中深井可鉆橋塞多級(jí)管插配地面分注技術(shù)

賈 菲, 于海峰, 王 剛

(中國(guó)石油吉林油田分公司 長(zhǎng)春采油廠， 吉林 長(zhǎng)春 130000)

0 引 言

莫里青油田地質(zhì)狀況復(fù)雜，儲(chǔ)層埋藏深，平均油層中深為2 423.7 m，最深注水層段達(dá)2 933.3 m；層間跨度大，平均跨度值為128.7 m，最大層間跨度可達(dá)到420 m；儲(chǔ)層多期次疊加沉積造成儲(chǔ)層扇體相帶窄，扇體變化大，有效儲(chǔ)集砂體多呈透鏡狀條帶展布，層間非均質(zhì)性強(qiáng)，各層吸水差異性強(qiáng)，層間注水壓差大，最大差值達(dá)23 MPa；注水壓力高，達(dá)到27 MPa。上述特征對(duì)注水開(kāi)發(fā)工程配套技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。

中深井可鉆橋塞多級(jí)管插配地面分注技術(shù)就是針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展的技術(shù)攻關(guān)，該技術(shù)的成功應(yīng)用，對(duì)提升分層注水工程保障能力，保障分層段注水質(zhì)量，保持地層能量，降低自然遞減速率，提高采收率具有十分重要的意義[1-2]。

1 地面三段分層注水管柱工藝設(shè)計(jì)

1.1 管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可鉆橋塞多級(jí)管插配地面分注技術(shù)中注水管柱工藝是采用3套可鉆橋塞封隔注水層注目的層段，再下入外、中、內(nèi)三種不同規(guī)格的注水油管，每級(jí)油管下接密封插管，密封插管上部配套有扶正裝置，以保障插接配合的密封性能；三級(jí)油管分別通過(guò)各自的油管懸掛器，分級(jí)懸掛在注水井口對(duì)應(yīng)的油管四通上，實(shí)現(xiàn)內(nèi)層油管向下部目的層注水，內(nèi)層油管與中層油管的環(huán)空向中間目的層注水，中層油管與外層油管的環(huán)空向上部目的層注水，每個(gè)注水層段都有單獨(dú)的注水通道，互不影響，從而保障分層段注水的要求[3]；驗(yàn)封、調(diào)配、測(cè)試工作改變了傳統(tǒng)的井下測(cè)試方式，均在地面完成，簡(jiǎn)化了工藝，提升了質(zhì)量與效率；各層油管下入時(shí)靠限位接頭限位，到位后再上提一定高度，防止注水時(shí)油管伸縮對(duì)橋塞造成沖擊。密封插管與橋塞采用一級(jí)泵間隙配合(0.025～0.088 mm)及橡膠密封復(fù)合活動(dòng)密封方式，以減少高壓注水狀態(tài)下壓力頻繁波動(dòng)對(duì)橋塞造成的沖擊，保障橋塞的密封性能和使用壽命，延長(zhǎng)注水工藝管柱使用壽命[4]。

地面三段分注管柱示意圖如圖1所示。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1)各層注水有單獨(dú)的注水通道，各層相互不干擾。

2)驗(yàn)封、調(diào)配、測(cè)試工作均在地面完成，地面控制各層注水量，保證測(cè)調(diào)試和注水量控制。

3)各層管柱和橋塞采用插管密封連接，可有效地解決因壓力等變化導(dǎo)致的蠕動(dòng)對(duì)整體管柱(特別是關(guān)鍵部件橋塞)密封性能的影響。

4)整體注水工藝管柱使用壽命長(zhǎng)，預(yù)防卡井大修。管柱出現(xiàn)問(wèn)題可直接起出各級(jí)注水管柱進(jìn)行地面檢修，可鉆橋塞不用撈出，提高了作業(yè)效率。需要清理可鉆橋塞采用專用掃塞工具直接將可鉆橋塞鉆掃掉，以保障井筒的通暢性，延長(zhǎng)注水井筒的長(zhǎng)生命周期。

圖 1 地面三段分注管柱示意圖

2 配套工具、組件的設(shè)計(jì)

2.1 可鉆橋塞的研制

2.1.1 可鉆橋塞主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

可鉆橋塞主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 可鉆橋塞主要技術(shù)參數(shù)

續(xù)表1

2.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由于沒(méi)有解封機(jī)構(gòu)，故障率很低；

2)整體式卡瓦設(shè)計(jì)能有效避免中途坐封且易于鉆除；

3)卡瓦材質(zhì)特殊處理，保障在鋼級(jí)為P-110的套管內(nèi)可靠的坐封[5]；

4)三個(gè)膠筒組成可靠的密封保障；

5)除卡瓦外其它部件均采用非金屬可鉆材料；

6)坐封時(shí)可采用液壓坐封工具或電纜連接坐封，操作簡(jiǎn)便；

7)可調(diào)整剪釘數(shù)量來(lái)調(diào)整坐封開(kāi)啟力和丟手力,每個(gè)剪釘剪斷力為21 kN，一般采用6～8個(gè)剪釘。

