海上油田斜井同心邊測邊調(diào)分注技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用*

王立蘋 羅昌華 楊萬有 程心平 王良杰 王現(xiàn)鋒 王 勝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司鉆采工程研究所)

海上油田斜井同心邊測邊調(diào)分注技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用*

王立蘋 羅昌華 楊萬有 程心平 王良杰 王現(xiàn)鋒 王 勝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司鉆采工程研究所)

針對海上油田斜井同心邊測邊調(diào)分注技術(shù)應(yīng)用中存在測調(diào)儀與測調(diào)工作筒對接成功率低、測調(diào)儀下井深度易發(fā)生誤判、測調(diào)儀開收臂操作位置受限等問題,對測調(diào)儀的外部尺寸、導(dǎo)向與防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、深度磁定位模塊、水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以及測調(diào)工作筒的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)、排砂機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。試驗(yàn)井試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,優(yōu)化改進(jìn)后的測調(diào)儀和測調(diào)工作筒對接成功率達(dá)95%以上,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性、可操作性和安全性,為斜井同心邊測邊調(diào)分注技術(shù)在海上油田的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了保障。

海上油田;斜井;同心邊測邊調(diào)分注技術(shù);測調(diào)儀;測調(diào)工作筒;優(yōu)化改進(jìn)

截至2013年1月底,斜井同心邊測邊調(diào)分注技術(shù)在渤海油田共計(jì)施工6井次27層,最大井斜達(dá)57°,最大井深達(dá)2 468.72m,表現(xiàn)出了對海上注水井分層配注具有較好的適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)了大部分注水井分層測試、調(diào)配的目標(biāo),基本上滿足了注水井地質(zhì)油藏設(shè)計(jì)要求[1-3]。但該技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中存在以下問題:①測調(diào)儀與測調(diào)工作筒對接成功率低(尤其當(dāng)井斜較大時(shí),其中2011年現(xiàn)場應(yīng)用4口井對接成功率只達(dá)到50%左右);②測調(diào)儀下井深度存在誤判,影響了工具下井操作上的準(zhǔn)確性(尤其當(dāng)井斜較大時(shí));③測調(diào)儀開收臂操作位置受限,影響了儀器全井靈活操作。為了使斜井同心邊測邊調(diào)技術(shù)更好地應(yīng)用于海上油田分層配注井,充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢,經(jīng)過充分調(diào)研分析[4-6],筆者對配套工具結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),并在試驗(yàn)井及現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用,結(jié)果表明新工具產(chǎn)品測調(diào)對接成功率均達(dá)95%以上。

1 測調(diào)儀與測調(diào)工作筒的優(yōu)化改進(jìn)

1.1 測調(diào)儀的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1)測調(diào)儀工具外部尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在保持測調(diào)儀功能、強(qiáng)度需求的基礎(chǔ)上,通過周密的強(qiáng)度計(jì)算與結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在有限的尺寸調(diào)節(jié)空間里使儀器外徑尺寸縮小2mm,從而加大工具在測調(diào)工作筒內(nèi)的靈活性,增強(qiáng)其在大斜度井對接的可靠性、安全性、可操作性,為邊測邊調(diào)聯(lián)作功能的實(shí)現(xiàn)在外部結(jié)構(gòu)上提供了條件[7-8]。

2)測調(diào)儀導(dǎo)向、防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。原測調(diào)儀的導(dǎo)向、防轉(zhuǎn)功能由一個(gè)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與測調(diào)工作筒導(dǎo)向筆尖軸向剖面在同一平面上,導(dǎo)向、防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)插入測調(diào)工作筒筆尖外部間隙時(shí)導(dǎo)向功能無法實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)儀其導(dǎo)向、防轉(zhuǎn)功能分別由各自機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),從而提高了導(dǎo)向的可靠性、可操作性。一方面,通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),新測調(diào)儀導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向開臂開度可控,從而解決了測調(diào)儀開、收臂操作位置受限影響儀器全井靈活操作的問題;另一方面,作為一個(gè)獨(dú)立單元執(zhí)行防轉(zhuǎn)功能,新測調(diào)儀防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度增大,可滿足現(xiàn)場調(diào)節(jié)力度大產(chǎn)生反作用力大的應(yīng)用需求,提高了新測調(diào)儀整體功能實(shí)現(xiàn)的安全性、現(xiàn)場適用性。優(yōu)化改進(jìn)前后測調(diào)儀結(jié)構(gòu)對比如圖1所示。

3)測調(diào)儀深度磁定位模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)儀在設(shè)計(jì)上增加了井深磁定位功能模塊,解決了測調(diào)儀下井深度存在判斷失誤或判斷誤差問題,提高了整個(gè)儀器下井深度的可知性、可控性,為測調(diào)儀現(xiàn)場操作執(zhí)行提供深度參考依據(jù),使儀器功能執(zhí)行操作更精準(zhǔn)。

