防砂分注工藝研究與應(yīng)用

李 俠,馬宏偉,王小勇,陳 景,趙 娜

(1.中國石化河南油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心,河南南陽473132;2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

防砂分注工藝研究與應(yīng)用

李 俠1,馬宏偉2,王小勇2,陳 景2,趙 娜2

(1.中國石化河南油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心,河南南陽473132;2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

為解決注水井因油層返吐出砂導(dǎo)致無法分層注水的問題,開發(fā)應(yīng)用了單流防砂分注工藝和控制洗井防砂分注工藝,該工藝在注水管柱上采用防倒流措施,防止地層水倒流進入井筒、井筒水倒流進入油管,減緩了注水井快速泄壓時對地層的壓力傳導(dǎo),防止因地層返吐導(dǎo)致的嚴(yán)重出砂問題,延長了分注時間。

分層注水;防砂分注;控制洗井;現(xiàn)場應(yīng)用

河南油田經(jīng)過30多年的注水開發(fā),進入高含水注水開發(fā)后期,注入水長期沖刷巖石骨架,破壞地層膠結(jié)物質(zhì)和孔隙結(jié)構(gòu);注水、泄壓、洗井等工作制度的多次轉(zhuǎn)換,也會導(dǎo)致地層空隙骨架受到破壞;聚合物驅(qū)后在近井地帶殘存的聚合物,減緩了流體的流動,當(dāng)注水井快速泄壓時,地層深部和近井地帶的瞬時高壓差會導(dǎo)致地層骨架垮塌,造成地層返吐出砂。

地層出砂容易造成水嘴堵塞、注水管柱砂埋、洗井不通、投撈測試遇阻,無法實現(xiàn)測試及調(diào)配,導(dǎo)致作業(yè)頻繁,影響有效分注。在注水井防返吐分注方面,油田開展了不斷地探索試驗和研究[1-3],先后開展了洗井后投球分注、單流偏心配水器和定壓洗井凡爾防返吐分注、剪切過濾分注等工藝,分別取得了一定效果,從下井無法分注到分注有效期3個月以上、6個月以上,緩解了聚合物返吐分注困難問題,但是,對于壓降大的情況下,如地面管線穿孔導(dǎo)致注水壓力從15 M Pa左右瞬間下降到零時,仍然會出現(xiàn)返吐,而且沒有解決注水井返吐伴隨出砂堵塞的問題。

為解決注水井因油層返吐出砂導(dǎo)致無法分層注水的問題,研究應(yīng)用了單流防砂分注工藝和控制洗井防砂分注工藝。

1 單流防砂分注工藝

注水井注水過程中不會出砂,注水井出砂主要是在地面注水壓力突然下降時,如地面管線穿孔、反洗井操作過快,降壓測試控制不當(dāng),導(dǎo)致油層和井筒產(chǎn)生較高壓降,出現(xiàn)倒流,在倒流返吐過程中攜帶出砂,砂埋油層、堵塞管柱,無法注水。單流防砂分注工藝通過在注水管柱上采用單流防砂器,將容易出砂的油層射孔段卡封,注入水只能通過單流防砂器進入油層,不能從油層倒流進入井筒,通過控制油層壓力避免快速下降實現(xiàn)防返吐出砂。

1.1 單流防砂分注管柱組成

管柱主要由單流防砂器、單流偏心配水器、注水封隔器、限壓洗井閥、篩管絲堵等組成(見圖1),主要適應(yīng)出砂油層厚度在8米以內(nèi)的分注井。

圖1 防砂分注管柱示意

1.2 工作原理

坐封分注:管柱下井后,油管蹩壓15 M Pa,坐封封隔器、單流防砂器,通過試井鋼絲投撈調(diào)配偏心配水器水嘴,實現(xiàn)分注。

防地層返吐出砂:單流防砂器在油管蹩壓后,兩個單向皮碗在油層上下卡封,在易出砂層段形成防護層,注入水可以通過單流防砂器密封注水閥進入地層向地層注水;停注、泄壓時,密封注水閥關(guān)閉,地層水不會返吐,避免地層出砂進入井筒。密封注水閥滲漏時,地層水微量返吐進入井筒,單流偏心配水器單向閥、限壓洗井閥防倒流,避免微量返吐物通過配水器和底部篩管進入油管內(nèi),造成管柱和水嘴堵塞,進一步延長工作壽命。

管柱解封:上提管柱,封隔器解封,單流防砂器單向皮碗解封機構(gòu)解封,管柱起出。

1.3 技術(shù)參數(shù)

單流防砂分注工藝技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 單流防砂分注技術(shù)參數(shù)

2 控制洗井防砂分注工藝

單流防砂分注工藝是通過在注水管柱上采用單流防砂器,將容易出砂的油層射孔段卡封實施防砂分注,當(dāng)分注井出砂油層厚度在8 m以上,或者出砂油層不確定時,實施工藝難度較大,成功率低。單流偏心配水器和限壓洗井閥組成的限壓洗井防返吐分注工藝[2],通過限壓洗井閥在一定壓降下防倒流,當(dāng)注水壓力突降大,如地面管線穿孔,井筒液體仍然會通過限壓洗井閥出現(xiàn)倒流,引起地層出砂,為此,開展了控制洗井防砂分注工藝研究配套。

