石油课堂 | 分层注水管柱的结构及应用
分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。分层注水的实质是在注水井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口保持同一压力的情况下，加强对中低渗透层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水单层突进，实现均匀推进，提高油田的采收率。我国油田大规模应用的分层配水管柱有同心式和偏心式两种。前者可用于注水层段划分较少较粗的油田开发初期，后者适用于注水层段划分较多较细的中、高含水期。此外，还有用于套管变形井的小直径分层配水管柱。
一、固定配水管柱
1、结构
固定配水管柱由扩张型封隔器及配水器等构成，其结构如图1-1所示。
图1-1 固定配水管柱
2、技术要求
各级配水器（节流器）的起开压力必需大于0.7MPa，以保证封隔器的坐封。
3、存在的问题
更换水嘴时必须起管柱。
二、空心配水管柱
1、结构
空心配水管柱由扩张式封隔器及空心配水器等构成，其结构如图1-2所示。
图1-2 空心配水管柱
2、技术要求
各级空心配水器的芯子直径是由上而下从大到小，故应从下而上逐级投送，由上而下逐级打捞。
3、存在的问题
受内通径的限制，一般三级，最多五级。
三、偏心配水管柱
偏心配水管柱的主要特点是：应用偏心配水器能实现多级细分配水，一般可分4～6个层段，最高可分11个层段；可实现不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层测试，能大幅度降低注水井调整和测试作业工作量；而且测任意层段注水量时；不影响其他层段注水。
1、偏心配水管柱Ⅰ
1）结构由665-2偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成，其结构如图1-3所示。
图1-3 偏心配水管柱Ⅰ
2）技术要求
（1）筛管应下在油层以下10m左右。
（2）封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。
（3）各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，以免数据混乱、资料不清。
2、偏心配水管柱Ⅱ
1）结构主要由扩张式封隔器和偏心配水器等构成，其结构如图1-4所示。
图1-4 偏心配水管柱Ⅱ
2）技术要求
（1）各级配水器的水嘴压力损失必须大于0.7MPa，以保证封隔器坐封。
（2）各级配水器的堵塞器编号不能搞错。
3）存在的问题扩张式封隔器的胶筒不能适应深井高温要求。
四、桥式偏心注水管柱
1、结构
桥式偏心注水管柱由桥式偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成，其结构如图1-5所示。
图1-5 桥式偏心注水管柱
2、特点
该管柱继承了常规偏心式分层配水管柱的优点，同时通过桥式偏心主体与测试密封段的创新设计，解决了注水井测试时测试密封段过孔“刮皮碗”和“憋压”问题，实现了双卡测单层，不用递减法测得实际工况下的分层注入量，消除了递减法测试的层间干扰和系统误差，提高了流量测试调配效率和资料准确程度。测压功能完善，不用投捞堵塞器，不改变正常的注入状态，直接测得分层压力，使测试资料更准确、测试更快捷。
五、同心集成式注水管柱
1、结构
同心集成式注水管柱主要由内径为60mm的Y341-114不可洗井封隔器、内径为55mm和52mm不可洗井配水封隔器、射流洗井器、φ55mm和φ52mm配水器等组成，其结构与图1-3相似。
2、工作原理
其原理是封隔器将全井分成若干层段，配水封隔器的中心管作为配水器的工作筒，配水器位于相应的配水封隔器中，一级配水器可同时对2个层段进行分层注水，并能实现投捞一次同时更换2个层段的水嘴。采用小直径电子存储浮子流量计进行分层流量测试，测试时只需将配水器捞出，投入配套的分层流量测试仪，待流量稳定后，在地面控制注入压力，就可获得实际工况下不同压力点的分层流量。采用分层测压验封仪，下井一次即可验证全井封隔器的密封性，也可以进行分层静压测试，同时还可获得井温资料，与同位素吸水剖面测试工艺配套。
3、特点
（1）可使封隔器卡距由8m降至2m，并且工艺上最适合于四个层段的分层注水，满足细分注水要求。
（2）分层注入量实现了同步测试，避免了递减法误差，资料准确，并且可同时测得分层段静压，为储层分析提供可靠的资料。
（3）测试工艺简单、效率高。
六、压缩式静液压免释放分层注水管柱
为简化分层注水管柱释放工序，减少投捞工作量，提高管柱密封率，大庆油田研制了压缩式静液压分层注水管柱，其结构与图8-3相似。
1、结构
压缩式静液压免释放分层注水管柱由Y341-114静液压封隔器和665-2偏心配水器等组成。
2、工作原理
Y341-114静液压封隔器设计了内部自压差式释放结构，避免了套管压力对释放封隔器的影响。当注水压力达到10.0MPa时，封隔器即可释放。
3、特点
（1）投捞测试与常规偏心分层注水管柱通用。
（2）注水干线来水即可释放封隔器。
（3）管柱下井前地面直接配好水嘴。
七、小直径分层注水管柱
针对油田套变整形后内通径在102mm以上和套损打通道加固的分注井采用由Y341-95封隔器、90mm小直径偏心配水器及底部球座组成的小直径分层注水管柱进行注水。小直径封隔器使用一个中胶筒、两个斜胶筒加两个锥环的结构组合，改变了胶筒的受力状况，使胶筒的承压能力大大提高，承压差达到15MPa，基本满足了现场使用要求。
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