多層小卡距分注工藝研究與應(yīng)用

羅必林,王子建,于九政,申曉莉

(1.長(zhǎng)慶油田公司 油氣工藝研究院,西安710021;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,西安710021)

多層小卡距分注工藝研究與應(yīng)用

羅必林1,2,王子建1,2,于九政1,2,申曉莉1,2

(1.長(zhǎng)慶油田公司 油氣工藝研究院,西安710021;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,西安710021)

隨著長(zhǎng)慶油田精細(xì)分層注水試驗(yàn)的持續(xù)進(jìn)行,低滲透油藏油層細(xì)分層注水工藝技術(shù)還需進(jìn)一步提高。針對(duì)長(zhǎng)慶靖安油田“厚油層、層內(nèi)多小層”的油藏特點(diǎn),通過分注工藝優(yōu)化、工具研制及管柱組合優(yōu)化等,實(shí)現(xiàn)從籠統(tǒng)注水、2層分注模式向多層小卡距的分注模式轉(zhuǎn)化。改進(jìn)后的多層小卡距分注工藝成功實(shí)現(xiàn)了百米內(nèi)6級(jí)分注與更精細(xì)的分層,提高了低滲透油藏縱向多個(gè)小層的動(dòng)用程度,從技術(shù)上解決了分注井層數(shù)限制與油藏開發(fā)需求之間的矛盾。

分層注水;工藝;工具

長(zhǎng)慶油田現(xiàn)有注水井11 000余口,分注井約有3 000口,分注率為25.4%,主要以橋式偏心和常規(guī)偏心工藝為主,分別占總分注井?dāng)?shù)的45%和42%。分2層的注水工藝已經(jīng)規(guī)模應(yīng)用,占總分注井?dāng)?shù)的92%。在精細(xì)分層注水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中,開展了多級(jí)分注與小卡距分注工藝試驗(yàn)研究與配套工具研究,但是分注層數(shù)限制在3層之內(nèi),無法動(dòng)用多個(gè)小層,分注工藝適應(yīng)性還需進(jìn)一步提高。長(zhǎng)慶油田主要有侏羅系和三疊系兩大開發(fā)層系,侏羅系包括延7～延10,三疊系包括長(zhǎng)1～長(zhǎng)10油層,地質(zhì)上存在多層疊合現(xiàn)象,且單層內(nèi)存在多個(gè)小層,非均質(zhì)性強(qiáng)。因此,注水井的層間、層內(nèi)吸水差異大,造成了部分區(qū)塊水驅(qū)動(dòng)用程度低。隨著油田開發(fā)的深入,對(duì)精細(xì)分層注水工藝試驗(yàn)性、可靠性提出更高要求,需要有效發(fā)揮各小層生產(chǎn)潛力。

依據(jù)低滲透油藏非達(dá)西滲透理論,在一定的井網(wǎng)井距、壓力系統(tǒng)條件下,分注后,隨著層內(nèi)滲透率級(jí)差的減小,動(dòng)用層數(shù)增多,縱向動(dòng)用程度將明顯提高。因此,本文在精細(xì)分層注水技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目依托下,針對(duì)長(zhǎng)慶靖安油田“厚油層、層內(nèi)多小層”的油藏特點(diǎn)開展多層小卡距分注工藝研究,解決分注工藝在測(cè)試調(diào)配、封隔器坐封等問題。

1 分注工藝簡(jiǎn)介

1.1 主要工藝

長(zhǎng)慶油田主要的分注工藝有偏心分注工藝和橋式偏心分注工藝,分注工藝管柱如圖1所示。其中,偏心分注工藝管柱主要由Y341型封隔器、偏心配水器及球座等組成。

