油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具應(yīng)用

吳海　王龍軍　張偉東　張寧

摘 要：對現(xiàn)場技術(shù)工況和行業(yè)發(fā)展進(jìn)行分析，兼顧地下流體壓力、溫度、含水、流量等信息的準(zhǔn)確性采集并配合動態(tài)經(jīng)濟(jì)的分層配產(chǎn)一體化工具。研發(fā)得到了圓柱形的存儲式分層配產(chǎn)工具標(biāo)準(zhǔn)扣工作筒，尺寸根據(jù)井況定制，需要和封隔器配合使用。儀器與油管連接，可以進(jìn)行一定程度的彎曲，并在各個(gè)產(chǎn)液層安裝儀器，各層間用封隔器分開，實(shí)現(xiàn)單層產(chǎn)液測試。應(yīng)用得出：該工具綜合提高堵水成功率，實(shí)現(xiàn)具體層位的便攜式調(diào)整，在常規(guī)堵水工藝幫助下提升生產(chǎn)判別能力，解決歷史遺留問題;綜合控制各層流壓，達(dá)到中長期生產(chǎn)動態(tài)調(diào)整，充分發(fā)揮地層剩余壓力，便于油水井動態(tài)變化調(diào)整;規(guī)避判斷高含水層，合理配產(chǎn)，緩解了平面矛盾。

關(guān)鍵詞：油田;采收率;分層配產(chǎn);效果分析

中圖分類號：TE242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2022）05-0104-04

Application of multi-level storage layered production allocation tool in oilfield

Abstract： This paper? analysis of the field technical conditions and industry development to collect the accurate information of underground fluid pressure， temperature， water content， flow rate and so on， and cooperate with the dynamic economy hierarchical production allocation integrated tool. Through the research and development， the cylindrical storage layered production allocation tool standard buckle working cylinder is obtained， and its size can be customized according to the well conditions， while needs to be used with packer. When the instrument is connected with the tubing， it can be bent to a certain extent， and the instrument is installed in each production layer. The packer is used to separate each layer to realize the single layer liquid production test. The application shows that the tool comprehensively improves the success rate of water shutoff， realizes the portable adjustment of specific layers， enhances the production discrimination ability with the help of conventional water plugging technology， and solves the problems left over by history; comprehensively controls the flow pressure of each layer to achieve medium and long-term production dynamic adjustment， gives full play to the formation residual pressure， and facilitates the dynamic change adjustment of oil and water wells; avoids judging the high aquifer， reasonably allocates the production and alleviates the plane contradiction.

Key words： oilfield;recovery factor;layered production allocation;effect analysis

石油天然氣的勘探開發(fā)需要建立在一定經(jīng)濟(jì)利益之上的。而石油作為國家戰(zhàn)略資源和工業(yè)的血液必須保持一定供給[1]。我國70%原油依賴進(jìn)口，如何在低油價(jià)常態(tài)化和疫情低迷經(jīng)濟(jì)前提下進(jìn)行降本增效是各大油田研究的主觀方向[2]。在采油工程領(lǐng)域，進(jìn)行三次采油的配套工具研發(fā)能解決我國大多數(shù)油田高含水、低采收率的問題。本文基于注水開發(fā)中所涉及的層間矛盾判斷不利、地層壓力數(shù)據(jù)不清、分層配產(chǎn)井下作業(yè)成本高等現(xiàn)實(shí)問題提出油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具的研發(fā)思路。提升行業(yè)引領(lǐng)力[3-4]。

采油測井儀器在近80年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了從機(jī)械測井、半自動測井到自動化測井的發(fā)展歷程[5]?，F(xiàn)代采用測井儀器在解決油氣礦產(chǎn)勘探、開采、工程檢測等問題的能力越來越強(qiáng)。隨著傳感技術(shù)和電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們在測井儀器開發(fā)中，突破了常規(guī)電纜測井的思維而采用存儲式儀器解決一些困難條件下的測井問題，目前國內(nèi)外公司開發(fā)的生產(chǎn)測井儀器無一例外，既有常規(guī)電纜式又有存儲式的“雙制式”測井儀[6-7]。根據(jù)室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)論驗(yàn)證了存儲式分層配產(chǎn)工作筒性能的可靠性，對比有纜式工作筒，存儲式工作筒具有體積小、功耗低、成本低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

1 分層配產(chǎn)工程意義

隨著我國傳統(tǒng)老區(qū)油氣田勘探開發(fā)，大多采油廠已經(jīng)進(jìn)入三次采油階段，在大慶、勝利、克拉瑪依等大型油田都相繼出現(xiàn)了產(chǎn)量衰減，采收率降低的情況[8]。在油價(jià)較低，開采成本持續(xù)攀高的當(dāng)下，急需能兼顧地下流體壓力、溫度、含水、流量等信息的準(zhǔn)確性采集并配合動態(tài)經(jīng)濟(jì)的分層配產(chǎn)一體化工具。而存儲式分層配產(chǎn)工作筒的研制與開發(fā)就是最佳解決方案[9]。收集當(dāng)前石油天然氣領(lǐng)域，多參數(shù)產(chǎn)液剖面測試儀、井下智能采油開關(guān)、存儲式找水儀等采油井測試方面的多種常用儀器，在原理清晰前提下進(jìn)行存儲式分層配產(chǎn)工作筒的主要技術(shù)優(yōu)勢對比，如表1所示。

