ZKP配水器的研制及試驗應用

趙劍鋒

引言

注水開發是油田生產的主要方式。由于油層各層系的非均質性，只有采取分層注水方式才能有效提高注水效率。配水器起定量配水作用，空心配水器的發展經歷了三個階段：固定式、活動式和ZJK型。固定式配水器已基本被淘汰?；顒邮脚渌髋c液壓坐封封隔器配套使用時，必須攜帶死芯子下井，封隔器坐封后，撈出死心子，投入帶水嘴的配水芯子，才能轉入正常注水，作業工藝比較復雜。ZJK型配水器采用了軌道換向機構，坐封時處于關閉狀態，實現封隔器的坐封，因此可直接攜帶所需水嘴下井。坐封后自動換向，轉入正常注水，減少了投撈死芯子的作業工序。

目前在勝利油田，ZJK型配水器仍是主要的空心分注配水工具。隨著油田開發進入中后期，注水井中套損套變井增多，部分井產生縮徑，對配水器的性能提出了更高的要求。ZJK型配水器經過幾年的現場應用，也發現了一些問題。

1.由于各種原因ZJK型配水器有時在井下軌道換向不靈活：

2.由于其直徑較大，不適宜在縮徑井中應用：

3.配水器芯子密封件在投撈過程中經常脫落，造成再次投送芯子不到位，調配不成功。

為此提出研制一種新型配水器ZKP配水器。該型配水器將會彌補ZJK型配水器在現場應用中出現的不足。

結構組成

ZKP配水器主要由上接頭、中心管、壓簧、閥體、閥套、密封圈、控制活塞、剪釘、擋環、下接頭及芯子總成等零部件組成（見圖1）。芯子總成由上壓帽、下壓帽、中心管、壓環及連體密封圈組成（見圖2）。

工作原理

配水器按設計要求連接到油管上與封隔器一起下井到位。進行封隔器坐封時，從油管內加液壓，液壓通過下接頭上的傳壓孔作用到控制活塞上，當壓力達到一定值時，剪釘剪斷，控制活塞下行。同時液壓通過配水器中心管上的注水孔作用在閥套上，其有上行的趨勢，但在限位臺階作用下保持不動，在密封圈作用下配水器仍保持密封，從而保證整個管柱的密封性，壓力繼續升高，當封隔器坐封完成后，卸掉油管壓力，閥體與閥套在壓縮彈簧作用下下行，注水通道連通。再次油管加壓，壓力推動閥體，壓縮彈簧上行，實現注水。至此，整個管柱坐封注水一次完成。注水過程中，因測試、反洗井等原因停注時，閥體在彈簧力作用下下行，與閥套形成密封，關閉配水器，防止層間串通。

技術參數

與ZJK配水器相比，ZKP配水器內部結構尺寸完全沒有改變，也就是說與原有測試調配工藝完全配套，在應用中不會增加額外成本及工作量。

創新點

1.無軌道.免投撈設計

與ZJK配水器相比.ZKP配水器去掉了軌道，增加了控制活塞，完全能夠實現原有配水器的功能，且不存在換向問題，使配水器順利打開，做到坐封時，保證整個管柱的密封性，坐封完成后實現注水，從而提高了配水器的工作可靠性。

2.配水芯子密封件防脫落設計

目前配水芯子是在整體式本體上開有燕尾槽，安裝三角圈.與配水器本體形成密封。在投撈過程中，在摩擦及水流的沖刷作用下，芯子膠圈大量脫落。改進后的配水芯子采用分體式，由螺紋連接，芯子膠圈采用連體式，由壓帽、壓環固定在芯子本體上，完全限制了密封膠圈的自由動作。配水芯子結構改進后，可完全解決芯子膠圈脫落的問題，提高投撈測試成功率。

現場試驗

ZKP配水器研制成功以后，共進行了五口井的現場試驗。下面結合具體井例，介紹一下操作過程及注意事項。L13-7井完井管柱如圖所示，配水器與封隔器及其它工具一起按設計下井，對于液面較深也就是存在負壓的注水井，坐封前首先進行反洗井，保證油套連通及平衡，連接管線用泵車從油管加壓，封隔器坐封完成后，卸掉油管壓力，穩定3-5分鐘，再一次從油管加壓試注，試注合格交井，若試注不進，進行反洗井操作，使油套壓力平衡，配水器彈簧部分釋放，連通注水通道，實現注水。最后用流程試注，壓力5MPa，流量96m3/d，滿足配注要求。

配水芯子現場共應用50余井次，在投撈測試過程中，從打撈上來的配水芯子看，膠圈未有一件脫落，配水芯子膠圈防脫率達到了100%，保證了調配順利進行，實現了有效分層注水。