圖1 優(yōu)化改進(jìn)前后測調(diào)儀實(shí)體工具結(jié)構(gòu)對比

4)測調(diào)儀水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場施工中,時(shí)常會出現(xiàn)測調(diào)儀水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)塊從結(jié)構(gòu)槽內(nèi)脫出的情況(圖2),直接造成測調(diào)儀工具串在管柱內(nèi)遇卡,無法進(jìn)行下一步施工操作。經(jīng)過認(rèn)真研究分析,確認(rèn)調(diào)節(jié)塊從槽內(nèi)脫落原因包括2個(gè)方面:一是結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)不合理,調(diào)節(jié)塊護(hù)耳長度較短,被壓帽壓住的長度較短,存在彈出的風(fēng)險(xiǎn);二是壓帽沒有鎖緊機(jī)構(gòu),當(dāng)壓帽發(fā)生轉(zhuǎn)動時(shí),螺紋后退留出空間,會造成調(diào)節(jié)塊從槽內(nèi)脫落。為此,對水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),增加調(diào)節(jié)塊護(hù)耳長度,在調(diào)節(jié)頭處增加防轉(zhuǎn)頂絲,如圖3所示。經(jīng)檢驗(yàn),優(yōu)化改進(jìn)后的水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)基本上可以規(guī)避上述情況的發(fā)生。

圖2 調(diào)節(jié)塊從槽內(nèi)脫落實(shí)物圖

圖3 優(yōu)化改進(jìn)后的水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 測調(diào)工作筒的優(yōu)化改進(jìn)

1)測調(diào)工作筒導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在具有原測調(diào)工作筒功能結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,新測調(diào)工作筒在動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)上作了優(yōu)化改進(jìn),導(dǎo)向筆尖結(jié)構(gòu)由原高、低雙峰斜向?qū)蚪Y(jié)構(gòu)(圖4a)優(yōu)化設(shè)計(jì)為平面定位、四點(diǎn)鎖定機(jī)構(gòu)(圖4b),定位面直接設(shè)計(jì)成臺階平面,只要測調(diào)儀定位爪處于伸開狀態(tài)(圖5),下放工具串就能確保儀器定位在臺階平面上,這樣新測調(diào)工作筒與新測調(diào)儀定位機(jī)構(gòu)能夠較好配合,定位可操作性強(qiáng),測調(diào)儀防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可順利滑到測調(diào)工作筒導(dǎo)向槽底執(zhí)行定位、防轉(zhuǎn)功能。

圖4 測調(diào)工作筒優(yōu)化改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)對比

圖5 測調(diào)儀定位爪實(shí)體結(jié)構(gòu)圖

2)測調(diào)工作筒扶正機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。測調(diào)儀調(diào)節(jié)測調(diào)工作筒水嘴時(shí)出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象,通過對起出工具本體觀察發(fā)現(xiàn)工作筒的調(diào)節(jié)套和本體內(nèi)壁存在金屬間深刻刮痕,這種情況產(chǎn)生的原因是井斜中可調(diào)滑套與本體是剛性接觸(圖6),為防止雜質(zhì)進(jìn)入其間隙,工件設(shè)計(jì)上采用一定精度配合裝配,這樣雖可防止雜質(zhì)的進(jìn)入,但當(dāng)工具調(diào)配層所處位置井斜較大時(shí),二者配合會產(chǎn)生卡、別現(xiàn)象,測調(diào)時(shí)會產(chǎn)生較大的摩擦,調(diào)節(jié)套對水嘴的調(diào)節(jié)會更加困難。為了能夠更好地滿足工具本身功能的需求,首先優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)滑套徑向尺寸,避免卡、別現(xiàn)象產(chǎn)生,在強(qiáng)度、功能符合需求的基礎(chǔ)上直徑縮小1mm;其次增加“O”型圈柔性扶正結(jié)構(gòu)(圖7),使扶正、擋砂功能更加可行、適用,增強(qiáng)工具本身的適應(yīng)性。

圖6 測調(diào)工作筒調(diào)節(jié)套和本體關(guān)系

圖7 測調(diào)工作筒調(diào)節(jié)套結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)

3)測調(diào)工作筒排砂機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)工作筒增加了排砂機(jī)構(gòu)(圖7),注水中即使有少量砂量沉積,也會通過此通道排出,使調(diào)節(jié)更加可靠、安全,增強(qiáng)調(diào)節(jié)的可操作性、安全性,優(yōu)化改進(jìn)后的工具更具適用性、科學(xué)性和可操作性。

