分層注水井驗封新工藝研究與試驗

程曉東

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

·試驗研究·

分層注水井驗封新工藝研究與試驗

程曉東

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

注水井驗封是確保油田分層注水開發(fā)效果的必備工藝。受井下復(fù)雜情況影響，傳統(tǒng)驗封工藝存在多種誤判可能。針對傳統(tǒng)驗封工藝的弊端，研究并介紹了新工藝兩大特點：一、新工藝增加了電磁流量短節(jié)，可以解決兩類弊端：第一，在對各級配水器坐封前，要在注水井同一工作制度下對該層位配水器下上分別進(jìn)行流量測量，結(jié)合壓力曲線共同用于層間封隔器密封時的判定；第二，利用密封段坐封時的流量曲線和壓力曲線共同進(jìn)行層間封隔器不封的判定。二、增加全新的保護(hù)封隔器驗封工藝，填補了目前驗封工藝無法對保護(hù)封隔器驗封的空白。通過現(xiàn)場試驗驗證，得出了分層注水井驗封新工藝更全面、真實、準(zhǔn)確的結(jié)論。

注水井；封隔器；流量計；驗封

0 引 言

油田開發(fā)進(jìn)入中后期后，分層注水開發(fā)成為一種必要且有效的開發(fā)手段，目前國內(nèi)各大油田均采用這一驅(qū)油方式。大慶油田常用的井下封隔器為Y341-114型可洗井封隔器，配合665-3型偏心配水器來實現(xiàn)分層注水[1]，封隔器的密封狀態(tài)直接影響到分層注水的質(zhì)量，進(jìn)而影響油田開發(fā)的最終成效[2]，所以，封隔器驗封工藝的可靠性至關(guān)重要。

目前各油田普遍應(yīng)用的常規(guī)封隔器驗封工藝大同小異[3]，雖然工藝簡單，但存在很多弊端，主要表現(xiàn)為以下三類：1)出現(xiàn)封隔器密封但顯示不封的誤判。比如，密封段坐封不嚴(yán)或坐封層位偏心堵塞器盤根失效等情況，在井口工作制度改變時，驗封壓力曲線都會有相應(yīng)的壓力變化響應(yīng)，造成封隔器不封的誤判；2)出現(xiàn)封隔器不封但顯示密封的誤判。比如，坐封層段上一級或者坐封層的偏心堵塞器被堵塞，壓力傳遞通道受阻，井口工作制度改變后，即使封隔器不密封，驗封壓力計仍然不會有相應(yīng)的壓力變化響應(yīng)，造成封隔器密封的誤判；3)無法對保護(hù)封隔器驗封。密封段坐封第一級配水器后，密封段以上沒有壓力傳導(dǎo)通道，所以常規(guī)驗封工藝無法對保護(hù)封隔器進(jìn)行驗封。

很多油田工作者也發(fā)現(xiàn)了這些問題，對常規(guī)驗封工藝進(jìn)行了一些改進(jìn)[4-10]，但基本都停留于解決某一片面問題，無法同時克服這三大弊端。

1 驗封新工藝原理

新工藝在驗封儀器組合中增加電磁流量計短節(jié)，通過改變傳統(tǒng)工藝流程，利用壓力數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)結(jié)合的方式綜合判定層間封隔器密封情況；同時，通過增加一組全新工藝流程實現(xiàn)保護(hù)封隔器驗封，填補了目前驗封工藝的一項空白。通過現(xiàn)場試驗驗證，該套工藝可以較好的解決引言中提到的三個方面的問題，提高現(xiàn)有驗封工藝的可靠性，為判斷井下封隔器的封隔效果提供了更加真實準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.1 儀器構(gòu)成

如圖1所示為驗封新工藝儀器組合結(jié)構(gòu)圖，自上而下由繩帽、電磁流量短節(jié)、雙通道壓力計短節(jié)和測試密封段組成,與常規(guī)驗封工藝相比，儀器組合中增加了電磁流量短節(jié)，其功能是用來確定密封段坐封情況和測量各級配水器吸水情況；雙通道壓力計分別檢測井筒和油套環(huán)形空間壓力變化情況，結(jié)合流量計所測流量曲線，共同判定層間封隔器的封隔情況。除井下組合儀器外，另需兩塊壓力表用來錄取井口油管壓力和套管壓力。

圖1 驗封新工藝儀器結(jié)構(gòu)圖

1.2 層間封隔器驗封原理

采用增加存儲式流量計來檢驗密封段坐封情況的方法目前已有應(yīng)用[4-7]，但本工藝操作方法與前人略有不同，新工藝要求在對各級配水器坐封前，要在注水井同一工作制度下在該層位配水器下上分別進(jìn)行流量測量，這一操作步驟對避免封隔效果誤判至關(guān)重要。

