長穩(wěn)定配水堵塞器在低滲透油田中的應(yīng)用

張 云

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163853)

0 引 言

目前，大慶油田以注水開發(fā)為主，注水開發(fā)方式是保持油田地層注入壓力穩(wěn)定，有效提高油田中單井產(chǎn)量，從而提高油田綜合采收率的最重要的手段之一。針對(duì)于非均質(zhì)、多油層、矛盾突出的油田、區(qū)塊，實(shí)行了細(xì)分層段注水開發(fā)的試井技術(shù)。此技術(shù)既可有效提高薄、差油層的整體注入能力，又對(duì)高滲透、大厚度的油層實(shí)現(xiàn)有效地定量控制，進(jìn)而減小油田注水開發(fā)中的層間矛盾，使油田中的各種類型油層都能得以全面、有效地開發(fā)、利用[1]。在對(duì)注水井進(jìn)行分層流量調(diào)配時(shí)，利用投入偏心堵塞器來實(shí)現(xiàn)分層配注效果。長穩(wěn)定配水堵塞器是為了滿足油田“精細(xì)開發(fā)、精細(xì)注水要求”而研制的一種新型配水堵塞器，其具有使用范圍廣、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、井下工作穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。長穩(wěn)定配水堵塞器對(duì)原有恒流堵塞器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、加工工藝和彈簧強(qiáng)度等諸多方面進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改進(jìn)，長穩(wěn)定配水堵塞器是對(duì)恒流配水工藝技術(shù)的改進(jìn)與完善，充分發(fā)揮注入穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，克服壓力波動(dòng)的不足，更好地為油田注水開發(fā)服務(wù)。

本文通過深入分析長穩(wěn)定配水堵塞器的結(jié)構(gòu)組成、工藝技術(shù)，提出技術(shù)瓶頸難題的解決方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高注水井測(cè)調(diào)工作效率和延長測(cè)調(diào)工作周期的目的。

1 長穩(wěn)定配水堵塞器的技術(shù)問題及改進(jìn)措施

恒流配水技術(shù)在應(yīng)用中存在的技術(shù)問題主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1)注入壓力波動(dòng)大。投入原有恒流堵塞器后，注入井壓力波動(dòng)范圍可達(dá)到0.5～1.5 MPa。一般需要3～5 d后，才能達(dá)到壓力穩(wěn)定狀態(tài)。

2)壓力調(diào)節(jié)彈簧變形、出現(xiàn)大面積腐蝕。在使用原有恒流堵塞器1～2個(gè)月后，其內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)彈簧頂部一般會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，并存在嚴(yán)重的腐蝕情況。

3)恒流水嘴閥芯移動(dòng)不順暢。閥芯的整體移動(dòng)不順暢，致使彈簧縱向彈力的一部分損失在側(cè)壁的摩擦阻力上，壓縮形變量將不能達(dá)到應(yīng)用要求[4]。

2 長穩(wěn)定配水堵塞器的技術(shù)改進(jìn)

對(duì)于應(yīng)用中存在的技術(shù)問題，具體改進(jìn)措施有：

1)增加了閥芯通孔不僅實(shí)現(xiàn)壓力的線性傳導(dǎo)，還使注入壓力能更快地導(dǎo)入堵塞器內(nèi)腔。

2)采用1/6圓型立柱，保證彈簧壓力傳導(dǎo)在方向上的一致性，可有效提升調(diào)節(jié)彈簧的傳壓穩(wěn)定性[5]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 彈簧與立柱結(jié)構(gòu)示意圖

3)采用錐型傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，減少壓力損失，提升長穩(wěn)定配水堵塞器的使用周期[6]。

