測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化技術(shù)在海上油田研究與應(yīng)用

孟祥海1，牛貴鋒，藍(lán) 飛1，楊萬有，張志熊1，王良杰

(1.中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300459；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452)①

分層注水技術(shù)已成為維持油田長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，提高采收率的重要手段[1-2]。渤海油田現(xiàn)有注水井750余口，分注井700余口，分注率達(dá)到87%，地層多為疏松砂巖，水井關(guān)停，地層砂反吐。注水工藝采用鋼絲投撈水嘴測(cè)調(diào)[3-5]，調(diào)配成功率低，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)(3～5 d/口井)。

隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)壓力增大，急需防砂和細(xì)分層系配注技術(shù)，提高下管柱作業(yè)效率。應(yīng)充分發(fā)揮多種措施的優(yōu)化協(xié)同作用，通過井間、層內(nèi)、層間及平面4個(gè)層次的精細(xì)立體調(diào)整，使各類油層均衡動(dòng)用[6-8]。常規(guī)分層防砂工藝[9-10]主要分為2種，一種采用逐層施工工藝，即施工完一層、驗(yàn)封一層，再逐級(jí)向上施工，該工藝施工周期長(zhǎng)，防砂完井后留井通徑小，不利于后期分層采油或注水工藝的開展；另一種采用一次管柱坐封所有防砂工具，但該工藝不具備驗(yàn)封功能，需單獨(dú)下入一趟驗(yàn)封工具，層位較多時(shí)施工周期較長(zhǎng)，作業(yè)費(fèi)用較高。無論采用哪一種完井方式，均不能一趟管柱完成同時(shí)下入防砂管柱和注水管柱的操作，修井時(shí)間及配套的操作成本都不少于兩趟下管柱作業(yè)。常規(guī)的注水工藝也需要在分層防砂完井工藝基礎(chǔ)上實(shí)施，無法滿足海上油田快速、安全生產(chǎn)的需求。需要一種更為安全、更為有效的分層防砂工藝，具備較大內(nèi)通徑，能為后期采油、注水提供足夠的完井通道。海上油田套管完井的生產(chǎn)井都沒有進(jìn)行先期防砂完井工藝，針對(duì)提高注水效率、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和延長(zhǎng)注水井壽命的需要，防砂與細(xì)分層系配注一體化技術(shù)可拓展并提升現(xiàn)有注水井防砂與配注工藝及工具的技術(shù)能力，形成防砂與細(xì)分層系注水洗井一體化技術(shù)服務(wù)能力，達(dá)到提高油井產(chǎn)能和降低作業(yè)成本的目的。

1 技術(shù)原理

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化工藝具有分層注水、獨(dú)立篩管防砂和反洗井3種功能，適用于兩層或兩層以上的分層注水要求；通過油管管串只需一趟管柱即可把該組合管柱下入到設(shè)計(jì)井深。該工藝管柱包括兩層管柱，內(nèi)層坐封驗(yàn)封注水反洗一體化管柱具備注水功能，并兼容反洗井功能；外層防砂管柱具備獨(dú)立篩管式防砂功能，如圖1。

圖1 測(cè)調(diào)注水、防砂反洗一體化管柱示意

1.2 工藝原理

1) 一體化坐封與驗(yàn)封。管柱內(nèi)加壓，液壓通過帶孔管進(jìn)入丟手懸掛封隔器及各級(jí)隔離封隔器，丟手懸掛封隔器錨定機(jī)構(gòu)支撐在油層套管壁上，同時(shí)壓縮膠筒與套管內(nèi)壁形成密封，實(shí)現(xiàn)分層。

2) 頂封驗(yàn)封。環(huán)空加壓，驗(yàn)證丟手懸掛封隔器的密封，觀察油管是否有返出液，從而驗(yàn)證丟手懸掛封隔器坐封是否合格，無連續(xù)返出液為合格。

3) 坐封隔離封隔器并驗(yàn)封。各級(jí)隔離封隔器液壓下坐封，膠筒在油層套管內(nèi)壁上形成密封帶，實(shí)現(xiàn)各層間的隔離；繼續(xù)增壓，實(shí)現(xiàn)內(nèi)層坐封驗(yàn)封注水反洗一體化管柱與外層防砂管柱的分離；泄壓后，通過控制各測(cè)調(diào)配水器進(jìn)行各級(jí)隔離封隔器驗(yàn)封。

