渤海自營油田油井作業(yè)儲層保護(hù)機(jī)械措施研究與應(yīng)用

李貴川 楊 進(jìn)

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司； 2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

渤海自營油田油井作業(yè)儲層保護(hù)機(jī)械措施研究與應(yīng)用

李貴川1楊 進(jìn)2

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司； 2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

在調(diào)研渤海自營油田油井作業(yè)儲層傷害情況和分析國內(nèi)外各種儲層保護(hù)機(jī)械措施缺陷的基礎(chǔ)上，研制了新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥，提出了井下防漏失新工藝。油田現(xiàn)場應(yīng)用表明，所研究的油井作業(yè)儲層保護(hù)機(jī)械措施降低了儲層傷害，縮短了作業(yè)后含水恢復(fù)期，儲層保護(hù)效果顯著。

渤海自營油田 油井作業(yè) 儲層保護(hù) 新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥 井下防漏失新工藝現(xiàn)場應(yīng)用

渤海自營油田自投產(chǎn)以來，隨著開發(fā)時(shí)間的延續(xù)，地層壓力呈現(xiàn)出不同程度的降低，對油井作業(yè)施工工 藝 技 術(shù) 的 要 求 越 來 越 高[1－2]。 據(jù) 統(tǒng) 計(jì)，截 至2007年10月，渤海海域12個(gè)自營油田地層壓力平均下降3.76 MPa，特別是渤西油田群，地層壓力下降幅度最大，如歧口18－1油田，地層壓力下降幅度達(dá)15.6 MPa。分析認(rèn)為，由于地層壓力的下降和施工工藝的局部缺陷，導(dǎo)致油田作業(yè)（洗井、修井等）過程中工作液漏失，造成產(chǎn)能恢復(fù)期長，特別是對采取衰竭式開采油田的產(chǎn)量影響更為嚴(yán)重[3]。為了高效開發(fā)渤海自營油田，提高油田的采收率，針對油井作業(yè)后產(chǎn)能恢復(fù)周期長的問題，開展油井作業(yè)儲層保護(hù)措施研究顯得尤為緊迫。

研究認(rèn)為，在洗井和修井作業(yè)中，由于需要多次鋼絲投撈或提管柱操作，工序復(fù)雜，可能會使作業(yè)失敗，使得外來流體（洗井液、修井液）浸入地層與儲層接觸，導(dǎo)致儲層油氣流通道堵塞，儲層滲透性降低，造成對油氣儲層的損害[4－6]。目前國內(nèi)外許多油田都有了針對自身油田特點(diǎn)而開發(fā)和應(yīng)用的防污染機(jī)械措施[7]，例如南海西部油田關(guān)閉井下滑套防污染工藝采用Y型生產(chǎn)管柱，這種工藝目前主要存在投撈堵塞器失敗的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，由于每次開關(guān)滑套所需鋼絲次數(shù)較多，存在成本高、作業(yè)時(shí)間較長的缺點(diǎn)。目前國內(nèi)外還有采用各種形式的堵塞器、皮碗式洗井閥等工具來實(shí)施防污染工藝[8－9]，但這些工藝都存在著各種各樣的缺陷，很難滿足渤海自營油田的需要。因此，需要針對渤海自營油田開展新的儲層保護(hù)機(jī)械措施研究。

1 儲層保護(hù)機(jī)械措施工藝技術(shù)要求

目前渤海自營油田儲層保護(hù)機(jī)械措施有4種生產(chǎn)管柱（圖1），其中2種屬于普通生產(chǎn)管柱，另外2種屬于Y型生產(chǎn)管柱。生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)除滿足防止洗井液漏失污染地層的要求外，還要滿足正常生產(chǎn)的需要，同時(shí)還要為后期油井實(shí)施注入措施時(shí)提供注入通道。

普通生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)中關(guān)鍵的配套工具是無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥，因此所研制的新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥應(yīng)該具備以下3種功能：①在油井正常生產(chǎn)時(shí)，無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥處于開啟狀態(tài)；②當(dāng)油井停產(chǎn)、檢泵時(shí)，無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥自動(dòng)關(guān)閉；③如需進(jìn)行酸化施工作業(yè)時(shí)，當(dāng)注入壓力上升到一定值后，無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥酸化通道開啟直至酸化施工完成。而所研制的新型Y型生產(chǎn)管柱除了具備普通生產(chǎn)管柱的3個(gè)功能以外，還要保留測試通道，滿足油井測井作業(yè)要求。

