三元復合驅偏心雙層管多層分注技術研究

周萬富，楊志剛，王 晶，王海龍，韓 宇

(大慶油田有限責任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

三元復合驅偏心雙層管多層分注技術研究

周萬富，楊志剛，王 晶，王海龍，韓 宇

(大慶油田有限責任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

針對單管分注工藝無法解決層間壓差大于2 MPa井的分注問題，研制了偏心雙層管封隔器、偏心雙層管配注器、井下堵塞器、地面壓力調(diào)節(jié)器及分子質量調(diào)節(jié)器等配套裝置，形成了三元復合驅偏心雙層管多層分注技術。根據(jù)油層滲透率將油層劃分為高滲透、低滲透2組油層，利用偏心雙層管封隔器和偏心雙層管配注器可形成井下獨立的2個注入通道，通過使用地面壓力調(diào)節(jié)器，解決了高、低滲透層注入壓力差異大的問題；通過地面相對分子質量調(diào)節(jié)器，解決了相同三元液相對分子質量無法適用高、低滲透率的問題；通過更換井下堵塞器，可實現(xiàn)某一油層的分組變換。室內(nèi)試驗及現(xiàn)場應用結果表明：流量70 m3/d時，該技術分子量調(diào)節(jié)上限為50%，節(jié)流壓差最大可達3.0 MPa，油層動用程度明顯提高。該技術為提高低滲透油層動用程度提供了技術保障。

分層配注；三元復合驅；偏心雙層管分注；壓力調(diào)節(jié)器；相對分子質量調(diào)節(jié)器

1990年初，大慶油田開始研究三元復合驅技術的驅油機理，并于1994年進行了先導性礦場試驗[1]。為進一步提高三元復合驅油層動用程度，研制了三元單管分層注入工藝，可以滿足節(jié)流壓差小于2 MPa井的分注需求。但隨著三元復合驅驅替對象轉為層間差異更大的二類、三類油層，現(xiàn)有的分注技術很難滿足層間矛盾突出、油層層數(shù)多和滲透率級別跨越大的井的分注需要[2-4]。因此，研究了三元復合驅偏心雙層管多層分注技術，不同滲透率級差的油層采用雙層管分組注入，通過井下裝置控制2組油層配注量及相對分子質量。根據(jù)現(xiàn)場三元復合驅注入井數(shù)據(jù)，將全井劃分為高滲透、低滲透2組油層，基本可實現(xiàn)均衡注入[5]。通過油層組劃分，緩解高、低滲透層的層間矛盾，改善注入剖面，提高驅替效果；同時，在剖面反轉后還可實現(xiàn)不動管柱的快速分組調(diào)整。該技術可取消井下流量調(diào)配，節(jié)省測試工作量及設備投入費用，在增加少量油管投資的情況下，可獲得較好的經(jīng)濟效益。

1 工藝原理

偏心雙層管多層分注工藝，地面采用單層管結構，地下采用雙層管分注結構[6]，根據(jù)滲透率級差將各相互間隔的小層分成高滲透率、低滲透率2組，分別通過內(nèi)外雙層管進行注入，如圖1所示。通過對油層組進行劃分，可以大幅度降低層間矛盾，另外，由于地面采用的是“單井單泵”方式進行三元液注入，為更好地解決三元液配注量、分子量與油層滲透率的匹配關系問題，在地面裝置選擇上，對應高滲透層段使用壓力調(diào)節(jié)器，對應低滲透層段使用相對分子質量調(diào)節(jié)器，通過分子量與壓力的雙重控制解決三元液與地層滲透率的匹配關系。

圖1 偏心雙層管多層分注技術工藝原理

2 技術特點

1) 采用地面單泵注入，不需要改造地面設備、管網(wǎng)。

2) 相對分子質量調(diào)節(jié)器及壓力調(diào)節(jié)器安裝在地面，可在地面直接調(diào)節(jié)相對分子質量及分層注入量，控制簡便、讀取直觀。

