長(zhǎng)慶油田帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱

劉江波，白小佩，王效明，劉明，任國(guó)富

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安710021；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710021）

0 引言

長(zhǎng)慶油田屬超低滲致密油藏，主要采用超前注水方式開(kāi)發(fā)，受地層滲透率、水質(zhì)等因素的影響，大部分注水井注水壓力高。常規(guī)檢串作業(yè)前，作業(yè)井需停注并放噴泄壓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，部分井泄壓時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1 個(gè)月，放空水量高達(dá)3 000 m3左右，既浪費(fèi)能源、污染環(huán)境，又破壞注采平衡［1-4］。近年來(lái)，長(zhǎng)慶油田引進(jìn)了注水井帶壓作業(yè)技術(shù)，對(duì)高壓注水井實(shí)施不放噴不泄壓起下管柱作業(yè)。但由于常規(guī)分層注水管柱僅能夠?qū)崿F(xiàn)正常注水，設(shè)計(jì)有配水器、封隔器等小通徑井下工具，未考慮帶壓作業(yè)的需求，因而起下鉆前需多次投送油管堵塞器分段封堵油管，存在施工工藝復(fù)雜、封堵成功率低、投送不到位等諸多問(wèn)題［5-15］。為此，設(shè)計(jì)了帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱，并研制了配套工具。

1 帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱（以偏心分層注水工藝一封兩配為例）自下而上依次為：絲堵+篩管+雙作用凡爾+預(yù)置工作筒+油管+偏心配水器+油管+Y341封隔器+油管+偏心配水器+油管至井口，管柱結(jié)構(gòu)如圖1所示［16］。

1.2 工作原理

帶壓作業(yè)下鉆時(shí)，配水器安裝死堵，雙作用凡爾封堵油管防噴（見(jiàn)圖1a）；完鉆后，從油管加壓，正常坐封Y341 封隔器后，當(dāng)油套壓差達(dá)4～5 MPa 時(shí)，雙作用凡爾換向，配水器更換水嘴，可進(jìn)行正常注水和反洗井（見(jiàn)圖1b）；需要再次作業(yè)時(shí)，配水器再次更換死堵，投放與預(yù)置工作筒配套的油管堵塞器或常規(guī)油管堵塞器封堵油管，實(shí)現(xiàn)全程帶壓作業(yè)（見(jiàn)圖1c）。

圖1 帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱

1.3 工藝特點(diǎn)

帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱具有以下特點(diǎn)：

1）管柱底部設(shè)計(jì)了雙作用凡爾，下鉆時(shí)可有效封堵油管，減少投送油管堵塞器的工序。

2）坐封封隔器過(guò)程中，雙作用凡爾既可從密封防噴轉(zhuǎn)換成單向凡爾實(shí)現(xiàn)正常注水，還能配合反洗井等作業(yè)，不增加多余工序。

3）管柱中設(shè)計(jì)了預(yù)置工作筒，將過(guò)小孔（φ46 mm）封堵常規(guī)油管（φ62 mm）的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為只需封堵預(yù)置工作筒內(nèi)徑即可，極大減小了油管堵塞器的設(shè)計(jì)難度。再次作業(yè)前投送配套小直徑堵塞器封堵封隔器、配水器以下油管，為再次帶壓作業(yè)提供了便利條件。

4）該管柱不僅適用于帶壓作業(yè)完井，同樣適用于常規(guī)放噴作業(yè)完井，只需將雙作用凡爾密封桿去掉。

目前，分層注水工藝管柱已獲得中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（ZL201020579935.7）。

2 配套工具

2.1 雙作用凡爾

雙作用凡爾結(jié)構(gòu)如圖2所示。帶壓作業(yè)下鉆時(shí)，密封桿封堵油管，阻止管柱下井過(guò)程中水從管柱內(nèi)噴出；完鉆后，從油管內(nèi)注水打壓，油套壓差達(dá)到4～5 MPa時(shí)，剪釘剪斷，密封桿落入篩管底部，鋼球坐到球座上，雙作用凡爾的功能從防噴轉(zhuǎn)換成單向凡爾，滿(mǎn)足分注和反洗井的要求。

雙作用凡爾總長(zhǎng)413 mm，最大外徑90 mm，換向壓差4～5 MPa，工作壓差35 MPa，工作溫度90 ℃，兩端螺紋連接φ73 mm TBG，適用于最大井斜45°。

目前，新型的多功能雙作用凡爾已獲得中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（ZL2009202412079.2）。

圖2 雙作用凡爾結(jié)構(gòu)示意

2.2 預(yù)置工作筒及配套堵塞器

預(yù)置工作筒及配套堵塞器結(jié)構(gòu)如圖3所示。下鉆時(shí)管柱上安裝預(yù)置工作筒； 再次帶壓作業(yè)前從井口自由投放配套堵塞器，鎖塊防上頂，臺(tái)肩定位，彈簧釋放，實(shí)現(xiàn)預(yù)密封，依靠井底壓差壓縮膠筒，實(shí)現(xiàn)可靠封堵；帶壓作業(yè)起出油管后，利用配套解封工具從預(yù)置工作筒底部插入，將鎖塊強(qiáng)制壓入工作筒密封段后，即可從上部將堵塞器順利撈出。