傳統(tǒng)工具在套管變形、不明井況以及斜井工況下不能工作，甚至出現(xiàn)儀器卡井、落物等復(fù)雜故障。所以運(yùn)用一體化多級存儲式分層配產(chǎn)工作筒能在一次性井下作業(yè)前提下和油管、封隔器等工具連接式下入，在自動化數(shù)據(jù)幫助下實(shí)現(xiàn)井下油嘴的動態(tài)開關(guān)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)測試本層恢復(fù)壓，提高單井采收率。

2 儀器研發(fā)

存儲式分層配產(chǎn)工具主要外觀為圓柱形標(biāo)準(zhǔn)扣工作筒，其尺寸能根據(jù)井況定制。但是需要和封隔器配合使用。儀器與油管連接，可以進(jìn)行一定程度的彎曲，并在各個(gè)產(chǎn)液層安裝儀器，各層間用封隔器分開，實(shí)現(xiàn)單層產(chǎn)液測試。預(yù)先設(shè)置好采樣間隔與油嘴開關(guān)時(shí)間表，在儀器油嘴打開時(shí)，測量單產(chǎn)液層的流量、含水、管內(nèi)、管外壓力、溫度等參數(shù)，完成產(chǎn)液測試后儀器油嘴關(guān)閉，測試單層恢復(fù)壓。儀器使用電池供電，數(shù)據(jù)通過硬件存儲，可選電纜指揮。但通常是將測試的數(shù)據(jù)存儲在儀器內(nèi)部，待測試完成后取出儀器，在電腦上進(jìn)行回放分析。

3 應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用上，油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具在不同區(qū)塊使用效果和情況不同，現(xiàn)在某油田多個(gè)采油廠進(jìn)行大規(guī)模部署，已運(yùn)用153井次。其中開啟方式有壓電控制開關(guān)分層配產(chǎn)方式、預(yù)置電纜多級流量控制方式、過環(huán)空測調(diào)控一體化分層配產(chǎn)形式。實(shí)現(xiàn)了單井平均日降液25.86 m3，平均單井增油0.44 t，含水率下降明顯。具體運(yùn)用優(yōu)勢如下：

（1）綜合提高堵水成功率，實(shí)現(xiàn)了具體層位的便攜式調(diào)整，在常規(guī)堵水工藝幫助下提升生產(chǎn)判別能力，解決歷史遺留問題如表2所示。現(xiàn)對研究區(qū)杏X井堵水多次調(diào)整情況進(jìn)行比對。

通過表2可以看出，堵水2、4層后液量及含水明顯下降。并且測定得出不同1～4層的出力狀況，幫助調(diào)剖調(diào)水。通過數(shù)據(jù)可以得出4小層出液量最大，產(chǎn)液量高達(dá)30.9 t/d，但含水液高達(dá)98.26%。在封堵其他層位后測定4小層生產(chǎn)壓力達(dá)3.56 MPa，生產(chǎn)憋壓情況適中。而單獨(dú)關(guān)閉4小層，開啟1～3小層后，4小層壓力可達(dá)12.32 MPa，與單獨(dú)開啟狀態(tài)時(shí)相差8.76 MPa，與全部層位打開時(shí)的4.91 MPa相差7.41 MPa。由此可見，井下多級存儲式分層配產(chǎn)工具密封性能良好，配產(chǎn)工作合理，能充分適應(yīng)不同井況下的綜合要求。

（2）綜合控制各層流壓，達(dá)到中長期生產(chǎn)動態(tài)調(diào)整，充分發(fā)揮地層剩余壓力，便于油水井動態(tài)變化調(diào)整，如表3所示。

對杏9井區(qū)獨(dú)立斷層分割的低產(chǎn)井進(jìn)行統(tǒng)一工具措施作業(yè)，并進(jìn)行分層配產(chǎn)。通過已知數(shù)據(jù)可得：第2、第4小層含水率最高分別達(dá)到95.6%和98.1%，而開啟3小層后全井產(chǎn)油高達(dá)1.41 t/d，含水率僅為81.9%，判定4小層排采條件最佳。在進(jìn)行各層位壓力比對后，可見4小層單獨(dú)開啟時(shí)壓力高達(dá)4.88 MPa而單獨(dú)憋壓時(shí)進(jìn)行3小層配產(chǎn)時(shí)4小層可憋壓至11.35 MPa，更能反映4小層地層剩余壓力大，增產(chǎn)潛力高。后續(xù)可以進(jìn)行不同層位的間歇性配產(chǎn)以至于降低含水百分率，最大化進(jìn)行開采。而通過油水界面的預(yù)測，可以將不同層位的年度壓力數(shù)據(jù)和含水百分比進(jìn)行類比分析，將油水井的作用率和連通程度進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)則化運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)分層配產(chǎn)工具的輔助性測控?cái)?shù)據(jù)收集。當(dāng)前研究區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了自動化部署，充分收集數(shù)據(jù)傳輸至大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及采及用。

