大排量防砂注水 一體化管柱研究及應(yīng)用

亓彥錸 李進(jìn) 王偉 楊樂樂(.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300459)

0 引言

近年來，渤海油田部分老油田逐漸進(jìn)入開發(fā)中后期，高含水問題突出[1,2]。以最為典型的曹妃甸油田為例，綜合含水率高達(dá)95.7%[3,4]。高含水油田在生產(chǎn)過程中，會從產(chǎn)液中分離出大量的生產(chǎn)水，平臺水處理壓力巨大[5]。同時，日益嚴(yán)峻的海上環(huán)境保護(hù)形勢，使得油田生產(chǎn)水處理面臨更大的挑戰(zhàn)。目前，將生產(chǎn)水回注地層是首選的處理方式，不僅可以解決水處理難題，同時還可以滿足注水開發(fā)的注入水水源需求[6,7]。老油田注水井多為側(cè)鉆調(diào)整井，以7″尾管為主，存在尾管掛深度淺、注水段井筒尺寸偏小的問題，傳統(tǒng)的注水工藝受工具尺寸的限制，無法滿足大排量的注水需求。此外，采用“配水器+隔離封隔器”的傳統(tǒng)注水工藝技術(shù)也無法滿足油井不同層位間的差異化注水需求。因此，亟需研發(fā)適用于小井眼、大排量、差異化注水需求的注水工藝技術(shù)，以滿足油田生產(chǎn)需求。

1 防砂注水一體化技術(shù)研究

1.1 配水器優(yōu)選

傳統(tǒng)注水工具受尺寸的限制，大流量會導(dǎo)致過流通道及調(diào)節(jié)水嘴被沖蝕，且摩阻很大，難以滿足平臺水處理及油井注水量的要求。

為了解決上述難題，選用特殊設(shè)計的超大注入量配水器，見圖1 所示。該配水器可滿足5800m3/d 及以上的注入量需求。該配水器具有如下技術(shù)特點(diǎn)：(1)采取下置調(diào)節(jié)套的方式，滿足大注入量下的測調(diào)需求；(2)4 個當(dāng)量24mm 閥，嘴損不大于1.2MPa，注入量5800m3/d 在對應(yīng)管柱的流速11.1m/s，小于儀器極限測量流速22m/s；(3)可調(diào)閥采用氮化硅超高強(qiáng)度陶瓷，大大降低水嘴沖蝕對配水精度的影響。

圖1 超大注入量配水器結(jié)構(gòu)圖

1.2 新型防砂注水一體化集成管柱

目前，渤海油田多采用“外層防砂管柱+內(nèi)層注水管柱”的雙層管柱結(jié)構(gòu)，此種管柱結(jié)構(gòu)主要缺點(diǎn)在于會大大縮小注水管柱的內(nèi)通徑，從而限制注入排量。為了滿足大排量、小井眼和差異化精細(xì)分層注水要求，創(chuàng)新設(shè)計防砂注水一體集成管柱，創(chuàng)造性地將注水管柱集成到防砂管柱中，滿足大排量差異化精細(xì)分注的同時，可適應(yīng)7″尾管小井眼內(nèi)的施工需求，管柱結(jié)構(gòu)見圖2 所示。

圖2 新型防砂注水一體化集成管柱結(jié)構(gòu)圖

1.3 大井斜測調(diào)技術(shù)

為滿足大斜度井測調(diào)需求，目前多采用如圖3 所示的測調(diào)儀器，該工具串由于對接為無導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，且采用下加重方式，致使大井斜井況對接困難容易滑脫、測調(diào)難度高。為滿足67°及以上井斜的大斜度注水井測調(diào)需求，將對接形式改為四筆尖導(dǎo)向定位，且采用上加重方式，定位可靠、測調(diào)可靠，改進(jìn)后的測調(diào)工具串結(jié)構(gòu)見圖4 所示。

圖3 傳統(tǒng)的測調(diào)工具串結(jié)構(gòu)

圖4 改進(jìn)后的測調(diào)工具串結(jié)構(gòu)

1.4 配套打撈技術(shù)

如圖2 所示新型防砂注水一體集成管柱，創(chuàng)造性的將注水管柱集成到防砂管柱中，大大降低了傳統(tǒng)插入密封注水管柱導(dǎo)致的遇卡風(fēng)險，具有低打撈風(fēng)險的特點(diǎn)。

(1)新型封隔器解封方式為逐級解封，解封力不隨使用級數(shù)的增加而遞增；該封隔器靠液壓坐封、上提管柱解封的懸掛封隔器，具有雙向卡瓦錨定功能；自帶逐級解封機(jī)構(gòu)。

(2)防砂集成管柱中加入多級安全接頭，遇卡可分段打撈。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

A1S2井為曹妃甸油田的一口側(cè)鉆注水井，采用7″尾管固井，1220.75m 處最大井斜78°，屬于大斜度井。該井的目的注水層位有管陶組和明化鎮(zhèn)組兩個層位，射孔段分別為1243.4～1260.2m 和2592.2～2363.4m。按照油藏配注要求，頂層館陶組儲層注水量需滿足330～500m3/d，底層明化鎮(zhèn)組儲層需滿足3500～5270m3/d 的注水量。由于傳統(tǒng)注水工藝技術(shù)無法滿足該井小井眼、大排量和差異化分層注水的要求，因此設(shè)計頂層館陶組儲層采用7″尾管射孔+新型防砂注水一體化集成管柱完井，底層明化鎮(zhèn)組儲層采用7″尾管射孔+4-1/2″優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂，擋砂精度為120μm。

該井防砂注水一體化集成管柱下入作業(yè)順利，頂部封隔器及隔離封隔器驗(yàn)封壓力穩(wěn)定，下入驗(yàn)封儀驗(yàn)封，封隔器密封良好。管柱下入到位后，試注量均達(dá)到設(shè)計要求，其中底層明化鎮(zhèn)組儲層注入量達(dá)到5400m3/d，滿足油藏配注要求，同時也充分證明了防砂注水一體集成管柱的可靠性。A1S2 井是新型防砂注水一體化集成注水管柱在渤海油田應(yīng)用的首口井，該井的成功作業(yè)與應(yīng)用，為該技術(shù)在渤海高含水油田的推廣應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)論

(1)為解決渤海高含水油田水處理難題，滿足小井眼生產(chǎn)井大排量、差異化注水需求，通過超大注入量配水器優(yōu)選，設(shè)計研發(fā)新型防砂注水一體化集成管柱，具有注入量大、可實(shí)現(xiàn)大斜度井測調(diào)、低打撈風(fēng)險等技術(shù)特點(diǎn)。

(2)新型防砂注水一體化集成管柱成功應(yīng)用于A1S2 井，有效解決了該井小井眼、大排量、差異化分層注水的技術(shù)難題，日注水量高達(dá)5400m3/d。

(3)應(yīng)用表明，該管柱不僅可以解決高含水油田水處理難題，同時還可以滿足注水開發(fā)的注入水水源需求，在渤海高含水油田中具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。