3) 測調(diào)周期根據(jù)需要靈活控制，及時掌握分注狀況并做出相應調(diào)節(jié)，保證分注效果。

4) 節(jié)省分層測調(diào)和測試儀器等設備購置費用。

3 工藝結構

三元復合驅偏心雙層管多層分注管柱主要由井下分注層管柱和地面控制系統(tǒng)兩部分組成[7-8]。井下分注層管柱部分主要由?50.8 mm(2英寸)油管、?76.2 mm(3英寸)油管、偏心雙層管封隔器、偏心雙層管偏心配注器、環(huán)空注入(或中心注入)堵塞器組成，如圖2所示。其中環(huán)空注入(或中心注入)堵塞器放入在偏心雙層管配注器一側的偏孔中，相同類型堵塞器對應的油層組相同，使用配套環(huán)空注入和中心注入堵塞器(如圖3)進行調(diào)節(jié)，當配注器內(nèi)投入中心注入堵塞器時，?50.8 mm(2英寸)油管內(nèi)的液體經(jīng)配注器的通道進入偏孔，經(jīng)中心注入堵塞器后進入油層，完成中心注入；當配注器內(nèi)投入環(huán)空注入堵塞器時，?76.2 mm(3英寸)與?50.8 mm(2英寸)油管環(huán)空的液體經(jīng)配注器的環(huán)空通道進入偏孔，經(jīng)環(huán)空注入堵塞器控制后進入油層，完成環(huán)空注入，從而實現(xiàn)雙通道注入。其優(yōu)點是在進行某一油層更換油層組時，只需更換不同類型堵塞器即可，操作方便快捷，結構簡單。

偏心雙層管封隔器(如圖4)和偏心雙層管配注器(如圖5)為井下的關鍵工具。每級偏心雙層管封隔器下接頭與偏心雙層管配注器上接頭連接，形成中心過液通道，每級偏心雙層管封隔器通過快速連接外套與偏心雙層管配注器外套連接形成環(huán)空過液通道。偏心雙層管配注器結構與常規(guī)偏心配注器結構基本相同[9]，偏心雙層管配注器通過焊接方式與其外套相連接形成環(huán)空過液通道。

1—?76.2 mm(3英寸)油管；2—?50.8 mm(2英寸)油管；3—偏心雙層管封隔器；4—偏心雙層管配注器；5—環(huán)空注入堵塞器；6—中心注入堵塞器。

圖3 堵塞器

圖4 偏心雙層管封隔器結構示意

圖5 偏心雙層管偏心配注器結構示意

地面控制部分主要由地面相對分子質量調(diào)節(jié)器和地面壓力調(diào)節(jié)器(如圖8)組成。相對分子質量調(diào)節(jié)器中相對分子質量調(diào)節(jié)元件采用的是噴嘴結構設計，其原理是讓三元速度發(fā)生突變，導致分子鏈分解、斷裂，使三元液分子形態(tài)和尺寸發(fā)生變化，從而實現(xiàn)機械降解，達到三元液分子量的調(diào)節(jié)目的，如圖7。

圖6 地面相對分子質量調(diào)節(jié)器

圖7 三元液分子量剪切示意

地面壓力調(diào)節(jié)器過流通道由節(jié)流芯外表面多級等距流線單元和壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)壁組成，如圖8。當三元液流經(jīng)過流通道內(nèi)的節(jié)流單元，由于過流面積的變化導致溶液流速發(fā)生改變，從而造成能力損失，降低三元液注入壓力，達到壓力調(diào)節(jié)的目的。節(jié)流芯的等距流線單元越多，則壓力控制能力越強。地面控制部分指標為：在流量70 m3/d時，相對分子質量最大調(diào)節(jié)上限為50%，壓力調(diào)節(jié)器節(jié)流壓差為3.0 MPa。

a 實物

b 過流通道

4 投撈工具

偏心雙層管多層分注技術配套的投撈工具與單管化學驅分質分壓的投撈工具完全兼容，其外徑為40 mm，總長為1 370 mm。如圖9。

圖9 雙層管配套投撈器

打撈堵塞器時，投撈爪上安裝打撈接頭，將投撈器坐入目的工作筒后，打撈接頭與工作筒內(nèi)堵塞器對接，上提投撈器打撈堵塞器出井筒，從而完成堵塞器打撈工作；投送堵塞器時，投撈爪上安裝投送接頭并攜帶需更換的堵塞器下入井內(nèi)，坐入目的工作筒后，將堵塞器投放在目的工作筒內(nèi)，上提投撈器從而完成堵塞器的投送工作。

5 現(xiàn)場應用

2013-10—2015-11，在大慶油田采油一廠、二廠、四廠開展某B井等3口井雙層管多層分注現(xiàn)場試驗，3口井的現(xiàn)場測試調(diào)配中，投撈成功率達到100%，達到配注要求，注入剖面得到明顯改善。