4)增加一排出水孔，兩排出水孔既能很好地實(shí)現(xiàn)限流作用，又能有效減少注水壓力損失，如圖2所示。

圖2 兩排出水孔結(jié)構(gòu)示意圖

5)在防砂濾網(wǎng)中心流道上進(jìn)行封堵，水流必須經(jīng)過濾網(wǎng)縫隙的沖刷，防砂效果更好。

3 長穩(wěn)定配水堵塞器的現(xiàn)場(chǎng)施工流程

為了驗(yàn)證長穩(wěn)定配水堵塞器的應(yīng)用效果，在大慶采油九廠和慶新油田進(jìn)行了常規(guī)堵塞器與長穩(wěn)定配水堵塞器的測(cè)調(diào)對(duì)比試驗(yàn)。采油九廠屬于低孔隙、低滲透、低豐度的典型“三低”油田，東部?jī)A沒于齊家-古龍凹陷，西部以鞍部與敖古拉斷裂帶東部斜坡相接，處于松遼盆地中央坳陷區(qū)凹陷南部鼻狀的北東向背斜構(gòu)造。慶新油田屬于斷塊類低滲透油藏，滲透率最大值680.3 md，最小值1.01 md，平均值168.65 md，開發(fā)層系為葡萄花油層姚一段地層，各沉積單元都存在較強(qiáng)的平面非均質(zhì)性，油藏中的油水存在再分配的情況，致使油水分布復(fù)雜，且油水倒置現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

為了保證長穩(wěn)定配水堵塞器的應(yīng)用效果，分為3個(gè)步驟進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工：

3.1 分析地層滲流能力，確定主力吸水層段

1)分析應(yīng)用井近一個(gè)測(cè)調(diào)周期內(nèi)的調(diào)配資料、注入剖面資料，明確注入層段的開發(fā)層系，掌握應(yīng)用井的壓力波動(dòng)范圍。

2)根據(jù)地質(zhì)信息，明確各注入層段的層段性質(zhì)，掌握注入水水質(zhì)狀況；

3)將應(yīng)用井中的所有注水層段水嘴撈出，穩(wěn)定注水10 d以上，測(cè)試全井流量100%、150%和200%三個(gè)流量層級(jí)下的層段自然吸水狀況，結(jié)合地質(zhì)配注要求，確定主力吸水層段。

3.2 進(jìn)行常規(guī)調(diào)配施工，確定層間矛盾

1)如常規(guī)調(diào)配施工可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)配注要求，記錄各層段水嘴尺寸、合格點(diǎn)壓力數(shù)值及層間壓差。

2)如常規(guī)調(diào)配施工不能實(shí)現(xiàn)地質(zhì)配注要求，記錄常規(guī)調(diào)配極限值1.0 mm水嘴下的層段注入量及油泵壓差值，為與長穩(wěn)定配水堵塞器進(jìn)行效果對(duì)比分析提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3 利用長穩(wěn)定配水堵塞器進(jìn)行調(diào)配施工，跟蹤穩(wěn)流效果

1)穩(wěn)定注水?dāng)?shù)天后，在主力吸水層段投入長穩(wěn)定配水堵塞器，穩(wěn)定后，驗(yàn)證投入層段的注水狀況。

2)應(yīng)用井每隔1個(gè)月進(jìn)行1次流量檢配工作，跟蹤長穩(wěn)定配水堵塞器的穩(wěn)流效果。

3)在應(yīng)用4個(gè)月后進(jìn)行撈取工作，檢查長穩(wěn)定堵塞器中重要部件的腐蝕情況。

4)在應(yīng)用井注水穩(wěn)定一個(gè)周期后，改變注水井注入量，穩(wěn)定注水半個(gè)月后，進(jìn)行流量測(cè)試，確定長穩(wěn)定配水堵塞器對(duì)油泵壓不穩(wěn)定等不利因素的有效控制力。

在應(yīng)用的20口注水井，最長的穩(wěn)定時(shí)間為10個(gè)月，最短的穩(wěn)定時(shí)間也達(dá)到了4個(gè)月，且各個(gè)應(yīng)用井均達(dá)到穩(wěn)定注水，測(cè)調(diào)周期明顯延長，詳情見表1。

