大斜度井高壓分注工藝技術(shù)

沈　威，焦明遠(yuǎn)，陳　景，楊佰陽(yáng)，肖誠(chéng)誠(chéng)，董軍鋒，司光禮

(河南油田 石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽(yáng) 473132)*

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大斜度井高壓分注工藝技術(shù)

沈威，焦明遠(yuǎn)，陳景，楊佰陽(yáng)，肖誠(chéng)誠(chéng)，董軍鋒，司光禮

(河南油田 石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽(yáng) 473132)*

摘要：河南油田進(jìn)入特高含水期，綜合含水達(dá)到96%，儲(chǔ)層油水分布復(fù)雜。為提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，減少無(wú)效注水，針對(duì)不同區(qū)塊、不同井況開(kāi)展?jié)M足油田精細(xì)注水的研究。通過(guò)研究大斜度井高壓分注工藝管柱及配套工具，提高了注水管柱的整體耐壓性能，并通過(guò)管柱組配將配水器均置于直井段內(nèi)，投撈測(cè)試工藝與直井常規(guī)偏心配水的投撈測(cè)試工藝配套，解決了大斜度井投撈測(cè)試的難題，滿足了精細(xì)注水的需要。

關(guān)鍵詞：大斜度井；高壓；分注；測(cè)試

隨著河南油田進(jìn)入特高含水期，綜合含水達(dá)到96%，儲(chǔ)層油水分布復(fù)雜。為提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，減少無(wú)效注水，并針對(duì)不同區(qū)塊，不同井況開(kāi)展?jié)M足油田精細(xì)注水的研究。但隨著定向井和斜井的不斷增加，受井斜大、注水壓力高等因素的影響，導(dǎo)致斜井高壓分注的分層密封和投撈測(cè)試等問(wèn)題日益突出，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)細(xì)分注水[1-2]。

常規(guī)分注工藝技術(shù)適用井斜在30°以下(2 000 m以內(nèi))，投撈測(cè)試成功率90%左右；斜度在30°以上、45°以下、井深2 000 m以內(nèi)的井，投撈測(cè)試成功率50%左右；斜度在45°以上，常規(guī)分注工藝投撈測(cè)試無(wú)法實(shí)施，限制了大斜度井的分注。測(cè)試斜度在45°以上的井時(shí)，受摩擦力的影響，堵塞器常常投撈不到位、試井鋼絲拉斷次數(shù)多，需要放壓后投撈調(diào)配，反復(fù)工作才能實(shí)現(xiàn)分注。且隨著注水壓力的不斷提高，在正常的工作制度下難以實(shí)現(xiàn)高壓井的投撈測(cè)試工藝。

因此，需要開(kāi)展大斜度井高壓分注工藝技術(shù)的研究，滿足油田精細(xì)注水開(kāi)發(fā)的需求，為水驅(qū)區(qū)塊精細(xì)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1大斜度井高壓分注管柱及配套工具

1.1大斜度井高壓分注管柱

如圖1所示，大斜度井高壓分注管柱由?73 mm油管、?48.3 mm油管、插管密封器、大斜度井注水封隔器、橋式插管分流器、中部配水器、底部配水器、上部配水器、低傷害水力錨、連通閥、篩管、絲堵組成。

圖1　大斜度井高壓分注管柱

1)下入工序。①先下入絲堵+篩管+插管密封器+封隔器+連通閥+封隔器+水力錨+?73 mm油管；②下入底部插管密封小管+?48.3 mm油管+橋式插管分流器；③下入底部配水器+中部配水器+上部配水器+?73 mm油管，至設(shè)計(jì)位置。

2)工藝過(guò)程。①坐封：中間配水器投活嘴，上下配水器投死嘴通過(guò)油管打壓坐封；②打開(kāi)連通閥：升壓超過(guò)坐封壓力3～5 MPa后，連通閥打開(kāi)，管柱與地層連通；③注水：將死嘴堵塞器更換為活嘴堵塞器后，可對(duì)3個(gè)層位進(jìn)行注水。