以北某區(qū)塊某B井為例，該井由于層間壓差高達2.5 MPa，原有技術采取偏心單管兩層分注，2014-06，采用雙層管多層分注技術實現(xiàn)五層分注，分注15個月后，2015-09，注入剖面測試成果與2013-10單管分注時期注入剖面測試成果對比顯示(如圖10)，油層動用程度由67%明顯提升至95%。

6 結論

1) 三元復合驅單管分注工藝無法解決層間壓差大于2 MPa以上井分注問題。三元復合驅偏心雙層管多層分注技術可滿足層間壓差最大3.5 MPa井分注，實現(xiàn)了大層間壓差的三元復合驅井的多層分注，與單管分注形成互補體系，滿足高層間壓差的分注需求，擴大了三元復合驅技術的應用范圍。

圖10 某B井注入剖面對比

2) 三元復合驅偏心雙層管多層分注技術可按滲透率級差將油層劃分成高滲透、低滲透兩組油層，每組均可分多層注入，并利用不同類型堵塞器隨時變換分注層組。

3) 根據(jù)現(xiàn)場應用效果，三元復合驅偏心雙層管多層分注技術已較為成熟，需進一步提升分注工具性能指標、改進并完善分注工具結構，從而提升整體工藝性能。

[1] 閆文華，郭志強，劉興君，等.三元復合體系分質分壓注入的室內(nèi)試驗研究[J].大慶石油地質與開發(fā)，2010，29(1)：115-118.

[2] 李建云.聚合物驅多層分質分壓注入技術研究與應用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010(1)：124-126.

[3] 趙政瑋，劉興君.井下聚合物相對分子質量調(diào)節(jié)器試驗研究[J].中國石油和化工，2009(7)：74-77.

[4] 唐俊東，陸偉.同井雙介質分層注入工藝探討[J].油氣田地面工程，2010，29(1)：39-40.

[5] 段宏，梁福民，劉興君，等.三元復合驅偏心分注技術[J].石油鉆采工藝，2006，28(2)：62-64.

[6] 莊清泉，宗大慶，張淑敏.聚合物驅簡化分注工藝技術[J].油氣田地面工程，1999，18(6)：11-13.

[7] 楊子強，謝朝陽，梁福民，等.聚合物驅多層分注技術研究[J].大慶石油地質與開發(fā)，2001，20(2)：83-85.

[8] 王金友，付愛德，張玉榮，等.聚合物驅雙層分注工藝技術[J].石油鉆采工藝，1998，20(2)：67-71.

[9] 裴曉含，段宏，崔海清，等.聚合物驅偏心分質注入技術[J].大慶石油地質與開發(fā)，2006，25(5)：65-67.

Research on Multi Layer Injection Technology of Eccentric Double Layer Pipe in ASP Flooding

ZHOU Wanfu，YANG Zhigang，WANG Jing，WANG Hailong，HAN Yu

(Production Engineering & Research Institute，Daqing Oilfield，Daqing 163453，China)

For the single separate injection technology can not solve the interlayer pressure difference is greater than 2 MPa above well injection，through the development of eccentric double tube packer，eccentric double tube injection device，downhole plug，ground pressure regulating device and ground molecular weight adjusting device，the formation of the ASP flooding eccentric double separate layer injection technology，according to the permeability of reservoir is divided into two groups of high permeability，low permeability reservoir，using eccentric double tube packer and eccentric double tube injection device can be injected into two independent channels formed underground.Through the use of the ground pressure regulator，the problem of the high permeability layer and low permeability layer of the injection pressure difference is solved.Through the use of the ground molecular weight adjusting device，the problem that the same ASP solution molecular weight is not suitable for high and low permeability is solved.By replacing the downhole plug，the grouping transformation of some oil layer can be achieved.The experiment and field application of 3 wells results show that：the flow rate 70 m3/d，the molecular weight of the technology to adjust the upper limit of 50%，the maximum throttle pressure difference of up to 3.0 MPa，the utilization degree of oil layer is obviously increased after the use of the technology.The development of the technology provides technical support for improving the utilization degree of low permeability reservoir.

separate layer injection allocation；ASP flooding；eccentric double tube separate injection；pressure regulating device；molecular weight adjusting device

1001-3482(2016)12-0015-04

2016-06-01

周萬富(1963-)，重慶人，教授級高工，博士，主要從事三次采油研究，E-mail：zhouwf@petrochina.com.cn。

TE934.1

A

10.3969/j.issn.1001-3482.2016.12.004