淺談分層注水工藝管柱存在問題及防治措施

李發(fā)旺(長慶油田分公司超低滲透油藏第二項目部 甘肅 慶城 745100)

分層注水工藝是一種常見的采油技術，在油田開發(fā)中應用分層注水技術可以對地層能量進行補充，并提高低滲透油藏剩余油的采收率[1]。在分層注水中所采用的工藝管柱是影響油田開發(fā)效益的重要因素，因此在實際工作中要明確工藝管柱存在的問題，并同時采取一定的防治措施。本文結(jié)合實踐工作經(jīng)驗對分層注水管柱的相關問題進行了探討，旨在促進采油工業(yè)的發(fā)展。

一、分層注水工藝管柱存在的問題

1.封隔器存在的問題

封隔器是分層注水管柱中的重要組成部分，封隔器存在的問題主要包括以下兩種：（1）目前常用的封隔器包括Y 341封隔器及K 344封隔器，在油井注水壓力發(fā)生大幅度波動的情況下，就會導致Y 341封隔器中的膠筒上下蠕動，在蠕動狀態(tài)下，丁氰橡膠膠筒的塑性增加、彈性減小，因此會致使膠筒發(fā)生嚴重磨損現(xiàn)象。K 344封隔器中的膠筒難以承受不同層間巨大的壓差，在層間壓差的剪力作用下膠筒極容易出現(xiàn)破裂問題，當膠筒破裂時其密封性也會受到影響，并由此導致密封失效及層間竄通。（2）“鎖爪”為目前常見的膠筒坐封鎖緊形式，在鎖爪形式的作用下鎖緊機構(gòu)后退距可達2 mm～6 mm，后退距的存在可造成膠筒松弛、密封漏失，甚至可能出現(xiàn)完全解封的不良狀況[2]。此外，在坐封后注水壓差會導致膠筒肩部凸出間隙，因此密封性能會降低；當膠筒肩部凸出時還會導致套筒內(nèi)壁與膠筒之間的接觸力降低，在膠筒無法與套管內(nèi)壁實現(xiàn)有效接觸的情況下就會出現(xiàn)耐壓下降、錯封、密封失效、自動解封、串封及中途坐封等問題。

2.配水器存在的問題

分層注水工藝管柱中的配水器主要包括偏心配水器及空心配水器兩種，配水器的主要作用在于根據(jù)油井各層段實際情況注入不同的水量，由于注水量不一致，配水嘴的直徑也不相同。（1）空心配水器的水量發(fā)生變化時可對配水嘴性能產(chǎn)生影響，導致配水嘴出現(xiàn)嚴重刺壞現(xiàn)象。另外，配水器中的定壓彈簧容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，芯子膠圈也容易發(fā)生滑落問題，在這樣的情況下高速水流可能會將節(jié)流閥沖出溝槽，并由此導致配水器無法繼續(xù)工作。（2）如在工藝管柱中使用偏心配水器，則當管柱因結(jié)垢或腐蝕而導致空間變小時，堵塞器容易出現(xiàn)無法順利投進或撈出的問題[3]。在油井生產(chǎn)中通常將固定水嘴安裝在偏心配水器中，如此一來就會給水嘴的調(diào)換工作帶來一定的難度，如需要測量流量及對堵塞器進行反復投撈等。由于更換水嘴的過程較為復雜且通常需要作業(yè)人員進行高強度勞動，因此在配注過程中也容易引起其他問題。

3.其他常見問題

分層注水工藝管柱中存在的其他常見問題包括以下幾種：（1）油管腐蝕及結(jié)垢問題。油管內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象后將會引起內(nèi)徑變小、配水器及油管堵塞問題，而油管腐蝕后則容易出現(xiàn)穿孔，進而引起洗井不通、無法成功打撈及測試遇阻等問題。（2）管柱蠕動。當管柱受力情況發(fā)生改變時，管柱就會出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象，進而導致分注失效或解封問題。（3）高溫高壓分層注水問題。在利用分層注水工藝管柱對高溫高壓且埋深較大的油藏進行開采時，難以保證分層注水的有效性，這主要是因為在高溫高壓及埋深大的油藏條件會導致管柱承壓能力不斷降低。例如，當井深＞4500 m時，堵塞器難以投勞成功；在高溫高壓條件下需要封隔器的耐壓差為35M Pa～50 M Pa，耐溫150℃，而目前常用的封隔器膠筒的耐壓差及耐溫性能難以滿足長期注水要求。

二、分層注水工藝管柱存在問題的防治措施分析

1.應用新型工藝管柱

根據(jù)油田生產(chǎn)實際情況選用新型工藝管柱是有效解決目前工藝管柱常見問題的有效途徑。在選用新型工藝管柱的過程中應注意遵循以下原則：（1）管柱中的膠筒應具有較強的抗剪切能力、耐溫性能、耐腐蝕及耐壓能力，同時在肩部安裝有特殊的保護裝置，避免肩部凸出時對封隔器的密封性能造成影響[4]。（2）當工藝管柱坐封后，確保封隔器當中的膠筒繼續(xù)受到壓縮作用力，從而使封隔過程不受到工作壓差的影響。（3）鎖緊機構(gòu)應位于封隔器上部，從而有效保護鎖緊機構(gòu)，避免鎖緊機構(gòu)受注水壓力變化或波動的影響，從而有效減輕管柱蠕動。

2.現(xiàn)場應用實例

為了解決注水管柱中常見的問題，則可以將新型懸掛分層注水管柱應用到油田的實際生產(chǎn)工作當中。（1）懸掛式注水管柱采用了CZK 344-115I I I型封隔器及Y 342型封隔器，采用的配水器為普通空心式配水器及ZJK軌道配水器。Y 342型封隔器與Y 341型封隔器的結(jié)構(gòu)原理相似，與Y 341型封隔器不同的是，Y342型封隔器的解封方式為旋轉(zhuǎn)式，耐溫范圍為120℃～150℃，工作壓力≤35M Pa。此外，CZK 344-115III型封隔器的密封部件分為自密封部件與膨脹密封部件兩個部分，因此可以實現(xiàn)雙重密封，在正常工作狀態(tài)下可承受的壓差范圍為15M Pa～30 M Pa。在某油田的25口注水井中應用懸掛式注水管柱后，有效注水量增加了35677.3 m3，生產(chǎn)時間平均為153.8 d；井深為2534.5m～3641.8 m，注水壓力為6 M Pa～14M Pa。

結(jié)束語

綜上所述，分層注水能夠在石油開采過程中起到非常重要的作用，所以應從分層注水管柱入手，進一步優(yōu)化分層注水工藝。在對工藝管柱技術進行優(yōu)化的過程中應充分重視防治封隔器、配水器中存在的問題，并注意提高管柱的耐腐蝕性及耐壓性。此外，在應用注水管柱時應及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進行技術優(yōu)化，從而為注水的順利實施提供有利條件。

[1]張國輝,李建軍.技術開路制度保障大港油田采油三廠實現(xiàn)注水井調(diào)剖調(diào)驅(qū)降本增效[J].中國石油和化工,2011(5):23.

[2]崔傳智,姜華,段杰宏,楊勇,王建.基于層間均衡驅(qū)替的分層注水井層間合理配注方法[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(5):94-96.

[3]白敬妍.淺析水井多級細分與淺調(diào)剖措施在杏九區(qū)西部精細分層注水試驗區(qū)應用效果[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2014(7):186.

[4]許琳,張春生,耿燕飛,向茜云.分層注水測試異常井分析——以大慶油田杏北開發(fā)區(qū)為例[J].長江大學學報(自然版),2011,8(6):65-67.