3)工藝特點(diǎn)。通過(guò)管柱的組配形成了3個(gè)獨(dú)立的注水通道，包括上部配水器形成的上部通道，中部配水器及橋式插管分流器形成的中部通道，及底部配水器與插管密封器形成的下部通道。且3個(gè)配水器均在直井段內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)管柱直井段內(nèi)的投撈測(cè)試，有效地提高了大斜度井的投撈測(cè)試的成功率。通過(guò)低傷害水力錨錨定管柱，減少了對(duì)套管的損傷，保證了解封的可靠性。

1.2Y341-114型大斜度井注水封隔器

Y341-114型封隔器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要組成部分包括：反洗機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)、坐封機(jī)構(gòu)、解封機(jī)構(gòu)。

圖2斜井高壓注水封隔器

由于管柱采用插管結(jié)構(gòu)，?48.26 mm(1.9 英寸)油管(接箍外徑?55.9 mm)需要通過(guò)斜井高壓注水封隔器。因此，將封隔器的內(nèi)通徑設(shè)計(jì)為?62 mm，為保證封隔器的整體強(qiáng)度，通過(guò)減少活塞和膠筒徑向的截面積以增加壁厚。設(shè)計(jì)有雙極活塞結(jié)構(gòu)，保證坐封能力，并在膠筒的兩端硫化了肩部保護(hù)，提高膠筒的耐壓強(qiáng)度[3]。同時(shí)設(shè)計(jì)了壓差式反洗閥，其特點(diǎn)在于與油管連通面的面積大于與套管連通面的面積，因此當(dāng)油套平衡時(shí)，反洗閥仍能順利關(guān)閉，即在液柱的壓力下也能順利關(guān)閉。

Y341-114型封隔器主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑 114 mm；最小內(nèi)徑62 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.3FLQ-114型橋式插管分流器

FLQ-114型橋式插管分流器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由提掛短接、密封管、橋式接頭、分流器外管、密封短接組成。

圖3橋式插管分流器

橋式插管分流器是大斜度井高壓分注工藝管柱的核心部件，為大斜度井3層分注管柱提供分流通道，保證了配水器下在直井段或斜度較小的位置。同時(shí)，底部的雙層油管與橋式插管分流器的下端進(jìn)行連接。

設(shè)計(jì)的橋式插管分流器中心通道與底部配水器形成密封注入最下層，側(cè)面的通道與中部配水器形成密封注入中間層。其側(cè)面的通道截面積為中部配水器偏孔截面積的4倍，使液體過(guò)流時(shí)不產(chǎn)生節(jié)流壓差。主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑114 mm；最小內(nèi)徑28 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.4中部偏心配水器

中部偏心配水器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由上接頭、導(dǎo)向體、工作筒主體、下接頭、分流器外管、連接頭等組成。

圖4中部配水器

中部配水器的下接頭與底部配水器連接，形成底部過(guò)流通道，注入最下層，分流外管與橋式插管分流器連接，形成中部過(guò)流通道，注入第2層。主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑114 mm；最小內(nèi)徑46 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.5底部配水器

底部配水器的結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由扶正接頭、止動(dòng)外管、限位外管、密封插管、堵塞器總成等組成。堵塞器總成由打撈桿、投送接頭、凸輪、防堵塞外管、水嘴、密封接頭等組成。

圖5底部配水器

底部配水器為同心分注配水器，其中心為堵塞器總成。底部配水器的下端密封插管插入橋式插管分流器的中心通道內(nèi)，形成最下層注水通道。主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑56 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.6CGMF-90型插管密封器

CGMF-90型插管密封器的結(jié)構(gòu)如圖6所示，主要由限位接頭、外管接頭、密封內(nèi)管、內(nèi)管接頭等組成。

圖6CGMF-90型插管密封器

通過(guò)插管密封器密封底部的雙層油管環(huán)空，將雙層油管分隔為2個(gè)獨(dú)立的注入通道。插管密封是利用插管上密封元件與工作筒之間形鋼體配合形成的密封方式，具有密封效果好、抗磨損、使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑90 mm；最小內(nèi)徑26 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.7低傷害水力錨

