異型管地面智能分注工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用

葉勤友

（中國石油吉林油田公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

目前，注水仍然是低滲透油田開發(fā)補(bǔ)充地層能量的最經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)方式。伴隨著油田的不斷開發(fā)，吉林油田的分層注水技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，從井下空心分注技術(shù)、井下偏心分注技術(shù)，發(fā)展到目前的橋式偏心測調(diào)聯(lián)動分注技術(shù)，以及免投撈橋式同心測調(diào)聯(lián)動分注技術(shù)，借助通訊電纜，實(shí)現(xiàn)水量測調(diào)地面直讀與管柱驗(yàn)封，在提高測試效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)注水。但吉林油田區(qū)塊多、差異大，地面條件及井筒復(fù)雜多樣，給井下測試帶來諸多難題。地面分注技術(shù)（不保護(hù)套管）也只能實(shí)現(xiàn)二段注水，導(dǎo)致地層能量不能得到有效補(bǔ)充。

為持續(xù)發(fā)揮老油田的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)效果，提高水驅(qū)產(chǎn)量，開發(fā)出了異型管地面分注工藝管柱，利用可鉆橋塞封隔注水層段，在保護(hù)套管的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了地面多段注水與測試，檢管時(shí)只需提出管柱進(jìn)行清檢，不動橋塞，有效避免了腐蝕結(jié)垢區(qū)塊因井下測試遇卡、管柱不解封、拔脫引起的大修作業(yè)，也解決了深井、低洼易澇地帶水井井下測試?yán)щy、影響有效注水的問題。

1 異型管地面分注工藝管柱結(jié)構(gòu)及工作原理、技術(shù)參數(shù)

利用可鉆橋塞封隔注水層段，與不同規(guī)格油管插接密封，經(jīng)地面井口實(shí)現(xiàn)地面多段分層注水測試與管柱驗(yàn)封。

1.1 異型管地面分注工藝管柱

1.1.1 結(jié)構(gòu)

以三段分注為例，采用三級橋塞封隔結(jié)構(gòu)。異型管地面分注管柱主要以可鉆橋塞為主體，作為封隔工具封隔注水層段，耐層間壓差高。采用不同規(guī)格油管作為注水管柱，通過密封插管分別與相應(yīng)橋塞插接密封，管柱蠕動不影響橋塞密封性能。各級扶正器扶正相應(yīng)管柱確保插管居中，順利插入橋塞內(nèi)部。管柱結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 異型管地面分注工藝管柱結(jié)構(gòu)圖

1.1.2 工藝原理

先用橋塞坐封工具分別將三級可鉆橋塞下到井下設(shè)計(jì)位置坐封，在依次下入外、中、內(nèi)三層油管，每層油管下接密封插管及扶正器，插管插入相應(yīng)可鉆橋塞內(nèi)部并與橋塞之間形成間隙密封。經(jīng)分注井口形成獨(dú)立的注水通道，達(dá)到地面分注的目的。各層下管是靠限位接頭限位，到位后再上提一定高度，適應(yīng)油管伸縮。

1.1.3 主要技術(shù)參數(shù)

（1）層間耐壓：35MPa；

（2）工作溫度：≤120℃；

（3）適應(yīng)井型：井斜小于20°的水井；

（4）適應(yīng)套管：5 1/2"套管；

（5）適應(yīng)井深：<3000m。

1.2 可鉆橋塞

利用可鉆橋塞作為封隔工具，在橋塞上增加密封機(jī)構(gòu)，采用組合密封方式，與插管通過間隙配合密封，延長管柱工作壽命。

1.2.1 結(jié)構(gòu)

可鉆橋塞如圖2所示，由三部分組成：坐封部分、錨定部分和密封部分。

圖2 可鉆橋塞

1.2.2 工作原理

（1）坐封：將坐封工具套在中心管外部，通過銷釘與中心管連接。坐封時(shí)，坐封工具推動檔環(huán)下行，剪斷銷釘，帶動卡瓦、錐體壓縮膠筒，封隔油套環(huán)形空間。同時(shí)，下行推力推動卡瓦在椎體表面徑向伸出，支撐并錨定套管，橋塞丟手后，卡瓦不回收。坐封工具提出井筒，完成坐封。

（2）起橋塞：采用小修螺桿鉆鉆撈。

1.2.3 主要技術(shù)參數(shù)

可鉆橋塞主要技術(shù)參數(shù)見下表：

表1 可鉆橋塞技術(shù)參數(shù)表

1.3 異型管中管

受橋塞內(nèi)通徑及套管規(guī)格限制，經(jīng)校核油管力學(xué)性能，設(shè)計(jì)出異型管中管柱組合。三層油管在一級橋塞上面采取變徑方式，通過一級橋塞內(nèi)腔。設(shè)計(jì)采用五種規(guī)格的油管，規(guī)格見表2：