當(dāng)驗封壓力曲線顯示為密封時，要參照上一級和本級配水器的流量曲線共同進(jìn)行判定：

1) 根據(jù)流量曲線確認(rèn)上一級和本級配水器有吸水顯示，即壓力傳導(dǎo)通道暢通，可判定封隔器密封良好；

2) 若流量曲線顯示上一級或本級配水器中有一級不吸水，則壓力傳導(dǎo)通道不暢通，不能判定封隔器密封良好。

出現(xiàn)2)所述情況時，需要對不吸水層偏心堵塞器進(jìn)行投撈作業(yè)，然后再次執(zhí)行驗封操作。

通過以上判定方式，可有效避免壓力曲線顯示密封而實際不封的誤判。

當(dāng)驗封壓力曲線顯示為不封時，流量參數(shù)對輔助判斷不封的準(zhǔn)確性方面，同樣起到非常重要的作用。具體判定方法已有相應(yīng)論述[5]，新工藝中若出現(xiàn)壓力計回放曲線顯示為不封，且流量計有流量顯示，證明密封不嚴(yán)，需要執(zhí)行以下操作：

1)檢查密封段皮碗，若皮碗損壞，更換皮碗，再次執(zhí)行驗封程序進(jìn)行判定；

2)若皮碗完好，將該層段堵塞器撈出，更換盤根后重新投送，再次執(zhí)行驗封程序進(jìn)行判定；

3)若流量計仍有流量顯示，對該層段配水器中心通道進(jìn)行刮削、除垢處理，再次執(zhí)行驗封程序進(jìn)行判定。

通過以上操作可以杜絕測試密封段坐封不嚴(yán)或堵塞器盤根漏失等對測試結(jié)果的影響，避免封隔器密封而顯示不封的誤判。

1.3 保護(hù)封隔器驗封原理

在水驅(qū)開發(fā)過程中，保護(hù)封隔器的封隔效果非常關(guān)鍵，封隔失效直接造成套管壓力異常，是產(chǎn)生套變甚至套損的重要誘因之一，及時準(zhǔn)確判定保護(hù)封隔器工作狀態(tài)已是必然之需。然而，目前所有驗封工藝都無法對保護(hù)封隔器驗封。新工藝通過設(shè)計一套新的施工工藝及系統(tǒng)的判定方法可以有效確定保封的工作狀態(tài)，填補了驗封工藝的一項空白。

本工藝針對保護(hù)封隔器驗封提供了一套新工藝流程，其基本原理是通過將封隔器坐封在第一級配水器上，通過一系列工藝操作，配合地面錄取套管壓力，根據(jù)套壓變化情況判斷保護(hù)封隔器封隔效果。具體判定如下：

1)量取井口套壓。若套壓為零，則保護(hù)封隔器密封；若套壓不為零，繼續(xù)執(zhí)行以下判定；

2)密封段在偏一坐封后正注水，地面套壓不上升，證明偏一以上管柱沒有漏失，當(dāng)密封段上提離開偏一后，地面套壓明顯上升，可判定保護(hù)封隔器失效；

3)密封段在偏一坐封后正注水，地面套壓有上升，但是，當(dāng)密封段上提離開偏一后，地面套壓上升速度明顯比坐封時變快，同樣判定保護(hù)封隔器失效。

4)若沒有出現(xiàn)以上2)、3)兩種情況，則判定保護(hù)封隔器完好。

2 工藝流程

驗封新工藝的現(xiàn)場操作流程可按圖2所示流程執(zhí)行。從工藝流程圖中可以看出，新驗封工藝與傳統(tǒng)驗封工藝相比，對層間封隔器判定的施工操作流程改變不大，只增加了對每一級偏心配水器的流量測量，本文不再詳細(xì)描述。對保護(hù)封隔器的判定是新工藝增加的部分(流程圖中虛線框內(nèi)部分)，具體工藝流程如下：

對各級層間封隔器驗封結(jié)束后，將儀器串上提至保護(hù)封隔器以上，執(zhí)行以下操作：

1)利用壓力表量取井口套壓。若套壓為零，驗封結(jié)束；若套壓不為零，繼續(xù)執(zhí)行以下步驟；

2)關(guān)井降壓，套管壓力下降1 MPa以上，開始執(zhí)行以下操作步驟；

3)對第一級配水器進(jìn)行坐封，打開注水閘門，記錄油壓、套壓變化情況；

4)將密封段提離第一級配水器，繼續(xù)保持注水，記錄套壓變化情況。

通過以上四步驟施工流程，結(jié)合1.3中所述判定方法即可完成保護(hù)封隔器密封情況判定工作。

圖2 驗封新工藝施工流程圖

3 現(xiàn)場試驗應(yīng)用

3.1 層間封隔器驗封

圖3為在大慶油田采油一廠G113-**井進(jìn)行新工藝驗封試驗所測得的數(shù)據(jù)曲線，從驗封雙通道壓力計回放曲線看，各封隔器工作正常，封隔效果良好；從電磁流量計回放曲線看，各級封隔器坐封時，流量顯示均為零，證明坐封良好，結(jié)合兩條曲線可以判定該井各級層間封隔器工作正常，封隔良好。