2 試驗(yàn)井試驗(yàn)及現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 試驗(yàn)井試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)在井斜不超過60°條件下測調(diào)儀、測調(diào)工作筒井下對接成功率和測調(diào)可靠性與可操作性;檢驗(yàn)工具在有壓差、井斜條件下,水嘴調(diào)節(jié)的可靠性,水嘴能否順利實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉及任意調(diào)節(jié)狀態(tài);檢驗(yàn)工藝的可靠性,發(fā)現(xiàn)工具的不合理之處,為工藝完善及工具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供依據(jù),為邊測邊調(diào)聯(lián)作工藝技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)場提供應(yīng)用參考。另外,通過試驗(yàn)井試驗(yàn),檢驗(yàn)在井斜達(dá)到70°條件下借用注入流體輸送,測調(diào)儀、測調(diào)工作筒對接的操作性,若能順利對接,檢驗(yàn)水嘴開啟、關(guān)閉調(diào)節(jié)的成功率,對該技術(shù)應(yīng)用于井斜大于60°的井中的適應(yīng)性作深入了解,為下一步更大井斜井況工具產(chǎn)品研究做準(zhǔn)備。

試驗(yàn)井工況參數(shù):井深1 023m、井筒規(guī)格為φ244.475mm N80套管、最大井斜70°、造斜點(diǎn)200m、試驗(yàn)介質(zhì)為清水,工作溫度為地層溫度梯度。

試驗(yàn)結(jié)果:通過試驗(yàn)井四層位調(diào)配試驗(yàn),共調(diào)配對接27次,對接成功25次,最大井斜達(dá)70°,工具下入深度943.89m。在井斜小于60°的井中的對接成功率達(dá)95%以上。在井斜達(dá)70°條件下,借用注入流體輸送,測調(diào)儀與測調(diào)工作筒也可以對接調(diào)配,但由于受井斜影響工具下井困難。從試驗(yàn)結(jié)果來看,新測調(diào)工藝技術(shù)解決了原工具存在的問題,為該工藝技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了保障。

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)儀、測調(diào)工作筒在渤海NB新1-5井、NB23-X2313井共調(diào)配8層,最大井斜達(dá)57°,共對接測調(diào)86次,成功83次,成功率達(dá)96.5%。從優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)儀與測調(diào)工作筒現(xiàn)場應(yīng)用情況來看,新測調(diào)工藝技術(shù)在井斜小于60°的井中的對接測調(diào)成功率達(dá)95%以上,測調(diào)時(shí)效性好,測調(diào)準(zhǔn)確率高,表明該技術(shù)在海上油田可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

3 結(jié)論

通過對測調(diào)儀、測調(diào)工作筒的優(yōu)化改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了斜井同心測調(diào)分注技術(shù)測調(diào)一體化,提高了測試調(diào)配效率,縮短了測試及調(diào)配時(shí)間,解決了常規(guī)分層測調(diào)存在的問題,能夠更好地滿足油田注水開發(fā)精細(xì)化管理需要。試驗(yàn)井及現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,優(yōu)化改進(jìn)后的新測調(diào)工藝技術(shù)性能穩(wěn)定可靠,適應(yīng)性強(qiáng),可測調(diào)效率、測調(diào)準(zhǔn)確率和分層注水合格率高,能夠滿足現(xiàn)有分注井流量測調(diào)需要,可以解決復(fù)雜井況的分層調(diào)配與分注問題,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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Improvement and application of concentric tubingmeasuring and adjustment zonal water injection technology in inclined wells in offshore oilfields

Wang Liping Luo Changhua Yang Wanyou Cheng Xinping Wang Liangjie Wang Xianfeng Wang Sheng
(Drilling&Production Technology Research Institute of CNOOC Ener Tech-Drilling&Production Co., Tianjin,300452)

In the application of the concentric tubingmeasuring and adjusting zonal water injection technology in inclined wells in offshore field,the dockingsuccess rate between themeasuring and adjusting instrument andmandrel is low,the landing depth of the instrument is easy to bemistaken.The instrument open and close arm operatingposition is limited andso on,in view of which,manystructures are optimized,including the external dimensions,guide and anti-rotationmechanism,depthmagneticpositioningmodule,water nozzle adjustmentmechanism,themandrel guidemechanism,centralizingmechanism andsand dumpmechanism,etc.Well test and field application resultsshow that the optimizedmeasuring and adjusting instrument andmandrel have realized the dockingsuccess rate of over 95%,with high adaptability,operability andsafety, which haveprovided the guarantee for further application of this technology in offshore fields.

offshore field;inclined well;concentric tubingmeasuring and adjusting zonal water injection technology;measuring and adjusting instrument;measuring and adjustingmandrel;improvement and optimization

2013-10-28改回日期:2014-04-20

(編輯:孫豐成)

*“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“大斜度定向井可洗井分層注水工藝技術(shù)(編號:2011ZX05024-002-011)”部分研究成果。

王立蘋,女,高級工程師,1989年畢業(yè)于原大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè),現(xiàn)從事海上采油工藝研究工作。地址:天津市塘沽區(qū)海洋高新技術(shù)開發(fā)區(qū)洞庭一街科技發(fā)展中心2號樓(郵編:300457)。電話:022-66907208。E-mail:wanglp2@cnooc.com.cn。