圖1 渤海自營油田生產(chǎn)管柱示意圖

2 儲層保護(hù)機(jī)械措施工藝技術(shù)研究

2.1 新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥的研制

針對普通生產(chǎn)管柱，研制了新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥（圖2），該集成閥主要包括無阻生產(chǎn)系統(tǒng)和定壓注入系統(tǒng)，采用橋式通道，保證了無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥具有獨(dú)立的無阻生產(chǎn)通道和定壓注入通道，同時(shí)大小閥桿與各自閥座的密封完全采用金屬對金屬密封方式。

圖2 新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥

（1）無阻生產(chǎn)系統(tǒng)

新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥無阻生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖見圖3，紅色箭頭表示地層產(chǎn)液如何通過無阻生產(chǎn)系統(tǒng)。從圖3可以看出，地層產(chǎn)液從油層先進(jìn)入防污染閥的入口，然后穿過橋式通道的夾壁腔流入小閥桿處，由于閥桿上的小彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力非常小，因此地層產(chǎn)液可以輕易地推開小閥桿進(jìn)入油套環(huán)空。

圖3 新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥無阻生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖

（2）定壓注入系統(tǒng)

新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥的酸液定壓注入系統(tǒng)流程圖見圖4，其中綠色箭頭表示帶有一定壓力的酸液如何通過無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥進(jìn)入地層的。從圖4可以看出，酸液從油套環(huán)空先進(jìn)入到橋式通道中心管，然后進(jìn)入到大閥桿入口處，大閥桿在大彈簧壓力下與橋式通道實(shí)現(xiàn)密封。如果酸液壓力小于彈簧壓力，酸液將無法推開大閥桿進(jìn)入地層，從而實(shí)現(xiàn)防漏失洗井。如果酸液壓力大于彈簧壓力，酸液就可以推開大閥桿流經(jīng)無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥入口進(jìn)入地層，從而實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱施工。

整個(gè)井下無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥主要靠金屬件密封，具有流量面積大、性能穩(wěn)定以及壓力開啟后流量、流速和壓力比較穩(wěn)定的特點(diǎn)。

圖4 新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥定壓注入系統(tǒng)流程圖

2.2 井下防漏失新工藝的研制

常規(guī)的油井洗井前，需要通過鋼絲作業(yè)在油井管柱底部投入一堵塞器，關(guān)閉油層滑套來防止漏失，這種工藝有投撈堵塞器失敗的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本文提出的不需要鋼絲作業(yè)的井下防漏失新工藝是在Y型生產(chǎn)管柱的尾端設(shè)置一個(gè)單球閥，在油井頂部封隔器上方通過丟手方式設(shè)置一個(gè)新型井下開關(guān)來取代堵塞器（圖5）。

圖5 新型Y型生產(chǎn)管柱示意圖

3 新型生產(chǎn)管柱工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)

（1）新型普通生產(chǎn)管柱

新型普通生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)的工作原理：油井在生產(chǎn)完井時(shí)，先下一趟帶有無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥的丟手管柱，再下一趟常規(guī)潛油電泵生產(chǎn)管柱進(jìn)行正常生產(chǎn)，井下無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥單向?qū)?；要洗井或換管柱作業(yè)時(shí)，洗井壓力不足以打開酸化通道，不會漏失洗井液，可完成檢泵作業(yè)。生產(chǎn)期間如需要進(jìn)行酸化施工時(shí)，環(huán)空泵入前置液，當(dāng)壓力上升到設(shè)定值后，無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥的酸化通道開啟，維持壓力可進(jìn)行酸化操作，直至酸化施工完成。當(dāng)生產(chǎn)時(shí)，其酸化通道為關(guān)閉狀態(tài)。

新型普通生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)特點(diǎn)：①不需要鋼絲作業(yè)等輔助手段，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、防污染洗井、酸化等功能；實(shí)施成本相對較低、作業(yè)費(fèi)用較少；②可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱作業(yè)，金屬件密封性能良好；③新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥生產(chǎn)通道和注入通道獨(dú)立，作業(yè)穩(wěn)定，壓力控制準(zhǔn)確。

新型普通生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)指標(biāo)：適應(yīng)套管規(guī)格φ177.800～244.475 mm；適用井斜≤70°；生產(chǎn)開啟壓力≤0.01 MPa；注入開啟壓力5～13 MPa（可調(diào)節(jié)）；溫度等級120℃。