圖1 分層注水工藝管柱組合示意

分注原理:選好的配注層段下入分層注水管柱,利用封隔器將各層隔開,對(duì)要求配注的層段,在注水管柱的對(duì)應(yīng)位置上裝有偏心配水器,配水器的堵塞器內(nèi)裝有直徑大小不同的水嘴,利用水嘴節(jié)流作用,控制不同層段的注水量,從而達(dá)到非曾配注的目的。橋式偏心分注工藝主要針對(duì)偏心分注管柱在單層壓力、流量測(cè)試中存在的問題而研制,設(shè)計(jì)了橋式偏心配水器,通過在橋式偏心配水器的主通道內(nèi)投入測(cè)試密封段,即可實(shí)現(xiàn)各個(gè)小層的壓力與流量測(cè)試工作。該工藝實(shí)現(xiàn)了流量壓力單層直接測(cè)試,提高了測(cè)試精度[1]。

分注管柱下井前,工作人員需要根據(jù)地質(zhì)材料確定出封隔器卡距和配水器跨距。其中,封隔器卡距指的是兩個(gè)相鄰注水層之間的距離,即上油層下端與下油層上端之間的距離;配水器的跨距指的是相鄰兩級(jí)配水器之間的距離,即相鄰兩級(jí)堵塞器投撈間距。目前,長(zhǎng)慶油田分層注水時(shí),封隔器坐封距離需要大于5 m,測(cè)調(diào)投撈堵塞器間距需要大于7 m,否則無法實(shí)現(xiàn)封隔器坐封和堵塞器對(duì)接。

1.2 存在問題

偏心層注水工藝與橋式偏心分層注水工藝是長(zhǎng)慶油田控制地層注水量、提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度的一項(xiàng)有效措施。但是,分注工藝在測(cè)試調(diào)配、封隔器坐封等過程中存在3個(gè)方面的問題。

1) 機(jī)械對(duì)接精度低 分注井測(cè)試調(diào)配是分注工藝實(shí)施的關(guān)鍵,目前長(zhǎng)慶油田主要采用鋼絲作業(yè)來投放堵塞器。投撈堵塞器時(shí),利用電纜試井車的鋼絲投送流量測(cè)試調(diào)節(jié)儀入井,調(diào)節(jié)儀的打撈頭卡住堵塞器送至配水器的偏心孔,進(jìn)行流量測(cè)試與調(diào)節(jié),如圖2所示。測(cè)試結(jié)果實(shí)時(shí)反饋至地面控制儀,根據(jù)流量大小實(shí)時(shí)控制完成水嘴大小的調(diào)節(jié),控制注入層水量達(dá)到地質(zhì)配注要求[2]。偏心分注與橋式偏心分注的單層流量調(diào)配需要“測(cè)-撈-投-測(cè)”等反復(fù)作業(yè)工序,重復(fù)作業(yè)工作量大,存在投撈效率低和機(jī)械對(duì)接精度低問題。目前,長(zhǎng)慶油田橋式偏心鋼絲+電纜投撈工藝下的一次測(cè)調(diào)成功率≤50%;偏心鋼絲投撈工藝的一次測(cè)調(diào)成功率≤30%;調(diào)研的356口橋式偏心采出水回注井的一次測(cè)調(diào)成功率≤10%。由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出,鋼絲投撈堵塞器不能完全滿足多級(jí)分注需求。

2) 洗井排量壓力大 采用Y341型封隔器系列管柱進(jìn)行分注,當(dāng)封隔器級(jí)數(shù)達(dá)到3級(jí)以上時(shí),管柱上提解封力和洗井節(jié)流壓差大,后期起鉆風(fēng)險(xiǎn)大。管柱整體解封容易出現(xiàn)“拔不動(dòng)”現(xiàn)象;洗井排量和壓力達(dá)不到作業(yè)要求,不能滿足多級(jí)分注需求。

圖2 堵塞器在配水器中位置示意

3) 坐解封難度大 長(zhǎng)慶油田定向井占總井?dāng)?shù)90%以上,井斜集中在20～40°,最大井斜達(dá)到49°,如圖3所示,當(dāng)封隔器在斜井中坐封時(shí),作用應(yīng)力較直井坐封時(shí)發(fā)生變化,密封可靠性變差。多層細(xì)分后,封隔器坐封卡距縮小,相鄰配水器跨距縮小,在用的分注工藝無法準(zhǔn)確定位對(duì)接投撈,不能適應(yīng)多級(jí)分注需要。