表1 長穩(wěn)定配水堵塞器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一覽表

4 長穩(wěn)定配水堵塞器的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

長穩(wěn)定配水堵塞器的應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1)具有較強(qiáng)的控水能力，較好地解決層間矛盾問題，提升油田開發(fā)效果

在油田注水開發(fā)中，注水井層間矛盾問題會(huì)影響地質(zhì)方案的有效實(shí)施，甚至?xí)斐勺⒉上到y(tǒng)失衡，無法形成注水循環(huán)系統(tǒng)，造成連通油井供液不足，進(jìn)而影響油井產(chǎn)量。在注水井層間矛盾較大的情況下，長穩(wěn)定配水堵塞器具有較強(qiáng)的控水能力，其對(duì)層段的控制能力超過了常規(guī)測(cè)調(diào)中的極限值Φ1.0 mm的水嘴。長穩(wěn)定配水堵塞器可有效提升井口注入壓力，對(duì)弱吸水的地層注入壓力形成逐步、漸進(jìn)式調(diào)節(jié)，使層段的注入量實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制、合理分配。W1-X6-1X、W1-X6-1X、W2-X71-20X、W2-X6-3X井在常規(guī)測(cè)調(diào)中都無法實(shí)現(xiàn)地質(zhì)配注要求，使用長穩(wěn)定配水堵塞器對(duì)強(qiáng)吸層段的有效控制后，使注入壓力大幅度提升，滿足了不同層段啟動(dòng)壓差較大的情況，使較差的注水層段提升了注入量，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)的配注要求。對(duì)比常規(guī)測(cè)調(diào)與長穩(wěn)定配水堵塞器測(cè)調(diào)，對(duì)比數(shù)據(jù)見表2、表3、表4，結(jié)果表明較差的注水層段提注效果明顯。

W1-X6-1X的偏Ⅲ注水層段與油井W1-X61-X1X建立了獨(dú)立連接，利用長穩(wěn)定配水堵塞器提升偏Ⅲ注入量后，穩(wěn)定注水1個(gè)月與其連通的油井W1-X61-X1X日產(chǎn)液量由3.0 t上升至4.5 t，含水由64.6%上升至73.3%，供液能力明顯提升，如圖3所示。

表2 W1-X6-1X測(cè)調(diào)方式對(duì)比表

表3 W2-X71-20X測(cè)調(diào)方式對(duì)比表

表4 W1-X6-1X測(cè)調(diào)方式對(duì)比表

圖3 W1-X6-1X注水受效情況分析圖

2)具有較小的壓力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)較好的穩(wěn)定效果，有效延長測(cè)調(diào)周期

長穩(wěn)定配水堵塞器投入的層段為引起層間矛盾的主要層段，投入層段數(shù)小時(shí)后注水穩(wěn)定，其余層段很快進(jìn)入穩(wěn)流狀態(tài)。由于長穩(wěn)定配水堵塞器均投入全井的強(qiáng)吸水層段，因而，投入后注入壓力與彈簧彈力將會(huì)影響全井的注入壓力。注入壓力與彈簧彈力處于相對(duì)穩(wěn)定后，長穩(wěn)定配水堵塞器會(huì)進(jìn)行微調(diào)，以保證層段的精確注水。精確調(diào)節(jié)過程中，壓縮彈簧的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，整體的壓力波動(dòng)范圍穩(wěn)定在壓力數(shù)值的2%以內(nèi)，提高了層段的注水合格率。

在W1-X6-1X的主力吸層段偏Ⅰ投入10 m3/d的長穩(wěn)定堵塞器，在偏Ⅱ投入堵塞式雙通道壓力計(jì)，偏Ⅲ層段為裸眼，監(jiān)測(cè)長穩(wěn)定配水堵塞器的壓力變化情況。通過6d的測(cè)試數(shù)據(jù)表明壓力波動(dòng)范圍為0～0.276MPa，幅度占比為1.011%，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖4所示。

