新型沉砂洗井閥的研制與應(yīng)用

咸國旗，劉晉偉，孫金峰，肖 虎，朱岸昌

（1.勝利油田采油工藝研究院，山東東營 257000；2.勝利油田孤島采油廠，山東東營 257237）

新型沉砂洗井閥的研制與應(yīng)用

咸國旗1，劉晉偉1，孫金峰1，肖 虎2，朱岸昌2

（1.勝利油田采油工藝研究院，山東東營 257000；2.勝利油田孤島采油廠，山東東營 257237）

由于腐蝕結(jié)垢、地層出砂及聚合物返吐等原因，常規(guī)洗井閥會出現(xiàn)關(guān)閉不嚴甚至工作失效的問題，造成易出砂且地層壓力較高的井出現(xiàn)返砂極為嚴重的現(xiàn)象，極大地影響了分注井的注水有效率和層段合格率。通過對常規(guī)洗井閥進行優(yōu)化改進，解決閥球被埋而洗井洗不通、閥球坐不嚴而產(chǎn)生漏失等問題，提高了洗井閥的密封合格率，有助于延長分注有效期，提高分層注水開發(fā)效果。

沉砂洗井閥；密封；結(jié)構(gòu)

勝利油田注水井開井數(shù)為7 158口，分注井開井數(shù)為2 320口。洗井閥為分層注水管柱必備的工具之一，常規(guī)洗井閥與篩管、絲堵配套使用，連接到分層注水管柱的底部，可實現(xiàn)全井徹底洗井，較好地起到下井時減小分注管柱的下行阻力、封隔器坐封以及注水時保證整個管柱密封的作用。但是，常規(guī)洗井閥由于腐蝕結(jié)垢、地層出砂及聚合物返吐等原因會導(dǎo)致工作失效，極大地影響了注水有效率和層段合格率。根據(jù)以上問題，研制了新型沉砂洗井閥，通過現(xiàn)場試驗取得了較好的效果。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

新型沉砂洗井閥主要由上接頭、外套、錐體罩等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1） 坐封 向油管內(nèi)加壓，流體通過過流罩作用在閥球上，使其緊靠球座，達到油管內(nèi)密封，坐封封隔器。

2） 正常注水 注入水進入油管，底部由于新型沉砂洗井閥的作用達到密封，注入水則通過配水器進入地層。

3） 反洗井 洗井流體通過油、套環(huán)空到達新型沉砂洗井閥的底部，通過分流體達到閥球座的底部，推開閥球進入油管內(nèi)，井內(nèi)雜質(zhì)由于分流體的特殊結(jié)構(gòu)而沉降在下部的尾管內(nèi)，避免堵塞油管。

4） 停注 停注時，閥球在彈簧的作用下返回到球座內(nèi)時，油管內(nèi)密封，防止地層返吐的地層砂、聚合物等雜質(zhì)進入到油管內(nèi)使其堵塞。

圖1 新型沉砂洗井閥結(jié)構(gòu)

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 關(guān)鍵技術(shù)

新型沉砂洗井閥通過特定的定壓機構(gòu)和沉砂機構(gòu)，可以保證閥球的密封性能，克服閥球被埋的問題［1］。

3.1 定壓機構(gòu)的組成及原理

新型沉砂洗井閥的定壓機構(gòu)主要由錐體罩、彈簧、閥球和球座組成，如圖2。其主要原理是：當進行反洗井時，流體推動閥球壓縮彈簧使洗井通道打開；當洗井完畢時球閥在彈簧的作用下返回并緊貼球座，避免了井中雜質(zhì)或井斜的影響，保證了注水管柱的密封性［2-3］。

圖2 新型沉砂洗井閥的定壓機構(gòu)

3.2 沉砂機構(gòu)的組成及原理

新型沉砂洗井閥的沉砂機構(gòu)主要由過流罩和分流體組成，如圖3。洗井時，洗井液經(jīng)分流體的橋式洗井孔進入，推動閥球向上擠壓彈簧，再通過洗井出水孔沿油管向上進行洗井。停止洗井或注水時，油管內(nèi)的砂通過沉砂通道落入尾管，避免因底球被埋造成洗井不通的問題［4-7］。

圖3 新型沉砂洗井閥的沉砂機構(gòu)