圖3 定向井封隔器應(yīng)力云圖

2 多層小卡距分注工具

針對(duì)現(xiàn)有分注技術(shù)中存在的問題,本文從工具研制及管柱組合優(yōu)化入手,優(yōu)化形成多層小卡距分注工藝,用以解決分注測(cè)調(diào)機(jī)械對(duì)接精度問題、洗井排量壓力大問題以及定向井分注管柱長(zhǎng)效密封問題。

2.1 橋式同心配水器

橋式同心配水器采用可調(diào)水嘴和配水工作筒一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如圖4所示。該配水器從根本上解決堵塞器與配水器偏心孔對(duì)接精度低的問題,實(shí)現(xiàn)了中心通道測(cè)試調(diào)配,無需鋼絲投撈作業(yè)。與電動(dòng)直讀驗(yàn)封配合使用,可以實(shí)現(xiàn)水嘴流量連續(xù)調(diào)節(jié)和地面直讀可視作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)顯示,一次測(cè)調(diào)成功率90%以上。

圖4 橋式同心配水器

2.2 封隔器

Y344、K344型注水封隔器采用環(huán)空加壓方式解封,解決多層分注井起鉆拉力大、洗井困難的問題。其中,Y344型封隔器,如圖5所示,采用“硬+軟+硬”三膠筒組合,適用于坐封卡距>2 m的注水井中,具有密封性能、洗井功能可靠的優(yōu)勢(shì)。

圖5 Y344型注水封隔器

K344型注水封隔器采用長(zhǎng)膠筒結(jié)構(gòu),如圖6。適用于卡距≤2 m的注水井中,解決小卡距和多層細(xì)分井密封效果差、洗井及檢串難度大等技術(shù)難題。

圖6 新型K344型封隔器

2.3 測(cè)調(diào)工具

同心電動(dòng)井下測(cè)調(diào)儀采用動(dòng)力傳遞設(shè)計(jì)為同心連桿機(jī)構(gòu),集流量測(cè)試和水嘴調(diào)節(jié)于一體,實(shí)現(xiàn)測(cè)調(diào)同步,如圖7所示。儀器下井后可對(duì)任意層進(jìn)行調(diào)節(jié),一次下井即可完成全井測(cè)調(diào)任務(wù);儀器具備磁定位功能,可以準(zhǔn)確判斷配水器和封隔器位置,實(shí)現(xiàn)層內(nèi)多級(jí)小卡距條件下儀器準(zhǔn)確定位。

圖7 同心電動(dòng)井下測(cè)調(diào)儀

2.4 分注管柱

在各種工具的改進(jìn)與研制完成的基礎(chǔ)上,優(yōu)化完善分注管柱組合,形成多層小卡距分注工藝管柱,如圖8所示。

圖8 多層小卡距分注管柱示意

多層小卡距分注管柱主要有2種管柱形式:①Y344型封隔器+橋式同心配水器為主的分注管柱,主要應(yīng)用在分注層數(shù)≥3層、卡距大于2 m的多層分注井中;②K344型封隔器+橋式同心配水器為主的分注管柱,主用應(yīng)用于分注層數(shù)≥3層、卡距小于2 m的小卡距分注井中。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2011年以來,多層小卡距分注工藝在長(zhǎng)慶油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用200余口井次,實(shí)現(xiàn)了6層分注。根據(jù)統(tǒng)計(jì),多層小卡距井最大井深達(dá)到2 975 m,最大井斜為46.2°,測(cè)調(diào)時(shí)間控制在10 h,測(cè)調(diào)誤差為10%～15%。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況可以看出,多層小卡距分注工藝有效地解決了測(cè)調(diào)儀器機(jī)械對(duì)接精度低、洗井檢串難度大以及封隔器坐解封難度大的問題,具有分注層數(shù)多、測(cè)試精度和效率高的優(yōu)勢(shì),且能夠很好的適應(yīng)多層注水測(cè)調(diào)技術(shù)的發(fā)展。