在持續(xù)跟蹤測(cè)試中，各應(yīng)用井的注入水量一直保持穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)間均在一個(gè)測(cè)調(diào)周期以上，其中，采油九廠龍虎泡作業(yè)區(qū)的LX1-1X已超過兩個(gè)測(cè)調(diào)周期，配注流量為10 m3/d，水嘴尺寸長穩(wěn)定的偏Ⅰ層段和水嘴尺寸為7 mm的偏Ⅳ層段壓力、流量見表5,慶新油田的W1-X6-1X已超過一個(gè)測(cè)調(diào)周期，長穩(wěn)定水嘴在配注流量為15 m3/d的偏Ⅰ層段流量，裸眼水嘴在配注流量為10 m3/d的偏Ⅳ層段流量情況的壓力流量見表6。在單層注水井中應(yīng)用長穩(wěn)定配水堵塞器后，可在較大壓力波動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定注水，很好地克服了周圍井組方案調(diào)整等帶來的壓力波動(dòng)，如WX2-S5X、T24-X22-12X等，穩(wěn)定時(shí)間由1個(gè)月延長至4個(gè)月。

圖4 雙通道壓力計(jì)的壓力波動(dòng)解釋圖

序號(hào)井口油壓/MPa偏Ⅰ偏Ⅳ層段流量/(m3·d-1)層段流量/(m3·d-1)115.410.39.9215.610.210.3315.510.310.3415.310.19.8515.610.410.1615.610.39.9715.49.910.2815.410.310.3915.410.110.11015.410.49.9

表6 1-X6-1X壓力、流量一覽表

3)具有較強(qiáng)的防腐能力，實(shí)現(xiàn)層段精細(xì)注水，提高測(cè)調(diào)工作效率

長穩(wěn)定配水堵塞器具有較強(qiáng)的防腐能力，有效保證了應(yīng)用層段的流量穩(wěn)定性。利用長穩(wěn)定配水堵塞器的穩(wěn)流特性與常規(guī)水嘴配合達(dá)到精細(xì)注水要求，實(shí)現(xiàn)減層調(diào)配，提高工作效率，進(jìn)而可有效提升應(yīng)用區(qū)塊的開發(fā)效果。長穩(wěn)定配水堵塞器在全井中的主力吸水層段應(yīng)用后，會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)該層段的穩(wěn)定注水，如應(yīng)用于兩個(gè)注水層段的井中，其中一個(gè)層段使用長穩(wěn)定配水堵塞器，當(dāng)總水量保持穩(wěn)定時(shí)，另外的注水層段則無需調(diào)整，只需在壓力范圍內(nèi)保證注水即可，如LX1-1X、LX9-1X等，效率提升50%；如應(yīng)用于多層段注水井中，其中矛盾最大的層段使用長穩(wěn)定配水堵塞器，克服層間矛盾帶來的注水變化，如LX7-16X、LX9-1X、W1-X6-1X等，效率提升33%。

5 結(jié) 論

改進(jìn)后的長穩(wěn)定配水堵塞器：

1)具有較強(qiáng)的控水能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)強(qiáng)吸層段有效控水、對(duì)弱吸層段有效提水，較好地解決層間矛盾問題，進(jìn)而提升了油田開發(fā)效果。

2)具有較好的穩(wěn)流效果，在一定周期內(nèi)，注水量不隨注入壓力或地層壓力變化而變化，延長了測(cè)調(diào)穩(wěn)定周期，使測(cè)調(diào)周期由2～3個(gè)月延長至6～7個(gè)月。

3)具有較強(qiáng)的防腐能力，實(shí)現(xiàn)層段精細(xì)注水，在多層段應(yīng)用中，穩(wěn)定效果較好，調(diào)配過程中減少了部分調(diào)節(jié)水嘴的工作量，實(shí)現(xiàn)了減層測(cè)試，有效提高測(cè)調(diào)工作效率。

4)具有較小的壓力波動(dòng)范圍，波動(dòng)范圍在0.1～0.3 MPa之間，克服了油泵壓不穩(wěn)定對(duì)注水井的影響，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定注水。