（3）規(guī)避判斷高含水層，合理配產(chǎn)，緩解平面矛盾。原始的調(diào)剖調(diào)參手段過于單一，大多運(yùn)用較為原始的油水界面估算法和年度壓力測試進(jìn)行單一摸索，準(zhǔn)確度低，井下作業(yè)下封隔器成本高。所以運(yùn)用分層配產(chǎn)工具結(jié)合傳統(tǒng)的阻抗式含水率儀在電控方式下完成油管內(nèi)單卡集流含水?dāng)?shù)據(jù)測試，能提高施工時(shí)效，降低數(shù)據(jù)誤差。將含水情況進(jìn)行3%誤差下的校準(zhǔn)，達(dá)到動態(tài)調(diào)控的目的。例如在研究區(qū)杏9-3-131井組中多維導(dǎo)向下的數(shù)據(jù)不能直接證明幾口井層位的連通情況，更不能判定滲透流道規(guī)模。而通過多級存儲式分層配產(chǎn)工具可以清晰的得出杏9-丁4-126井與采取細(xì)分措施水井杏 9-3-131井層位對應(yīng)情況如圖1所示。單口油井的鄰邊三口水井連通數(shù)據(jù)能充分得出小層1、3為主要注水通道，流到驅(qū)替方向明顯。而小層2、4因?yàn)榱鞯懒魉俸头较虻牟煌?，判定為主要產(chǎn)液層。通過數(shù)據(jù)報(bào)表的判定，結(jié)合前文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步斷定下步綜合調(diào)控措施如下：①核算第3小層含水最低（81.9%），全開壓力4.81 MPa。生產(chǎn)時(shí)采取充分開啟的舉措，對應(yīng)進(jìn)行提水作業(yè);②核算第4小層綜合產(chǎn)液量（12.4 t/d）和含水量最高（98.1%），所以該小層需要進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，對應(yīng)的注水層段展示不變，但需要長效數(shù)據(jù)監(jiān)控;③剩余的小層1、2在產(chǎn)量合規(guī)前提下進(jìn)行臨時(shí)性封堵，確保地層壓力彈性保存，為后續(xù)的能量接替做好準(zhǔn)備。

通過現(xiàn)場不同工況下的測試運(yùn)用，綜合判定存儲式分層配產(chǎn)工作筒是集井下采油開關(guān)與存儲式找水儀于一體，能實(shí)現(xiàn)油嘴開度調(diào)節(jié)、防砂處理、準(zhǔn)確的測量流量以及含水，并能測試內(nèi)外壓力實(shí)現(xiàn)驗(yàn)封功能、并能測量溫度信息。油嘴開關(guān)既能通過時(shí)序進(jìn)行控制也可以通過打壓脈沖進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)用戶不同的需求。在測試過程中將所有數(shù)據(jù)存儲在儀器內(nèi)部，待測試完成后取出儀器，將測量數(shù)據(jù)在電腦上進(jìn)行回放進(jìn)行結(jié)果分析，對井況以及相應(yīng)的信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確掌握。

4 結(jié)語

（1）在實(shí)際應(yīng)用上，油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具能大大縮短井下作業(yè)進(jìn)行層位調(diào)整的誤工時(shí)間。綜合提高堵水成功率，實(shí)現(xiàn)了具體層位的便攜式調(diào)整，在常規(guī)堵水工藝幫助下提升生產(chǎn)判別能力，解決歷史遺留問題;綜合控制各層流壓，達(dá)到中長期生產(chǎn)動態(tài)調(diào)整，充分發(fā)揮地層剩余壓力，便于油水井動態(tài)變化調(diào)整;規(guī)避判斷高含水層，合理配產(chǎn)，緩解了平面矛盾;

（2）在復(fù)雜井況下長時(shí)間使用可能存在以下不足：若砂卡可能會影響活塞運(yùn)動和流量的測量帶來不確定因素;為了提高注水開發(fā)效益，實(shí)現(xiàn)精細(xì)注水，擬對注水區(qū)域開展分層產(chǎn)液試驗(yàn)，通過存儲式分層配產(chǎn)工作筒，連接油管與封隔器實(shí)現(xiàn)油井分層產(chǎn)液的流量、含水、溫度、管內(nèi)外壓力的有效測試。通過時(shí)序定時(shí)或壓力脈沖控制油嘴開關(guān)操作來實(shí)現(xiàn)分層采油。當(dāng)油嘴關(guān)閉后可測量地層恢復(fù)壓力。存儲式分層配產(chǎn)工作筒采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，集成產(chǎn)液測試與油嘴開關(guān)為一體，實(shí)現(xiàn)分層產(chǎn)液的精確測量同時(shí)可實(shí)現(xiàn)分層配產(chǎn)，可以有效提高產(chǎn)液效率，降低成本。

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收稿日期：2021-05-11;修回日期：2022-04-20

作者簡介：吳 海（1986-），男，本科，工程師，主要從事油田開發(fā)注水研究工作;E-mail：mma0405@sina.com。