靖安油田某區(qū)塊的L143-04A井,井深1 724.3 m,最大井斜26.09°,按照地質(zhì)要求,需要進(jìn)行6層分注,卡距由上向下依次為2、3、23、16、2 m?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施分注,采用K344型封隔器+橋式同心配水器為主的多層小卡距分注管柱組合,成功實(shí)施了6層分注。通過測(cè)試調(diào)配,各層配注量均控制在10 m3之內(nèi)。

如圖9所示,該井在78 m儲(chǔ)層厚度內(nèi)實(shí)施了6層橋式同心分注,注水層段由3層細(xì)分成為6層,吸水層數(shù)由4層增加到了6層,吸水厚度由28 m增加到了39 m,吸水剖面得到明顯改善。多層小卡距分層注水技術(shù)突破了分注技術(shù)界限,有效地緩解了分注井縱向剖面矛盾。

圖9 L143-04A井吸水剖面分注前后對(duì)比

4 結(jié)論

1) 采用新型Y344、K344型封隔器解決了分注井洗井排量壓力大及定向井分注管柱長(zhǎng)效密封問題,實(shí)現(xiàn)從籠統(tǒng)注水、2層分注模式向多層小卡距的分注模式轉(zhuǎn)化。

2) 創(chuàng)新發(fā)明了橋式同心配水器及配套同心電動(dòng)井下測(cè)調(diào)儀,不需要精確機(jī)械對(duì)接,實(shí)現(xiàn)中心通道作業(yè),增加了一定厚度油層內(nèi)的分注層數(shù),解決了分注井層數(shù)限制與油藏開發(fā)需求之間的矛盾。

3) 對(duì)比橋式偏心分注工藝,測(cè)調(diào)效率及精度大幅提高,降低了測(cè)試調(diào)配綜合成本。

4) 在長(zhǎng)慶靖安油田應(yīng)用效果較好,可把多層小卡距工藝推廣應(yīng)用到同類油田。

[1] 巨亞鋒,陳軍斌,李明.橋式偏心精細(xì)分注工藝及測(cè)調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2011(11):118-120.

[2] 曾亞勤,郭方元,巨亞鋒.CFD技術(shù)在防堵塞系列配水嘴設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2010,40(12):76-80.

Research and Application of the Multilayer Injection of Short-Location Well

LUO Bi-lin1,2,WANG Zi-jian1,2,YU Jiu-zheng1,2,SHEN Xiao-li1,2
(1.Oil and Gas Technology Research Institute,Changqing Oilfield Company,Xi’an 710021,China;2.National Engineering Laboratory for Exportion and Development of Low-permeability Oil and Gas Field,Xi’an 710021,China)

As the stratified waterflooding test of Changqing Oilfield Company goes further,the stratified water flooding technology of low-permeability oil reserves needs to be improved.According to characteristics of“thick oil layers with various mini-layers”of Changqing Jing’an Oilfield,technologies including layered water injection optimization,tool development and tube string combination optimization are used to fulfill non-stratified waterflooding and transformation from two-layer water injection into multilayer short-location injection mode.The improved multilayer short-location water injection successfully achieves 6-stage multilayer injection capacity within 100 m depth and finer stratification,improving the longitudinal producing level of multiple mini oil layers in the low-permeability oil reserves.This solves the technological contradiction between the number of multilayer injection well layers and demand on oil reserves exploration.

separate layer water injection;technology;tool

TE934.103

B

1001-3482(2014)02-0061-05

2013-08-15

中石油科研開發(fā)項(xiàng)目“長(zhǎng)慶油田精細(xì)分層注水工藝技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)”(1202-5)

羅必林(1983-),男,江蘇江都人,2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東),主要從事提高采收率技術(shù)研究,E-mail:lbl_cq@petrochina.com.cn。