表2 異型油管規(guī)格表

1.4 密封插管

根據(jù)橋塞內(nèi)通徑設(shè)計(jì)密封插管，結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3 密封插管結(jié)構(gòu)圖

1.5 扶正器

針對三層油管規(guī)格設(shè)計(jì)相應(yīng)扶正器，與插管連接，保持管柱居中，利于下管操作。

2 技術(shù)特征

2.1 具有耐高壓的性能，抗層間壓差大

承受高壓性能主要體現(xiàn)在橋塞自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，主要包括能承受上、下壓差防止管柱蠕動引起橋塞封隔失效的單向卡瓦錨定機(jī)構(gòu)。高壓注水時(shí)，卡瓦錨定住套管，承受層間壓差。當(dāng)突然停注時(shí)，橋塞仍能處于良好的密封狀態(tài)，不會失封。

2.2 利用物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)地面智能分注

注水井口配套電磁流量計(jì)與電動水量調(diào)節(jié)器，利用物聯(lián)網(wǎng)，通過地面控制器，實(shí)現(xiàn)壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制,為油藏工程師提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確參數(shù)。

2.3 具有兩種橋塞坐封方式，利于選擇

電纜坐封，配套坐封專用工具，磁定位校深，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，深井坐封3小時(shí)一段，效率高；液壓坐封，配套坐封專用工具，進(jìn)行油管坐封，占井時(shí)間長，效率低，適于淺井。

2.4 管柱密封性能可靠、工作壽命長

密封插管加長設(shè)計(jì)，增加了與橋塞配合的調(diào)整空間，限位接頭的使用，方便了現(xiàn)場施工操作?？摄@橋塞不設(shè)解封機(jī)構(gòu)，一旦坐封就永不解封，注水壓力波動時(shí)，橋塞密封不受管柱伸縮蠕動影響，增強(qiáng)管柱工作壽命。

2.5 橋塞坐封管柱，檢管作業(yè)效率高

橋塞性能穩(wěn)定，作業(yè)時(shí)不用起出，清檢時(shí)僅起下油管清檢即可，提高作業(yè)效率。

2.6 管柱安全可靠、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低

可鉆橋塞除密封材料外全部選用可鉆削非金屬材料，易鉆掃，避免卡井風(fēng)險(xiǎn)，安全性高。起橋塞時(shí)可用小修螺桿鉆直接掃鉆撈出，保證井筒暢通，可有效避免大修風(fēng)險(xiǎn)，延長注水井生命周期。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

截止2017年12月，在莫里青及大情字井等地區(qū)現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用20口井，施工成功率100%?？摄@橋塞密封性能穩(wěn)定，測試驗(yàn)封均在地面操作，注水狀態(tài)平穩(wěn)，層段水量測試至合格僅需0.5天，測試效率得到大幅度提高。

典型井例：伊+45-2-3井，三段分注，井深2457.6m。2015年12月18日開始施工，作業(yè)占井時(shí)間7d，包括刮套、沖洗、模擬管柱通井、坐封橋塞、下三次油管驗(yàn)封橋塞，三個(gè)橋塞電纜坐封總用時(shí)8h。試驗(yàn)效果：橋塞坐封及各層油管插配均一次成功，各層管柱驗(yàn)封合格，正常注水，水量測試調(diào)配時(shí)間僅需0.5d，測試效率高。地質(zhì)配注35m3/d，測調(diào)試情況見表4。注水期間，最大層間壓差已達(dá)到19MPa，管柱密封性能可靠。

4 結(jié)論

（1）提高了測試效率及資料的準(zhǔn)確性。應(yīng)用異型管地面分注工藝管柱配套專用注水井口，配套電磁流量計(jì)與電動水量調(diào)節(jié)器，不需測試車輛設(shè)備進(jìn)入井場，井組人員就可以在地面井口進(jìn)行管柱驗(yàn)封及水量調(diào)配操作，測試效率高，資料準(zhǔn)確，可隨時(shí)滿足地質(zhì)方案要求，能及時(shí)有效地補(bǔ)充地層能量，緩解區(qū)塊產(chǎn)量遞減；水量調(diào)配與管柱驗(yàn)封從3天縮短到1小時(shí)。

（2）降低了人工成本。測試人員從4人減少到1人；測試工藝從井下移到地面，無需測試車輛。

（3）節(jié)省大修作業(yè)成本投入。解決了因腐蝕結(jié)垢因素導(dǎo)致的測試遇阻頻高引起修井作業(yè)的生產(chǎn)難題，橋塞失效可用小修掃鉆，避免水井大修的發(fā)生，保持井筒的完整性。

表4 伊+45-2-3井測試情況統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)截止日期：2016.11

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