4) 驗(yàn)封合格后，內(nèi)層細(xì)分層注水管柱將與外層防砂管柱一起留在井底，作為井下分層注水的完井管柱長(zhǎng)期使用。

測(cè)調(diào)注水主要由井下測(cè)調(diào)工作筒、電纜測(cè)調(diào)儀器、地面控制器3部分組成。首先將測(cè)調(diào)工作筒與內(nèi)層分注管柱一起下入，其內(nèi)部裝有可調(diào)水嘴；電纜測(cè)調(diào)儀器與井下測(cè)調(diào)工作筒對(duì)接，在地面直讀調(diào)節(jié)流量；地面控制器在地面通過電纜讀取流量壓力溫度參數(shù)，并控制測(cè)調(diào)儀器調(diào)節(jié)井下可調(diào)水嘴；可調(diào)水嘴內(nèi)置到井下配水器中，測(cè)試儀器與配水器對(duì)接后，采用邊測(cè)邊調(diào)的方式進(jìn)行流量測(cè)試與調(diào)配。通過地面儀器監(jiān)視流量壓力曲線，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的流量曲線調(diào)整注水閥水嘴大小，直至達(dá)到配注流量，一次起下完成所有層段測(cè)試和調(diào)配。測(cè)調(diào)作業(yè)如圖2。

圖2 測(cè)調(diào)作業(yè)示意

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

適用井深 ≤3 500 m

工作壓差 ≤35 MPa

井溫 ≤125℃

套管規(guī)格

井斜 ≤無限制

分層數(shù) ≤8層

調(diào)配誤差 5%

(包括最小卡距，注水工具技術(shù)指標(biāo))

2 配套工具

2.1 頂部丟手封隔器

該封隔器的特點(diǎn)是采用上卡瓦來代替?zhèn)鹘y(tǒng)式的水力錨，油管內(nèi)加壓坐封，上提解封，因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐大壓差等特點(diǎn)；另外，還可以根據(jù)需要調(diào)整不同的坐封壓力等級(jí)(即使用不同數(shù)量或不同剪切力的坐封銷釘)，分別實(shí)現(xiàn)坐封、驗(yàn)封，滿足分層隔離需要。頂部丟手封隔器如圖3。

使用注水管柱下入防砂管柱到位，繼續(xù)提高管內(nèi)壓力實(shí)現(xiàn)液壓脫手，同時(shí)滿足可正轉(zhuǎn)機(jī)械脫手功能，后期注水管柱與防砂管柱可單趟打撈回收。

圖3 頂部丟手封隔器示意

2.2 反循環(huán)洗井閥

反循環(huán)洗井時(shí)，油套環(huán)空加壓，封隔器防蠕動(dòng)密閉自鎖功能被解封(如圖4)，洗井液經(jīng)油套環(huán)空，一部分進(jìn)入篩管與套管環(huán)空清洗，另一部分對(duì)注水管柱與防砂管柱的環(huán)空進(jìn)行清洗，最后洗井液經(jīng)洗井閥進(jìn)入中心管返至地面。相比其他反循環(huán)洗井方式，操作便捷。

圖4 防蠕動(dòng)密閉自鎖封隔器示意

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化工藝在渤海油田X井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，歷時(shí)3 d，完成可反洗測(cè)調(diào)一體分層注水作業(yè)，X井于2016-05-31順利恢復(fù)注水，測(cè)調(diào)結(jié)果如表1。應(yīng)用表明，該技術(shù)滿足油井測(cè)調(diào)分層注水、防砂反洗需要，實(shí)現(xiàn)了高效合理注水的目的。工藝技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，能夠滿足油田注水開發(fā)的需求。X井于2016-09-22采用離線作業(yè)模式進(jìn)行了反洗井作業(yè)，防蠕動(dòng)密閉自鎖封隔器解封、反洗閥打開均正常，反洗井過程中，返出大量的油泥混合物，如圖5。

表1 X井測(cè)調(diào)結(jié)果

圖5 洗井返出液取樣

4 結(jié)論

1) 測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱通過一趟管柱作業(yè)下入井下，大幅降低了管柱操作時(shí)間，減少了施工井在平臺(tái)的占井時(shí)間。

2) 測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱反洗井功能，注水封隔器注水坐封，反洗解封，操作簡(jiǎn)單易行，管柱維護(hù)方便。平臺(tái)定時(shí)實(shí)施反洗井作業(yè)，解決注水井井筒堵塞問題，可有效緩解了注水井注水壓力上升的趨勢(shì)。

3) 測(cè)調(diào)注水防砂反洗一體化技術(shù)采用電纜作業(yè)方式，測(cè)調(diào)工具一次下井完成各層流量的測(cè)試與調(diào)配工作，單井測(cè)調(diào)時(shí)間由3～4個(gè)工作日降低到1個(gè)工作日，同時(shí)測(cè)調(diào)過程實(shí)現(xiàn)了可視化，水嘴實(shí)現(xiàn)無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)配合格率大于90%。

4) 成功應(yīng)用在渤海油田X井，注水封隔器坐封、解封正常，測(cè)調(diào)工具良好， 6層調(diào)配僅用時(shí)11 h，提高了測(cè)調(diào)效率，并成功進(jìn)行了反循環(huán)洗井作業(yè)，工藝的可行性得到了驗(yàn)證，為渤海油田防砂分注一體化服務(wù)開發(fā)提供了新的措施。