水平井實(shí)時(shí)測(cè)控精細(xì)分層采油工藝技術(shù)

摘要：針對(duì)目前水驅(qū)區(qū)塊多層油井面臨水淹、水竄、底水錐進(jìn)的跡象和油田精細(xì)精確分層注水、分層采油的需要，研制了一套適合海上多層采油井精確控制各層流量的工藝管柱。整套工藝管柱包括液控分層開關(guān)為核心的液控管線穿越系列工具，主要包括側(cè)過線纜錨定器、液控封隔器、液控分層開關(guān)、多路控制器、液控安全接頭以及其他輔助工具等。該分層采油工藝管柱利用安裝在管柱中的流量、壓力傳感器等儀器測(cè)量的參數(shù)，不斷地進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化，通過地面控制井下分層開關(guān)或滑套，對(duì)油層進(jìn)行選擇性開采的控制系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)3井次的應(yīng)用效果表明，水平井實(shí)時(shí)測(cè)控分層采油工藝具有很好的智能效果，為油水井進(jìn)行精細(xì)精確分層采注提供了一個(gè)指導(dǎo)方向，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水平井 精細(xì) 測(cè)控 分層 采油工藝

中圖分類號(hào)：TE24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0079-02

隨著埕島油田注水工作的全面深入和提液強(qiáng)度的增加，目前整個(gè)區(qū)塊已進(jìn)入中高含水階段，層間矛盾將更加突出。隨著含水上升，埕島油田館陶組油藏的出砂將日趨嚴(yán)重，井下機(jī)采系統(tǒng)工作條件變壞，故障率增加，免修期縮短，同時(shí)還給集輸系統(tǒng)造成更大壓力，這與油田精細(xì)精確分層注水、分層采油的目標(biāo)是背道而馳的，更是高速強(qiáng)采提高油井采收率的短命海上平臺(tái)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此如何加強(qiáng)對(duì)油井的監(jiān)測(cè)，強(qiáng)化油層管理，有效提高各砂層組的采收率、提高開發(fā)效率是我們亟待解決的課題。為此，筆者所在課題組對(duì)海上水平井實(shí)時(shí)測(cè)試并實(shí)時(shí)控制各油水層采收率技術(shù)方面進(jìn)行了研究，研制了一套適合海上多層采油水平井精確控制各層流量的工藝管柱，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用，取得了理想效果。

1 技術(shù)分析

1.1 工藝原理

水平井實(shí)時(shí)測(cè)控精細(xì)分層采油工藝管柱下在斜井或水平井油層井段套管內(nèi)（圖1），是利用多管穿越封隔器，結(jié)合測(cè)試裝置和液控開關(guān)實(shí)現(xiàn)各油層流量控制開采的一種技術(shù)。該管柱設(shè)計(jì)了穿越液控管線的系列特種工具：多管穿越封隔器實(shí)現(xiàn)對(duì)各油層的分隔，同時(shí)為液控開關(guān)和測(cè)試裝置的線纜提供穿越通道；側(cè)過線纜的機(jī)械錨對(duì)管柱進(jìn)行錨定，同時(shí)也為控制開關(guān)和測(cè)試裝置的線纜提供穿越通道。各層對(duì)應(yīng)的測(cè)試裝置可以對(duì)正在生產(chǎn)的層位進(jìn)行壓力和流量測(cè)試，液控開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)該油層生產(chǎn)通道的開啟和關(guān)閉。

1.2 施工工藝

水平井實(shí)時(shí)測(cè)控精細(xì)分層采油工藝主要包括選井原則、井筒準(zhǔn)備、下測(cè)控采管柱等。

1.2.1 選井原則

（1）油層間距大于3m的直井、斜井或水平井；（2）油層分段開采層數(shù)≤3；（3）分層段套管未嚴(yán)重變形。

1.2.2 井筒準(zhǔn)備

首先起出原井采油管柱，然后進(jìn)行通井、刮管和洗井作業(yè)。

通井：下通井管柱帶通井規(guī)通井至井底。刮管：起出后，下套管刮管器至人工井底，在封隔器坐封位置上下5m處，反復(fù)刮削3～5次；洗井：洗井液徹底洗井2周以上，洗出井內(nèi)污物及雜質(zhì)，至替出液干凈為止。這樣可防止套變等現(xiàn)象，便于管柱的下入和有效坐封。

1.2.3 下測(cè)控采管柱

按設(shè)計(jì)要求，測(cè)控采管柱組成由下到上依次為：絲堵+扶正器+液控開關(guān)+測(cè)試裝置+多管穿越封隔器+油管+液控開關(guān)+測(cè)試裝置+多管穿越封隔器+油管+液控開關(guān)+測(cè)試裝置+多路控制器+扶正器+安全接頭+側(cè)過線纜錨定器+電泵+扶正器+油管（圖1）。測(cè)控采管柱下入要求操作平緩，各級(jí)封隔器及測(cè)量、控制管線的安裝牢固嚴(yán)密，下放緩慢，防止損壞膠筒，擠壓管線變形或斷裂。

1.2.4 坐封坐錨

封隔器坐封：測(cè)控采管柱下到設(shè)計(jì)位置后，在地面通過換位液控管線對(duì)多路控制器打壓使油路通向最下方的多管穿越封隔器液缸，再對(duì)打壓液控管線加壓10、16和20MPa，各穩(wěn)壓5min，確保該封隔器坐封良好。接著通過換位液控管線對(duì)多路控制器打壓使油路通向上方的多管穿越封隔器液缸，再對(duì)打壓液控管線加壓10、16和20MPa，各穩(wěn)壓5min，同樣確保該封隔器坐封良好。液控開關(guān)關(guān)閉：封隔器坐封后，在地面通過換位液控管線對(duì)多路控制器打壓使油路分別通向各油層液控開關(guān)，再對(duì)打壓液控管線加壓8、12和16MPa，各穩(wěn)壓5min，確保各液控開關(guān)可靠關(guān)閉。側(cè)過線纜錨定器錨定套管：各油層液控開關(guān)都關(guān)閉后，油管內(nèi)加壓8、10和12MPa，各穩(wěn)壓5min，確保側(cè)過線纜錨定器錨定套管內(nèi)壁。

