可洗井分層注水工藝研究

　　摘要:勝利淺海埕島油田自1988年發(fā)現(xiàn)到2000年開始實(shí)施轉(zhuǎn)注，轉(zhuǎn)注層為該油田的主要含油層系館陶組上段。在區(qū)塊油層厚、夾層長、易出砂、井斜大，要滿足海上油田特定的生產(chǎn)環(huán)境的條件下，注水工藝與先期防砂相結(jié)合。本文就勝利埕島油田注水工藝實(shí)施情況及目前的注水工藝現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了一套新型的分層注水工藝以改進(jìn)目前注水現(xiàn)狀。
　　主題詞:液控 分層注水 封隔器 控制柜
　　中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 前言
　　埕島油田自2000年正式投入注水開發(fā)以來，先后采用了三種分層注水工藝：密閉同心雙管注水工藝、密閉單管注水工藝以及大通徑分層防砂二次完井注水工藝。然而以上分層注水工藝在應(yīng)用過程中，逐漸暴露出以下兩個方面的問題：
　　1.1 分層可靠性問題
　　分層注水采用的分層封隔器均為Y341型可洗井封隔器，封隔器反洗閥的密封依靠油套管之間形成壓差，當(dāng)配水器截流壓差減少或?qū)娱g壓差較大時，洗井閥失效，導(dǎo)致分層合格率較低。
　　1.2 反洗通道小、易堵塞問題
　　由于封隔器洗井閥結(jié)構(gòu)的局限性，加上洗井通道狹小，異堵塞，無法滿足大排量反洗井工藝要求。
　　本文在目前已有的分層注水工藝基礎(chǔ)上，針對暴露的主要問題，開發(fā)研究出一種能夠克服目前主要矛盾，可有效提高油田注水開發(fā)階段采收率的分層注水工藝。
　　
　　2 技術(shù)分析
　　本技術(shù)擯棄利用傳統(tǒng)水力液壓分層封隔器分層注水的設(shè)計(jì)思路，考慮采用單獨(dú)液控系統(tǒng)控制井下封隔器的坐封與解封過程，設(shè)計(jì)開發(fā)一種新型的分層注水工藝管柱，并配套相應(yīng)的液控封隔器，研發(fā)地面壓力控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)通過地面自動控制系統(tǒng)打壓、利用液控管線傳壓來控制封隔器的坐封與解封過程，顯著提高分層合格率，實(shí)現(xiàn)大排量洗井，并且通過地面壓力的變化情況可以直觀判斷和分析井下封隔器的工作狀況，避免了繁瑣的驗(yàn)封過程，極大地減少了工作量和測試費(fèi)用。
　　2.1 工藝
　　設(shè)計(jì)研發(fā)的工藝管柱應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多層位分層注水和大排量洗井的功能要求，具有洗井通道大、分層可靠性高的特點(diǎn)。同時應(yīng)考慮目前國內(nèi)各大油田注水井的實(shí)際情況，使其具有較強(qiáng)的適用性和推廣價值。
　　該工藝管柱結(jié)構(gòu)主要由控制系統(tǒng)、分層工具和注水工具三部分組成。其中，控制系統(tǒng)主要包括地面液壓控制柜、液控保護(hù)閥、液控管線及管線保護(hù)系統(tǒng)；負(fù)責(zé)為井下分層工具提供安全持續(xù)穩(wěn)定的液控壓力，使其能夠正常的完成坐封及解封過程，達(dá)到正常注水及大排量反洗井的要求。分層工具主要包括水力錨、液控封隔器等，主要起注水管柱的錨定及分隔各注水層的作用。注水工具主要包括改進(jìn)型空心配水器、反洗工具等，達(dá)到定量向各地層進(jìn)行注水和全井筒反洗的作用。
　　2.2 結(jié)構(gòu)組成
　　如圖1所示，管柱主要由地面液壓控制柜、液控管線（包括保護(hù)系統(tǒng)）、水力錨、液控封隔器及空心配水器等工具組成。
　　
　　地面液壓控制柜具有低壓自動啟動、高壓溢流保護(hù)的功能，能夠持續(xù)穩(wěn)定輸出液壓壓力，為液控封隔器提供坐封壓力，并提供封隔器保持坐封狀態(tài)的壓力。
　　液控管線用來傳遞液壓，實(shí)現(xiàn)液控封隔器的坐封與解封。
　　水力錨主要起錨定作用，在正常注水時用以錨定注水管柱，防止管柱蠕動；該水力錨帶有液控管線穿越機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制管線的穿越。
　　液控封隔器通過控制管線傳遞的液壓來實(shí)現(xiàn)坐封與解封，可以多級連用，實(shí)現(xiàn)多層分層注水，達(dá)到封隔油層與大排量洗井的目的。
　　2.3 原理
　?。?）坐封原理
　　工具下入到位后，連接控制回路，啟動地面控制柜進(jìn)行打壓，并通過控制管線將液壓作用傳遞到液控封隔器上，完成多級封隔器的同時坐封，實(shí)現(xiàn)油層之間的隔離。整個過程跟油管本身管柱結(jié)構(gòu)無關(guān)，不用下入專門的坐封工具。
　　（2）注水原理
　　正常注水時，水力錨在注水壓力的作用下自動錨定在套管壁上，防止了注水管柱的蠕動；液控封隔器坐封，將各注水層位封隔開，注入水經(jīng)過配水水嘴與配水器進(jìn)入各自層位，完成分層注水過程。
　?。?）洗井原理
