该套管柱采用锚定补偿相结合的结构形式, 主要由补偿器、水力锚、Y341 型封隔器、ZJK 配水器、支撑卡瓦等部件组成, 管柱结构见图。根据现场实际情况, 细分层注水管柱分为套管保护和无套管保护两种形式。套管保护管柱就是在最上面注水层以上加上一级保护套管封隔器以保护注水层以上的套管, 实现无套压注水。

高含水期油藏的开发对分注工艺提出的要求, 必然是进一步细分层系, 提高低渗透层薄夹层油层的动用程度、分层注水管柱应分层可靠、有效实现合理注水, 并能够防腐、防砂, 配套工艺完善, 分层注水合格率高。应用常规分层注水管柱时, 存在着管柱结构设计和工具的可靠性能低, 管柱有效期短、分层效果差、作业频繁等问题, 不仅降低了注水开发的效果, 还大大增加了生产开发成本。由于其不能很好地适应高含水期的分层注水要求, 不能解决高含水期注水存在的问题: 如套管保护、细分层、水井防砂等, 研究开发了细分层注水工艺技术。

该套技术的实施可对高含水油田真正实现有效注水, 合理注水, 提高油田分层注水合格率, 增加驱油效率。对油田实现稳产、高产, 顺利完成生产任务以及推动注水工艺技术的发展也具有重要意义。

(1) 封隔器坐封。从油管内打入高压液体, 水力锚和支撑卡瓦在液压作用下撑开, 整个注水管柱被下端的支撑卡瓦和上部的水力锚支撑锚定。同时各级Y341 封隔器在液压作用下同步完成坐封和锁紧。ZJK 配水器的活塞在液压作用下进入短轨道的上死点, 坐封完毕后, 油管卸压, 此时, 封隔器仍然保持密封状态, ZJK 配水器的活塞在弹簧力的作用下沿轨道换向, 进入注水轨道。

(2) 注水。水力锚在液压作用下张开, 锚定管柱, 同时ZJK 配水器的活塞在注水压力作用下沿长轨道上移, 打开注水通道, 实现注水。补偿器处于自由伸缩状态, 能够补偿管柱蠕动引起的长度变化, 保证了封隔器位置固定不动, 从而改善了封隔器受力条件, 提高了封隔器及管柱的工作寿命。

(3) 反洗井。从油套环空注入洗井液, 在液压作用下, Y341 型封隔器的反洗井通道被打开, 注入水将沿此通道, 经底部的筛管和底球从油管中返出, 达到洗井的目的。

(4) 解封。管柱需要解封时, 油管泄压后直接上提管柱, 释放封隔器内部的锁紧机构, 即可实现管柱解封, 顺利起出井下管柱。

(5) 测试、调配。从油管内下入测试仪器, 即可进行逐级测试。调配时, 下入打捞工具将原配水芯子捞出, 重新投入所需配水芯子即可。

管柱的结构设计充分考虑了温度和压力效应的影响, 可以有效改善管柱的受力条件,保护配套工具; 同时管柱还具有良好的防腐、防垢性能。其主要性能特点可概括为以下几点:

①管柱结构中采用了水力锚和支撑卡瓦, 通过对管柱的上部锚定和下部支撑, 能有效克服管柱的蠕动, 提高封隔器等配套工具的使用可靠性;

②封隔器密封件设计了防突机构, 可阻止和限制封隔器工作时密封件发生的应力松弛现象, 从而提高和保持接触应力以获得长时间的密封。在套管尺寸、井温、井深相同条件下, 其工作寿命比不加护罩延长1 . 5 倍, 而其密封压力也由原来的不足15 MPa 提高到35 MPa 以上;

③ 管柱上部设置了补偿器, 能补偿在温度和压力效应下的管柱伸缩, 改善管柱的受力条件;

④管柱中的所有配套工具全部采用Ni-P 镀防腐处理, 大大提高了管柱的整体防腐性能;

⑤ZJK 配水器采用了轨道换向机构, 坐封时处于关闭状态, 实现封隔器的坐封, 因此可直接携带所需水嘴下井。坐封后自动换向, 转入正常注水, 减少了投捞死芯子的作业工序;

⑥水力锚设计了挡垢机构, 能有效防止结垢对其性能的影响;

⑦管柱结构与注水井的测试工艺配套, 可采用电磁流量计进行分层注水量的测试。