0 引言
2012年，长庆油田率先开发了桥式同心分层注水技术，该技术将配水器与可调式水嘴同心一体化创新集成，配套高效电缆测试工艺，具有测调成功率高、效率高及多层分注可靠性高等特点[1-3]，截至目前推广应用3 500余口井。2016年各油田着力开展该技术适应性研究，优化完善了同心电动测调仪及电动直读验封仪。针对桥式同心分注井无法进行分层压降测试和无法搞清地层压力变化等问题，长庆油田研制了桥式同心分层压降测试仪器。该测试仪器解决了桥式同心分注井压降测试难题，实现了分层井下双卡单层压降测试，满足了油藏分层压力分析的需求，从而实现桥式同心分注工艺完善配套，大幅提升工艺适应性[4-10]。
1 技术分析 1.1 结构桥式同心分层压降测试仪器主要由绳帽、定位爪、解锁套筒、胶筒、双通道压力计、推力筒及尾堵等部分构成，结构如图 1所示。
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| 图 1 桥式同心分层压降测试仪器结构示意图 Fig.1 Structural schematic of bridge concentric separate layer pressure testing device 1—绳帽；2—定位爪；3—解锁套筒；4—胶筒；5—双通道压力计；6—推力筒；7—尾堵。 |
1.2 工作原理
分层压降测试过程采用钢丝作业，将桥式同心分层压降测试仪器沿油管内下入到预定位置，随后上提仪器，仪器凸轮结构与配水器的工作筒作用后发生转动，定位爪张开；下放分层压降测试仪器，使得定位爪与配水器定位平台对接，仪器中部的注水孔与配水器的注水孔对接，在重力及惯性作用下解锁套筒下移，锁紧机构被迫沿径向收缩，卡紧定位杆，实现直接结构锁紧；与此同时，推动三级推力筒运动，压缩胶筒变形贴紧配水器工作筒内壁实现密封，如图 2所示。
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| 图 2 井下对接过程示意图 Fig.2 Schematic of downhole docking process |
仪器坐封后，改变工作制度进行正常注水，地层压力通过配水器注水孔及中心杆上的导压孔进入仪器，水流通过配水器的桥式通道过流，油管内压力直接由仪器内部的压力传感器采集。测试完成后，通过钢丝作业下入投捞装置，投捞装置下到位后与分层压降测试仪器上端绳帽对接，之后上提仪器，仪器上解锁套筒上移，解除套筒锁定，继续上提仪器将撤销胶筒两侧的限位及压缩力，胶筒在自身弹性作用下复原，进而将仪器沿油管上提出井筒，并在地面读取测试数据。
1.3 主要技术参数总长度907 mm，最大外径42 mm，工作压力60 MPa，工作温度120 ℃，坐封压力6~10 MPa，密封压差40 MPa。
2 关键技术及特点 2.1 定位结构定位机构主要包括凸轮机构及定位爪。钢丝作业过程将桥式同心分层压降测试仪器沿油管内下入预定位置，随后上提仪器，凸轮机构遇到配水器的工作筒后发生转动，同时定位爪张开；然后同心分层压降测试仪器下放，使得定位爪与配水器定位平台对接。
2.2 锁紧结构锁紧结构主要包括外护筒、空气腔、进压孔、液压缸及活塞，如图 3所示。定位爪作用于配水器定位结构后，将激发锁紧结构进压孔打开，将井筒内压力导入液压缸，液压缸内压力迅速升高，推动活塞压缩空气腔，从而实现压缩胶筒密封。解封时，上拉仪器，打开空气腔，实现活塞两端压力平衡，密封胶筒复位。
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| 图 3 锁紧结构 Fig.3 Locking structure 1—外护筒；2—液压缸；3—活塞。 |
2.3 三级推力坐封结构
三级推力坐封结构主要由推力筒及尾堵构成，如图 4所示。锁紧机构启动后，一级、二级和三级推力筒同时执行推动活塞作用，各级推力筒为串联结构，作用力增加2倍，确保胶筒密封可靠。
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| 图 4 三级推力坐封结构 Fig.4 Three-stage thrust setting structure 1—一级推力筒；2—二级推力筒；3—三级推力筒；4—尾堵。 |
2.4 技术特点
(1) 依靠液压力坐封，纯机械结构，作业方便可靠，可操作性强，测试过程不影响其他层位正常注水；
(2) 采用实心胶筒代替皮碗，坐封可靠，耐磨性好，反复使用可靠性强；
(3) 采用自锁机构进行胶筒位置锁定和控制解封，空气腔设计坐封过程启动快；
(4) 采用三级活塞串联提升坐封力，并能根据现场井况增加或减少活塞级数。
3 现场试验情况截至2016年10月，桥式同心分层压降测试仪器已在长庆油田应用10井次，最大井深2 536 m，最大井斜35.8°，试验成功率100%。分层压降测试曲线如图 5所示。由图可以看出，井筒压力与地层压力在测试时间内明显分开，测试结果能较好地反映关井测压过程中地层压力降落。该仪器的成功研制极大地提升了桥式同心分层注水技术的适应性，进一步掌握了油藏分层压力情况，有利于指导油藏动态调整。
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| 图 5 桥式同心分注井分层压降测试曲线 Fig.5 Test curve of separate layer pressure drop of bridge concentric separate layer water injection well |
4 结论
(1) 桥式同心分层压降测试仪器采用分层井下双卡单层压降测试，实现了桥式同心分注技术与分层压力测试配套，助推桥式同心分注技术规模化应用。
(2) 桥式同心分层压降测试仪器结构简单，采用液力坐封及实心胶筒结构，现场操作可靠性高。
(3) 优化设计的三级推力坐封结构，提升了坐封效果，确保分层测试结果真实可靠。
(4) 桥式同心分层压降测试仪器在现场试验10口井，试验成功率100%，实现了桥式同心分注井井下分层压力测试，满足油藏分析的需求。
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