低傷害水力錨的結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要由主體、錨牙、壓板、彈簧組成。

圖7　低傷害水力錨

隨著注水壓力的升高，水力錨的錨牙對(duì)套管的損傷逐漸增大，同時(shí)增加了斜井解封的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)的低傷害水力錨錨牙外面積S=1 962.5 mm2、內(nèi)面積S′=1 017.36 mm2，根據(jù)pS=p′S′，可以得出當(dāng)注水壓力提高至30 MPa時(shí)，其錨定力相當(dāng)于普通水力錨15 MPa的錨定力，這樣既減少了對(duì)套管的損傷，降低了解封的風(fēng)險(xiǎn)，又保證了管柱的可靠有效。主要技術(shù)參數(shù)為：最大外徑114 mm；最小內(nèi)徑50 mm；工作溫度150 ℃；工作壓差30 MPa。

2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

大斜度井高壓分注工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、中間井試驗(yàn)、油浸試驗(yàn)和試驗(yàn)改進(jìn)完善后，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具備現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的條件。為了試驗(yàn)工具、管柱以及大斜度井高壓分注技術(shù)的可靠性、適應(yīng)性。從2014年開(kāi)始，先后在雙河、下二門等油田的3口井開(kāi)展了大斜度井高壓分注工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，按照工藝要求，管柱組配下井過(guò)程順利，坐封良好，工藝一次成功率100%。到目前為止，累計(jì)增注7 000 m3、控制無(wú)效注水4 000 m3，使油層得到很好動(dòng)用，改善了開(kāi)發(fā)效果，滿足了大斜度井高壓分注的需要。

本文以張1109井為例說(shuō)明試驗(yàn)情況(如表1)，張1109井井斜53°，原為籠統(tǒng)注水，采用大斜度井高壓分注工藝管柱后，將三級(jí)配水器從置于井深1 900 m的位置，斜度為9°，常規(guī)的投撈測(cè)試工藝可以滿足三級(jí)配水器的投撈調(diào)配工作，投撈過(guò)程順利，通過(guò)分層流量測(cè)試，各層均達(dá)到配注要求。平均2～3個(gè)月將底部配水器的堵塞器撈出，洗井1次，洗井后，反洗閥關(guān)閉可靠，封隔器密封良好。該井的分注有效期已達(dá)到10個(gè)月，截止投稿日期繼續(xù)有效。

表1　張1109井試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3結(jié)論

1)大斜度井高壓分注工藝管柱3個(gè)配水器均在直井段內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)管柱直井段內(nèi)的投撈測(cè)試，有效地提高了大斜度井的投撈測(cè)試的成功率。并在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。

2)大斜度井高壓分注工藝管柱的底部配水器為同心配水器，雖然增加有沉砂通道，但仍然需要定期將底部配水器的堵塞器拔出，進(jìn)行反洗井，防止機(jī)雜、垢等雜質(zhì)沉積。因此需要進(jìn)一步的改進(jìn)管柱，將同心配水器改為偏心配水器。

參考文獻(xiàn)：

[1]張琪.采油工程原理及設(shè)計(jì)[M].北京：石油大學(xué)出版社，2000.

[2]萬(wàn)仁溥.采油工程手冊(cè)[K].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[3]羅漢生，余克讓．油田常用封隔器及井下工具手冊(cè)[K]．北京：石油工業(yè)出版社．1997.

Subsection Injection Technology of High Angle Well

SHEN Wei，JIAO Mingyuan，CHEN Jing，YANG Baiyang，XIAO Chengcheng，DONG Junfeng，SI Guangli

(ResearchInstituteofPetroleumEngineeringandTechnology，HenanOilfield，Nanyang473132China)

Abstract：In the period of higher water contain in Henan Oilfield，the total water contain is up to 96% and its reservoir becomes further complicated.In order to improve reservoir producing extent and reduce ineffective injection，the study of investigation was carried out for precise injection in different blocks and well-conditions.A study of separated layer injection in high angle well using processing strings and matching tools，the pressure performance of full length string was improved.And a water distributor was inter-placed in straight well section and fishing test tech was adopted in combination of regular eccentric water distribution tools and fishing test tech.The difficult problems of fishing in high angle well were solved and the requirement of precise injection was met.

Keywords：high angle well；high pressure；separated layer injection；test

中圖分類號(hào)：TE934.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.04.022

作者簡(jiǎn)介：沈威(1989-)，男，河南南陽(yáng)人，助工，主要從事機(jī)械采油工藝研究，E-mail：105573669@qq.com。

收稿日期：2015-10-15

文章編號(hào)：1001-3482(2016)04-0085-03