（2）新型Y型生產(chǎn)管柱

新型Y型生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)的工作原理（圖6）：油井在生產(chǎn)完井時(shí)，先將新型井下開關(guān)工具及井下管柱隨專用投撈工具下放到位，并起出投撈工具及上部管柱。將帶有電泵機(jī)組的生產(chǎn)對接管柱的末端連接新型開關(guān)配套開啟工具下井，隨Y型生產(chǎn)管柱的下放，已丟手的井下管柱與下入管柱對接上，Y型生產(chǎn)管柱的重量和位移使新型井下開關(guān)在壓力平衡后開啟，在以后的生產(chǎn)過程中這個(gè)開啟狀態(tài)始終保持，為油井提供生產(chǎn)通道、測試通道和酸化作業(yè)酸液的注入通道；油井修井作業(yè)時(shí)，從井口投入鋼球，堵塞單球閥，同時(shí)臨時(shí)封堵洗井液浸入地層的唯一通道，在洗井完成后上提生產(chǎn)對接管柱，新型井下開關(guān)靠彈簧的輔助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，徹底封堵洗井液浸入地層的唯一通道，直至下放完井管柱為止。

新型Y型生產(chǎn)管柱井儲層保護(hù)工藝技術(shù)特點(diǎn)：①不需要鋼絲作業(yè)等輔助手段，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、測試、防污染洗井、解堵劑注入等功能；實(shí)施成本相對較低、作業(yè)費(fèi)用較少；②井下開關(guān)隨生產(chǎn)管柱的上提（或下放）實(shí)現(xiàn)關(guān)閉（或開啟）的全自動(dòng)動(dòng)作；③具有自平衡功能，平衡孔當(dāng)量直徑φ62 mm，能實(shí)現(xiàn)活門壓差的瞬時(shí)平衡；④活門轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸設(shè)計(jì)了免受力結(jié)構(gòu)，使用壽命長。

圖6 新型Y型生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)原理示意圖

新型Y型生產(chǎn)管柱儲層保護(hù)工藝技術(shù)指標(biāo)：完井管柱最小內(nèi)通徑58.750 mm；適用井斜≤70°；壓力等級30 MPa；溫度等級120℃。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

實(shí)施新的儲層保護(hù)機(jī)械措施以來，獲得了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷完善了儲層保護(hù)工具，為儲層保護(hù)工具在渤海自營油田的全面使用奠定了基礎(chǔ)。

SZ36－1油田G10井2008年5月檢泵作業(yè)時(shí)由于井內(nèi)有新型普通生產(chǎn)管柱，本次作業(yè)無漏失，作業(yè)后含水恢復(fù)期僅為6 d（上次作業(yè)時(shí)間是2007年9月，當(dāng)時(shí)含水恢復(fù)期為22 d），儲層保護(hù)效果明顯。

SZ36－1油田G19井2008年1月洗井漏失量為580 m3，修井完成后，產(chǎn)能恢復(fù)期為8 d。該井2008年7月成功實(shí)施酸化作業(yè)，2008年10月改換螺桿泵生產(chǎn)，并下入新型井下Y型生產(chǎn)管柱，洗井漏失量僅為42 m3，產(chǎn)能恢復(fù)期為4 d，儲層保護(hù)效果較好。

5 結(jié)論

（1）針對渤海自營油田普通生產(chǎn)管柱和Y型生產(chǎn)管柱在油田作業(yè)中存在損害儲層物性的問題，研制了新型無阻生產(chǎn)定壓注入集成閥，提出了井下防漏失新工藝。

（2）SZ36－1油田作業(yè)實(shí)踐表明，新研究的油井作業(yè)儲層保護(hù)機(jī)械措施儲層保護(hù)效果顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Study and application of mechanical measure for reservoir protection during oil well operation in Bohai oilfield

Li Guichuan1Yang Jin2
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin，300452；2.Key Laboratory for Petroleum Engineering of the Ministry of Education，China University of Petroleum，Beijing，102249）

Based on studying the reservoir damage situation during oil well operation in Bohai oilfield and analyzing the default of mechanical measure at home and abroad，a new type of open flow and constant pressure fillup integrated valve is developed and the new technology of down hole leak protection is put forward.Oil field application of the mechanical measure shows that it mitigated the reservoir damage，shortened the water cut return period after oil well operation and gave the obvious reservoir protection effect.

Bohai oilfield；oil well operation；reservoir protection；open flow and constant pressure fillup integrated valve；new technology of leak protection down hole；filed application

李貴川，男，工程師，主要從事油田井下作業(yè)及HSE的研究工作。地址：天津市塘沽區(qū)501信箱渤海石油路688號海洋石油大廈B座（郵編：300452）。

2011－04－06改回日期：2011－06－26

（編輯：孫豐成）