圖3 G113-**井驗封新工藝測試回放曲線

圖4所示為在大慶油田采油一廠Z26-**井進(jìn)行驗封新工藝現(xiàn)場試驗回放的測試曲線。從雙通道壓力計回放曲線來看，兩個通道的壓力曲線完全重合，初步判斷該井各級封隔器全部失效，但從流量計回放曲線來看，坐封過程中，流量均不為零，證明坐封不嚴(yán)，存在壓力傳導(dǎo)通道，導(dǎo)致雙通道壓力計上下探頭壓力重合，結(jié)合兩條曲線結(jié)果不能判定該井層間封隔器失效，需要采取措施后重新驗封。

圖4 Z26-**井驗封新工藝測試回放曲線

3.2 保護(hù)封隔器驗封

如圖5所示為大慶油田采油一廠B1-3-**井驗封新工藝對保護(hù)封隔器驗封回放曲線，表1為該井解釋成果表，該井井口量取套壓為9.6 MPa，屬于套壓異常井，從圖5中可以看出，對第一級配水器坐封后，無流量顯示，坐封效果良好，

坐封后關(guān)井降壓，套壓從9.6 MPa下降到8.5 MPa后，開始坐封正注，從成果表中可以看出，坐封正注32 min后，套壓沒有上升；上提儀器串后繼續(xù)正注37 min后，套壓由8.31 MPa上升至8.78 MPa，上升速度為0.013 MPa/min，由此可以判定該井保護(hù)封隔器存在漏失。

圖5 B1-3-**井保護(hù)封隔器驗封回放曲線

操作前套壓/MPa操作后套壓/MPa持續(xù)時間/min套壓上升速度/(MPa·min-1)流量/(m3d-1)關(guān)井降壓9.628.5160-0.01850只開來水閘門8.508.5150.0020坐封正注8.498.4432-0.001560上提正注8.318.78370.012721解釋結(jié)論該井保護(hù)封隔器存在漏失

4 結(jié) 論

通過以上論述，可以得出以下三點結(jié)論：

1)新工藝避免了因坐封不嚴(yán)或堵塞器盤根漏失等存在壓力傳導(dǎo)通道而導(dǎo)致封隔器密封而顯示不封的誤判；

2)新工藝可排除壓力傳導(dǎo)通道堵塞導(dǎo)致顯示密封而實際不封的誤判；

3)新工藝實現(xiàn)了對保護(hù)封隔器封隔效果的判定，比傳統(tǒng)驗封工藝更全面，具有重要的現(xiàn)實意義。

通過前期試驗，對于顯示不封并有流量顯示的井，雖然可以避免對封隔器不封的誤判，但是，還沒有得到破解產(chǎn)生流量原因的實例，這需要在后續(xù)的驗封井實測應(yīng)用中，進(jìn)行逐步摸索并加以完善。

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Research and Test on New Capping Test Technique of Layered Water-Injection Wells

CHENG Xiaodong

(LoggingandTestingServiceCompanyofDaqingOilfieldCo.Ltd.，Daqing163000，China)

The capping test technique of layered water-injection wells is a necessary process to ensure the final result of water flooding development. Influenced by the complex conditions in the water-injection well, the traditional capping test technique would make the wrong judgment. Aimed at the disadvantages of the traditional process, this paper studies and introduces two characteristics of the new technology: First, the electromagnetic flow meter short piece is added to the downhole instrument, which can overcome two kinds of defects. The flow rate above and below water distributor can be tested respectively with the same working system of injection well before each water distributor setting，and the sealing of packer between layers can be determined combining the pressure curve; The unsealing of packer between layers can be determined by using the flow rate and pressure curve of sealed section. Second, the new sealing test technology of protection packer is increased, which filled the gap of current technology. Through the field test, it is concluded that the new capping test technique of layered water-injection is more comprehensive and accurate and authentic.

water-injection well；packer；flow meter；capping test

程曉東，男，1982年生，工程師，碩士研究生學(xué)歷，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)，主要從事油田生產(chǎn)井注產(chǎn)剖面測試相關(guān)研究。E-mail：dlts_chengxd@petrochina.com.cn

TE35

A

2096-0077(2017)02-0043-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.02.010

2017-01-09 編輯：馬小芳)