4 室內(nèi)試驗

為了驗證新型沉砂閥的密封性能和克服水中雜質(zhì)堵塞的能力，進行了室內(nèi)試驗，其流程如圖4。

圖4 新型沉砂洗井閥的試驗流程

1） 密封性試驗 關(guān)閉套壓管線，打開油壓管線，向油壓管線注入油田污水使油壓表升至25 MPa，穩(wěn)壓5 min，看套壓表是否有讀數(shù)。使試驗裝置分別與地面成30°、60°、90°角重復(fù)上述試驗。試驗結(jié)果表明：在以上試驗角度下，套壓表都沒有讀數(shù)，說明由于定壓結(jié)構(gòu)的作用，新型沉砂洗井閥無論在多大的井斜情況下都具有較好的密封性。

2） 沉砂能力與洗井可靠性試驗 打開油壓管線，用平流泵從套壓管線注入油田污水，排量為2 m3／h，模擬返洗井，模擬時間為24 h，觀察套壓表的變化。模擬返洗井完畢后，關(guān)閉套壓管線，打開油壓管線，注入油田污水，檢查洗井閥的密封性。試驗結(jié)果表明：套壓表的讀數(shù)一直穩(wěn)定在1.0～1.5 MPa，模擬反洗井結(jié)束后，洗井閥的密封性仍然較好，表明該洗井閥具有較好的沉砂能力與洗井可靠性。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

新型沉砂洗井閥先后在勝采、東辛等采油廠進行了現(xiàn)場試驗和應(yīng)用，截止到2013-09，推廣應(yīng)用共計296井次，現(xiàn)場施工順利，管柱能夠順利下到位，封隔器坐封良好、反洗井順利，施工成功率達到100%，克服了斜井中管柱下井過程中閥球坐不嚴和出砂堵塞等問題。所有井次開注7 d內(nèi)首次測試，測試順利、洗井閥均無漏失現(xiàn)象，停注、卸壓、反洗井后仍能正常分注。

勝采ST3-4-626井是1口注聚井，注水管柱下入井65 d后，反洗井不通。分析原因是：水井停注時，殘留聚合物以及受注入水長期沖刷脫落的巖石顆粒、油泥砂等進入井筒，而洗井閥無沉砂機構(gòu)，致使雜物埋住閥球，直接導(dǎo)致洗井不通，因此考慮下入新型沉砂洗井閥。該洗井閥最大外徑90 mm，下井后反洗井通，洗井壓力1 MPa。目前，該水井已正常注水13個月，注水壓力14 MPa，反洗井仍然通暢，洗井壓力為1.2 MPa，說明該洗井閥仍然有效。

6 結(jié)論

1） 研制的新型沉砂洗井閥具有定壓機構(gòu)，可以克服由于水井中雜質(zhì)堵塞和井斜造成洗井閥密封不嚴的問題，延長注水管柱的壽命。

2） 該新型沉砂洗井閥具有特定的沉砂機構(gòu)，可以使注水管柱內(nèi)和油層返吐的雜質(zhì)沉降到尾管中，防止堵塞洗井閥。

［1］ 趙輝.注水井洗井工藝探討［J］.科技與企業(yè)，2013（16）：12-13.

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［3］ 羅英俊，萬仁溥.采油技術(shù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005：1045-1060.

［4］ 衛(wèi)秀分，劉偉.大慶油田機械分層注聚的研究及應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2007，14（4）：14-15.

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［7］ 剛振寶，衛(wèi)秀芬.大慶油田機械分層注水技術(shù)進展［J］.特種油氣藏，2006，13（5）：5-7.

Study and Application of New Type of Sand Flushing Valve

Conventional well washing valve is not tightly closed or even failure due to corrosion，scaling，formation sand and polymer flow-back.This result makes sand production and flow-back more serious，which greatly affected water injection efficiency and the section qualified rate for high formation pressure sandy wells.The conventional well washing valve and solved the problems of burial valve and leakage was improved.And it improved the qualified rate of well washing valve sealing，extended the injection period of validity，improved the water flood development effect of stratification and achieved good application results.

sand flushing valve；seal；structure

TE935

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.10.020

1001-3482（2014）10-0085-03

2014-04-29

咸國旗（1985-），男，山東安丘人，碩士，2011年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油田注水工藝技術(shù)研究，E-mail：1060869843＠qq.com。