預(yù)置工作筒總長(zhǎng)413 mm，最大外徑90 mm，內(nèi)徑40 mm，兩端螺紋連接φ73 mm TBG，配套堵塞器總長(zhǎng)560 mm，最大外徑42 mm，膠筒外徑38 mm，工作壓差35 MPa，工作溫度90 ℃，適用于最大井斜45°。

目前，帶壓作業(yè)預(yù)置式油管堵塞器已獲得中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)（ZL200920246804.4）。

圖3 預(yù)置工作筒及配套堵塞器

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

2009—2011 年，長(zhǎng)慶油田106 口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱，施工成功率100%，取得了良好的效果。與常規(guī)分層注水工藝管柱帶壓作業(yè)相比，平均單井占井時(shí)間從18.3 d 減少至13.9 d，平均單井泄水量由809.2 m3減少至23.1 m3，累計(jì)減少放水量8.3×104m3； 平均單井節(jié)約堵塞工具及投堵施工費(fèi)用2萬(wàn)元，累計(jì)節(jié)約費(fèi)用212 萬(wàn)元。

以D80-55 井為例，該井2009年5月26日進(jìn)行了注水井帶壓作業(yè)施工，下鉆前井口壓力為13.8 MPa，完井管柱自下而上依次為： 絲堵+篩管+雙作用凡爾+預(yù)置工作筒+1 根油管+偏心配水器+3 根油管+Y341封隔器+3 根油管+偏心配水器+油管至井口。在帶壓作業(yè)下鉆過(guò)程中，密封可靠，下鉆至預(yù)定位置后安裝注水井口，用水泥車(chē)從油管加壓，15 MPa 時(shí)封隔器坐封，18 MPa 時(shí)雙作用凡爾順利換向，調(diào)配后正常注水；在檢串周期內(nèi)共實(shí)施調(diào)配12 次，反洗井10 次，均能正常配合施工作業(yè)。2012年6月12日該井再次實(shí)施帶壓作業(yè)，將偏心配水器水嘴撈出更換為死堵，從井口將與預(yù)置工作筒配套的小直徑堵塞器自由投入油管內(nèi)，封堵成功，作業(yè)過(guò)程中堵塞器均密封良好。該井第2 次帶壓作業(yè)占井時(shí)間較前次減少4 d，減少油管堵塞器投堵2次，節(jié)約成本2 萬(wàn)元，其中工具費(fèi)用1.1 萬(wàn)元、投送施工費(fèi)用0.9 萬(wàn)元。

4 結(jié)論

1）帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱既解決了帶壓下鉆油管封堵問(wèn)題，又能為再次帶壓作業(yè)封堵油管提供便利條件。

2）帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱解決了常規(guī)油管堵塞器不能有效封堵封隔器、配水器以下油管的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全程帶壓作業(yè)。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明，帶壓作業(yè)分層注水工藝管柱提高了施工效率，節(jié)約了施工費(fèi)用，具有良好的實(shí)用性和推廣前景。

［1］楊貴興，王松麒，張艷紅，等.帶壓作業(yè)技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2011，39（增刊1）：59-61.

［2］孫永明，李迪洋.帶壓作業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展淺析［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2011，21（6）：78-79.

［3］宋守權(quán)，張曉燕，陳國(guó)強(qiáng)，等.水井帶壓作業(yè)的研究與應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2007，33（8）：158-159.

［4］霍丙新，劉成延，江阿明.不壓井防噴帶壓作業(yè)裝置在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2009，37（6）：81-83.

［5］韓承騁，陳雷，孟康，等.橋式偏心分層注水水嘴選配方法研究［J］.斷塊油氣田，2013，20（5）：659-662.

［6］齊德山，吳建朝，于鑫，等.分層注水工藝管柱存在問(wèn)題分析及防治［J］.斷塊油氣田，2002，9（2）：83-85.

［7］侯光東，韓靜靜.長(zhǎng)慶油田三疊系特低滲儲(chǔ)層分層注水技術(shù)研究［J］.斷塊油氣田，2008，15（2）：110-112.

［8］耿海濤，肖國(guó)華，宋顯民，等.同心測(cè)調(diào)一體分注技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2013，20（3）：406-408.

［9］古小紅，母健民，石俊生，等.普光高含硫氣井環(huán)空帶壓風(fēng)險(xiǎn)診斷與治理［J］.斷塊油氣田，2013，20（5）：663-666.

［10］魏斌.油水井帶壓作業(yè)油管驗(yàn)管堵塞器的研制及應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2010，38（12）：63-65.

［11］巨亞鋒，陳軍斌，張安康，等.注水井可投撈堵塞器［J］.石油機(jī)械，2010，38（10）：82-84.

［12］祝井崗，喬莉.分層注水井暫堵活塞裝置［J］.石油機(jī)械，1998，26（5）：34，55.

［13］張立新，呂瑋，董建國(guó)，等.洗井閥堵塞器的研究與應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2010，38（5）：64-65.

［14］王俊奇，宋志強(qiáng)，張樹(shù)斌，等.改進(jìn)型油管堵塞器在高壓注水井中的應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2010，38（2）：46-48.

［15］唐建代，楊宏，陳偉，等.測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)測(cè)試分層注水工藝及在青海油田的應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2013，27（1）：106-108.

［16］李明，王治國(guó)，朱蕾.橋式偏心分層注水技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究［J］.石油機(jī)械，2010，39（10）：66-70.