1.2.5 測(cè)試與控制

井口各種設(shè)備安裝好后，地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過光纜接收井下各油層測(cè)試裝置的溫度、壓力和流量信號(hào)，系統(tǒng)判斷分析后，發(fā)出信號(hào)給地面控制裝置控制換位液控管線加壓，使多路控制器中油路換位至需要控制的油層液控開關(guān)，對(duì)打壓液控管線卸壓或加壓之一定壓力，控制該液控開關(guān)通道大小，實(shí)現(xiàn)油層開采流量精確控制。

1.2.6 施工注意事項(xiàng)

①必須按設(shè)計(jì)提前準(zhǔn)備好井下工具、測(cè)試系統(tǒng)和控制裝置，不合格的器材堅(jiān)決不上現(xiàn)場(chǎng)。②起下管柱要平穩(wěn)，每根油管均要安裝液控管線保護(hù)器，確保液控管線和光纜在井下安全。③封隔器坐封位置避開套管接箍，管柱坐封坐錨后嚴(yán)禁上提，以防損壞套管內(nèi)壁和封隔器解封。

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

該精細(xì)分層采油工藝管柱中多孔穿越封隔器、側(cè)過線纜液壓油管錨、多管穿越井口密封器等工具的應(yīng)用保障了該工藝管柱在大斜段、水平段的成功坐封和密封；配套的多路控制器既減輕了液控管線數(shù)量，又能保證封隔器和液控開關(guān)的功能使用。所有配套工具井下耐溫160℃，耐壓50MPa，整體系統(tǒng)無故障運(yùn)行時(shí)間≥2年。適應(yīng)目前大多數(shù)直井、斜井、水平井精細(xì)分層開采需求。

2 實(shí)施井例

2009年，我們課題組在某油田GO-x-x井實(shí)施應(yīng)用了該項(xiàng)實(shí)時(shí)測(cè)控精細(xì)分采工藝技術(shù)。

2.1 井例基本數(shù)據(jù)

該井套管下深1497.51m，內(nèi)徑157.08m，采油井段1354.9～1374.2m，為3層，層間距為12.5m、53.1m，油層基本不出砂，套管無變形，滿足選井要求。

2.2 施工設(shè)計(jì)及要求

根據(jù)甲方要求，對(duì)該井實(shí)施封上層，對(duì)下兩油層進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控分層采油工藝設(shè)計(jì)，完井施工設(shè)計(jì)管柱如圖2。其中重點(diǎn)施工要求設(shè)計(jì)如下：

2.2.1 通井：調(diào)整井架對(duì)正井口，下油管帶外徑152mm通井刮管一體化工具通井至1400m，大排量反洗井至出口潔凈，起出通井刮管管柱。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《通井、刮削套管作業(yè)規(guī)程》SY/T5587.5-93。

2.2.2 刮管：用7in刮管器刮至井底，在1280～1290m井段、1340～1350m井段、1370～1390m井段反復(fù)刮屑5次。洗井2周，至返出液目測(cè)干凈為止。

2.2.3 下生產(chǎn)完井管柱：按完井管柱設(shè)計(jì)圖配好管柱，平穩(wěn)下入（速度不大于10根/h），將液控管線與液控開關(guān)、封隔器連接，將傳感器與光纜連接，液控管線和光纜隨油管柱一同下入，利用橡膠保護(hù)器做好光纜和管線的固定。液控管線及光纜穿越封隔器，接懸掛器，管線從套管側(cè)翼閘門穿出，安裝井口穿越器。

2.3 實(shí)施效果

該井應(yīng)用該工藝技術(shù)后，及時(shí)測(cè)出了兩油層段的壓力、流量和溫度等參數(shù)，通過地面液控設(shè)備對(duì)油層液控開關(guān)進(jìn)行控制，有效實(shí)現(xiàn)了該井兩油層的平衡開采，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。此后，在該油田某區(qū)塊其他2口水平井進(jìn)行了實(shí)時(shí)測(cè)控分層采油工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，均成功開采出原來不能經(jīng)濟(jì)開采的儲(chǔ)量，有效率達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。同時(shí)為這3口井各油層的實(shí)時(shí)測(cè)量并即時(shí)調(diào)節(jié)開采量的控制提供了地面設(shè)備，初步取得了智能開發(fā)平衡開采的目標(biāo)。該工藝的成功實(shí)施為多油層水平井精細(xì)開發(fā)，平衡開采各層系提供了一條有效路徑。

3 結(jié)語

（1）水平井精細(xì)分層采油工藝技術(shù)的實(shí)踐證明，該技術(shù)可以更好了解油藏及油藏內(nèi)的油、氣、水流，控制不同油層，進(jìn)行優(yōu)化開采，減少采出水流或氣流，降低生產(chǎn)的無效電耗、水處理費(fèi)用以及注水費(fèi)用，改善區(qū)塊注水開發(fā)效果。（2）可以控制不同油層產(chǎn)量或控制分支井，從而減少井網(wǎng)的布井?dāng)?shù)目，利于減少地面設(shè)備及其操作費(fèi)用。（3）免去卡水、換層或?qū)娱g調(diào)整、生產(chǎn)測(cè)試等作業(yè)費(fèi)用，在海上油田的應(yīng)用效益就更加明顯。

參考文獻(xiàn)

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