　　洗井時，地面控制柜停止工作，液控管線內(nèi)泄壓，解封液控封隔器，膠筒在自身彈性回縮力的作用下自動回縮，注水管柱與套管、防砂管柱之間形成洗井通道，實(shí)現(xiàn)全井筒大排量洗井。
　　2.4 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
　　為了準(zhǔn)確掌握各工具性能及工藝管柱的綜合性能和可靠性，我們在對各單件工具的進(jìn)行中間試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在井下工具檢測中心的試驗(yàn)井內(nèi)進(jìn)行了工藝管柱的綜合性能模擬試驗(yàn)，為現(xiàn)場應(yīng)用做好了充分準(zhǔn)備。
　?。?）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法
　?、賹?shí)驗(yàn)內(nèi)容
　　坐封試驗(yàn)：檢驗(yàn)井下封隔器串的坐封情況和承壓能力；
　　驗(yàn)封試驗(yàn)：檢驗(yàn)多級封隔器的分層可靠性；
　　洗井試驗(yàn)：檢驗(yàn)工藝管柱的洗井效果。
　?、趯?shí)驗(yàn)方法
　　下外層管柱：如圖2所示，在實(shí)驗(yàn)井內(nèi)下入外層防砂模擬管柱，并下入驗(yàn)封工具檢驗(yàn)各級封隔器的密封情況，保證各層間良好的隔離。
　　下注水管柱：按圖3的要求下入液控注水管柱，管柱結(jié)構(gòu)（自下而上）為：絲堵＋篩管＋反洗閥＋配水器＋油管短節(jié)＋液控封隔器＋油管短節(jié)＋配水器＋油管短節(jié)＋液控封隔器＋油管短節(jié)＋液壓控制閥＋穿越型水力錨。
　　下級液控封隔器下接頭液控通道用絲堵堵死，兩級封隔器之間、封隔器與控制閥之間、控制閥至井口之間的控制通道用液控管線連接好，并用電纜卡子（不銹鋼鋼帶）和橡膠保護(hù)器固定，井口管線接上壓力表、針閥后連接到液壓控制柜壓力輸出口。
　　坐封：管柱下到位且液控管線連接好后，開始坐封液控分層封隔器。啟動液壓控制柜，從液控管線內(nèi)打液壓直至出現(xiàn)壓力突降，繼續(xù)增壓至15MPa，壓力穩(wěn)定后，完成坐封。
　　驗(yàn)封：分別從2＃與3＃口打壓，觀察其它各口是否漏水，驗(yàn)證兩級液控封隔器的密封性能。
　　洗井：關(guān)閉液壓控制柜，打開泄壓閥，將液控管線壓力泄至零，從1?？诖驂?，關(guān)閉其它各口，觀察井口出液時間及出液情況。
　?、?、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1～3。
　　表1坐封性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
　　
　　
　　表2驗(yàn)封性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
　　
　　
　　
　　表3 洗井性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
　　
　　
　　
　　
　　
　　從以上工藝管柱綜合性能的試驗(yàn)中可以看出，整套工藝可操作性強(qiáng)，性能可靠，能實(shí)現(xiàn)防砂管內(nèi)分層注水與大通道反洗井的要求。
　　
　　3 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用
　　為了全面檢驗(yàn)液控分層注水工藝在海上油田現(xiàn)場條件下的適應(yīng)性能，檢驗(yàn)各種配套工具的適應(yīng)性、配套性，我們在室內(nèi)試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上，于2006年7月在埕島油田CB1B-4井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。到目前為止，液控式分層注水工藝在埕島油田已推廣應(yīng)用14口，一次施工成功率達(dá)到100%，最大井斜達(dá)到53°，液控封隔器最大下深1762m。該井防砂管柱采用大通徑分層防砂工藝，防砂管內(nèi)采用液控分層注水工藝，現(xiàn)場施工一次成功，分層效果明顯，洗井測試方便。
　　
　　4 結(jié)論與建議
　　1）該項(xiàng)目通過對現(xiàn)有分層注水管柱的深入分析，研制成功了新型液控式可洗井分層注水工藝，并開始在埕島油田成功推廣應(yīng)用。
　　2）通過大量的室內(nèi)及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表明，該項(xiàng)目的應(yīng)用可以有效的提高分層合格率，降低分層驗(yàn)封工作量，提高洗井效率，延長注水管柱的使用壽命，節(jié)約檢修作業(yè)費(fèi)用。
　　3）下步將充分發(fā)揮液控分層的技術(shù)優(yōu)勢，拓寬液控注水技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，如同心雙管可洗井分層注水工藝等。