tǒng)完整性檢測(cè)法的同井注采系統(tǒng)管柱系統(tǒng)故障診斷方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用458口井，故障識(shí)別率達(dá)100%。

（2）研制可改變有效沖程抽油泵，在不動(dòng)管柱、不改變沖程、沖次條件下，可實(shí)現(xiàn)注采率在1∶6～200∶1間調(diào)整，該泵采用螺紋防脫技術(shù)和防氣鎖反饋泵有效解決了抽油泵柱塞及絲扣斷裂等故障和切槽液力反饋泵氣鎖現(xiàn)象。

（3）利用所研制的防上浮封隔器和穩(wěn)水器，縮短地層產(chǎn)出的原油充滿泵吸入口至封隔器膠筒之間的油套環(huán)空的時(shí)間，縮短低含油井含水率穩(wěn)定時(shí)間。

（4）井下脫接器工作狀況檢測(cè)裝置可以通過地面試抽、憋泵、觀察載荷變化情況，在完井前直接檢測(cè)井下脫接器對(duì)接狀況；井下封隔器壓縮距判定裝置可以在封隔器起出到地面后，判定井下封隔器壓縮距及工作狀況。

參考文獻(xiàn)：

［1］王德民.強(qiáng)化采油方面的一些新進(jìn)展［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，34（5）：19-34.

WANG Demin. New developments in improved oil recovery［J］. Journal of Daqing Petroleum Institute， 2010，34（5）：19-34.

［2］王晴.油氣田開發(fā)中后期的增產(chǎn)技術(shù)研究［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40（13）：227-228.

WANG Qing. Study on stimulation technology in middle and late stage of oil and gas field development［J］. China Petroleum and Chemical Standard and Quality，2020，40（13）：227-228.

［3］PEACHEY B R， SOLANKI S C， ZAHACY T A， et al. Downhole oil/water separation moves into high gear［J］. The Journal of Canadian Petroleum Technology， 1998，37（7）：34-41.

［4］曲占慶，張琪，李恒，等.井下油水分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)及地面監(jiān)測(cè)模型研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，21（3）：34-37．

QU Zhanqing， ZHANG Qi， LI Heng， et al. Design of downhole oil-water separation system and study of surface monitoring model［J］. Journal of Xian Shiyou University（Natural Science Edition）， 2006，21（3）：34-37.

［5］劉新平，王振波，金有海.井下油水分離采油技術(shù)應(yīng)用及展望［J］.石油機(jī)械，2007，35（2）：51-53．

LIU Xinping， WANG Zhenbo， JIN Youhai. Application and prospect of downhole oil and water separation technology［J］. China Petroleum Machinery， 2007，35（2）：51-53.

［6］辜志宏，沈磊.井下油水分離與回注雙作用泵抽油系統(tǒng)［J］.石油機(jī)械，2001，29（6）：52-54．

GU Zhihong， SHEN Lei. Downhole oil and water separation and injection double action pump pumping system［J］. China Petroleum Machinery， 2001，29（6）：52-54.

［7］張永倉(cāng)，姚飛，劉鈺川，等.雙螺桿泵同井注采技術(shù)分層管柱研制與應(yīng)用［J］.石油石化節(jié)能， 2022，12（2）：25-27，10.

ZHANG Yongcang， YAO Fei， LIU Yuchuan. Development and application of twin-screw pump in-well injection and production technology stratified string［J］. Energy Conservation in Petroleum & Petrochemical Industry， 2022，12（2）：25-27，10.

［8］劉合，高揚(yáng)，裴曉含，等.旋流式井下油水分離同井注采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.石油學(xué)報(bào)， 2018，39（4）：463-471.

LIU He， GAO Yang， PEI Xiaohan， et al. Development status and prospect of oil-water separation and co-well injection and production technology in swirling downhole［J］. Acta Petrolei Sinica， 2018，39（4）：463-471.

［9］程時(shí)清，段煉，于海洋，等.水平井同井注采技術(shù)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)， 2019，38（4）：51-60.

CHENG Shiqing， DUAN Lian， YU Haiyang， et al. Horizontal well injection and production technology［J］. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing， 2019，38（4）：51-60.

［10］周廣玲.井下油水分離同井注采技術(shù)在高含水高產(chǎn)液井的應(yīng)用［J］.采油工程，2019（3）：32-35，81.

ZHOU Guangling. Application of downhole oil and water separation injection and production technology in high water cut and high yield fluid wells［J］. Oil Production Engineering， 2019（3）：32-35，81.

［11］張繼成，盧光夫，匡力，等.同井注采井本井提高采收率潛力研究［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2018，48（23）：69-74.

ZHANG Jicheng， LU Guangfu， KUANG Li， et al. Study on EOR potential of injection and production wells in same well［J］. Journal of Mathematics in Practice and Theory， 2018，48（23）：69-74.

［12］褚英杰，高飛，李屹東，等.海上油田一井多用工藝管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（20）：168-169.

CHU Yingjie， GAO Fei， LI Yidong， et al. Optimization design of multi-purpose process string in offshore oil field［J］. China Petroleum and Chemical Standard and Quality， 2021，41（20）：168-169.

［13］姜民政，張迪，段天玉，等.有桿泵同井注采系統(tǒng)工況診斷方法研究［J］.石油機(jī)械，2018，46（1）：78-82.

JIANG Minzheng， ZHANG Di， DUAN Tianyu， et al. Study on condition diagnosis method of rod pump injection and production system［J］. China Petroleum Machinery，2018，46（1）：78-82.

［14］JIANG M， CHENG T， DONG K， et al. An efficient downhole oil/water-separation system with sucker-rod pump［J］. SPE Production & Operations，2020，35（3）：522-536.

［15］王德民，王研，劉金堂，等.同井注采井下油水分離器的研制及分離效果［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，46（5）：1-7.

WANG Demin， WANG Yan， LIU Jintang， et al.Development andseparation effect of downhole oil/water separator in single-well injection and production［J］. Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science） ，2022，46（5）：1-7.

［16］董康興，張懷鈺，程天才，等.同井注采系統(tǒng)抽油泵泵效計(jì)算方法及影響因素分析［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2019，49（17）：165-170.

DONG Kangxing， ZHANG Huaiyu， CHENG Tiancai， et al. Pump efficiency calculation method and influencing factors analysis of injection and production system in the same well［J］. Journal of Mathematics in Practice and Theory， 2019，49（17）：165-170.

（編輯 劉為清）

收稿日期：2022-12-01

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油重大工程技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目（2015F-0201）

第一作者：王德民（1937-），男，中國(guó)工程院院士，油氣田開發(fā)工程專家，中國(guó)油田分層開采和化學(xué)驅(qū)油技術(shù)的奠基人。E-mail：wangdemin@petrochina.com.cn。

通信作者：張蕾蕾（1990-），男，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榫掠退蛛x同井注采技術(shù)。E-mail：zhangleilei_a@petrochina.com.cn。