控制洗井防砂分注工藝通過在注水管柱上應(yīng)用可撈式控制洗井防砂閥,將注水管柱形成單向密閉系統(tǒng),注入水只能通過單流偏心配水器進入油層,不能從油層進入井筒,防止地層水倒流進入井筒,防止出砂。

2.1 控制洗井防砂分注管柱組成

管柱主要由單流偏心配水器、注水封隔器、控制洗井防砂閥、絲堵等組成(見圖2),主要適應(yīng)出砂油層不確定、出砂嚴(yán)重的分注井。

2.2 工作原理

坐封分注:管柱下井后,油管蹩壓15 M Pa以上,坐封封隔器,通過試井鋼絲投撈調(diào)配偏心配水器水嘴,實現(xiàn)分注。

防地層返吐出砂:單流偏心配水器單向閥防倒流,避免注入水通過配水器返吐進入油管內(nèi);控制洗井防砂閥的控制活塞將洗井通道堵死,避免注入水通過洗井通道進入油管內(nèi),防止在突然出現(xiàn)高壓降情況下地層返吐出砂。

反洗井:通過試井鋼絲下打撈筒撈出控制洗井防砂閥的控制活塞,打開洗井通道,反洗井;洗井結(jié)束,重新從油管內(nèi)投入控制活塞,關(guān)閉洗井通道,正常注水。

管柱解封:上提管柱,封隔器解封,管柱起出。

圖2 控制洗井防砂分注管柱示意

2.3 技術(shù)參數(shù)

控制洗井防砂分注工藝技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 控制洗井防砂分注技術(shù)參數(shù)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

該技術(shù)從2007年開始,先后在雙河、魏崗等油田開展防砂分注現(xiàn)場應(yīng)用85井次,其中單流防砂分注工藝應(yīng)用8井次,控制洗井防砂分注工藝應(yīng)用77井次,工藝成功率96.4%,可對比井平均分注有效期從實施前的4個月提高到12個月,最長有效期達(dá)到44個月,仍有效;有效的減少了地層出砂造成的配水器、管柱砂埋、洗井不通等問題,取得了較好的應(yīng)用效果。

魏崗油田魏214井應(yīng)用單流防砂分注工藝之前,因停注、泄壓、洗井時地層出砂,造成測試遇阻、洗井不通、無法正常分注,2007年由于地層出砂嚴(yán)重導(dǎo)致作業(yè)3次,作業(yè)頻繁,分注時率低,嚴(yán)重影響注水開發(fā)效果(見表3)。

表3 魏214井2007年作業(yè)原因分析

該井于2007年10月實施單流防砂分注工藝,封隔器坐封壓力15M Pa,第一層配注50 m3/d,第二層配注20 m3/d,實施后,達(dá)到配注要求。截至目前,順利進行水量測試16次,停注、反洗井25次,沒有發(fā)現(xiàn)因出砂造成洗井不通、測試遇阻、無法分注的現(xiàn)象,防砂分注有效期達(dá)44個月,防砂效果顯著,目前仍有效。

雙河油田雙2205井應(yīng)用控制洗井防砂分注工藝之前,經(jīng)常因管線穿孔、洗井時地層出砂,砂堵油管3根-5根,造成測試遇阻、洗井不通、無法正常分注。

2008年7月4日實施控制洗井防砂分注工藝,實施后,達(dá)到配注要求。期間出現(xiàn)10次管線穿孔停注,打撈控制洗井閥洗井1次,均實現(xiàn)正常分注,2009年7月25日因封隔器失效換封,截至目前有效期換封一次,平均有效期13個月,較之前延長一倍以上。

防砂分注工藝雖然延長了分注有效期,但是部分單層注水量較高的井,有效期較短,起出工具檢查表明,單流偏心配水器防倒流閥存在被刺壞的現(xiàn)象,導(dǎo)致防倒流能力下降,通常防倒流閥在注水量50 m3/d左右時,有效期達(dá)到15個月左右,隨著注水量的增大,有一定的下降,目前正在試驗改進耐磨性能高的防倒流閥。

4 結(jié)論與認(rèn)識

(1)在注水管柱上采用防倒流措施,防止地層水倒流進入井筒、井筒水倒流進入油管,是防止注水井因快速泄壓返吐出砂的有效方法。

(2)單流防砂器不僅具有防返吐出砂的功能,而且能夠防止層間倒流,設(shè)計有安全機構(gòu),能實現(xiàn)管柱分段處理。

(3)隨著注水管線的不斷老化,腐蝕穿孔現(xiàn)象將會頻繁發(fā)生,對于疏松砂巖油藏注水井,有必要提前應(yīng)用防返吐防砂分注工藝,不僅有助于提高分注有效期,而且有利于保護井下套管。

[1] 董文軍.防聚合物返吐分層注水新技術(shù)[J].石油機械,2004,32(7):49-50.

[2] 劉青松.防返吐偏心配水管柱的研制與應(yīng)用[J].河南石油,2005,19(1):67-68.

[3] 馬宏偉.聚合物驅(qū)后注水井防堵分注技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2009,31(3):46-48.

TE358.1

A

1673-8217(2011)05-0124-03

2011-05-12

李俠,工程師,1968年生,長期從事采油工藝推廣應(yīng)用工作。

編輯:吳官生