可鉆橋塞實(shí)物如圖2所示。

圖 2 可鉆橋塞實(shí)物圖

2.2 插接管柱設(shè)計(jì)

通過(guò)扶正器和限位接頭實(shí)現(xiàn)密封插管準(zhǔn)確插入可鉆橋塞預(yù)定位置，插接管柱和可鉆橋塞通過(guò)一級(jí)泵間隙配合、橡膠密封組合密封方式，實(shí)現(xiàn)有效分隔各油層[5-6]。

關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)分別如圖3～圖5所示。

1.上接頭; 2.扶正擋環(huán); 3.扶正塊; 4.彈簧; 5.螺釘; 6.O型圈; 7.下接頭。

圖3 外層油管扶正器示意圖

1.上接頭; 2.密封膠圈; 3.中心管; 4.彈簧扶正器; 5.下接頭。

1.限位接頭; 2.密封插管; 3.密封膠圈。

關(guān)鍵部件材質(zhì)分別見(jiàn)表2和表3。

表2 外層油管扶正器材質(zhì)

表3 密封插管材質(zhì)

密封插管參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 密封插管參數(shù)設(shè)計(jì)表

2.3 多級(jí)管規(guī)格技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

通過(guò)過(guò)流面積、水頭損失、壓頭損失、抗拉強(qiáng)度、最大下入深度、伸長(zhǎng)率等指標(biāo)計(jì)算，確定多級(jí)管柱組配規(guī)格。

管柱管材性能見(jiàn)表5。

表5 ***井分注管柱管材性能設(shè)計(jì)

2.4 注水井口及地面分注器

2.4.1 地面三段注水井口設(shè)計(jì)

壓力等級(jí)：5000PSI；

通徑：50 mm；

下開(kāi)關(guān)靈活性：<400 N·m；

溫度級(jí)別：P-U(-29～+121 ℃)；

上部懸掛器連接方式：1.315TBG；

采用三級(jí)油管懸掛器懸掛，分別承載不同管徑的油管，可實(shí)現(xiàn)三層注水。

四管分注井口示意圖如圖6所示。

圖6 四管分注井口示意圖

管柱組配設(shè)計(jì)見(jiàn)表6[6-8]。

表6 ***井可鉆橋塞多級(jí)插配地面分注管柱設(shè)計(jì)表

2.4.2 地面分注器主要參數(shù)與性能

流量調(diào)整范圍：5～80 m3/d；

流量精度：±5%；

工作壓力：35 MPa。

調(diào)整方式：通過(guò)旋轉(zhuǎn)外置式調(diào)節(jié)桿來(lái)調(diào)整水量(正轉(zhuǎn)減小注水量，反轉(zhuǎn)增大注水量)。

地面分注器主體由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼加工完成，整體經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，耐壓能力強(qiáng)，滿足35 MPa壓力級(jí)別需求。

地面分注器關(guān)鍵部件采用不銹鋼材料，各零部件采用防腐、防銹處理，水嘴采用氧化鋯材質(zhì)。

地面分注器更換水嘴靈活，分注流量調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)桿進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，分注流量控制準(zhǔn)確。內(nèi)部帶有自平衡壓力傳導(dǎo)系統(tǒng),保證恒定壓力差注水,不會(huì)因?yàn)樽⑺畨毫Σ环€(wěn)定造成注水量不準(zhǔn)確。

地面分注器示意圖如圖7所示。

1.主體; 2.平衡機(jī)構(gòu); 3.水咀; 4.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

3 礦場(chǎng)應(yīng)用效果

試驗(yàn)井成功實(shí)施了地面三段分注工藝技術(shù)，井深達(dá)到2 145 m，截止目前下井時(shí)間已達(dá)740 d，驗(yàn)封合格，地面測(cè)試單層注水量滿足地質(zhì)配注要求。該井所在井組日增油能力0.5 t/d，年增油量130 t。

4 結(jié) 語(yǔ)

中深井多級(jí)管插配地面三段分注技術(shù)創(chuàng)造性的研制可鉆橋塞[6-8]與多級(jí)注水油管插接配合的特色復(fù)合活動(dòng)插配密封設(shè)計(jì)，有效解決了高壓注水狀態(tài)下管柱蠕動(dòng)對(duì)封隔器造成的沖擊，保證了封隔器的密封性和使用壽命，同時(shí)可鉆橋塞易于鉆掃，避免了大修風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了注水井的生產(chǎn)周期，利用各級(jí)油管環(huán)空注水，采用恒注水嘴在地面進(jìn)行調(diào)配水，替代井下測(cè)調(diào)試，分水更加精準(zhǔn)，測(cè)調(diào)更加便捷，測(cè)試費(fèi)用大幅降低，在中深井高壓注水開(kāi)發(fā)的油田具有良好的推廣應(yīng)用前景。