蔡苗苗(大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠)
隨著油田進(jìn)入特高含水階段,分層注水井[1]對油田開發(fā)的作用日益增大,既可以補(bǔ)充地層能量、驅(qū)替原油,又能有效防止注入水單層突進(jìn)、緩解層間矛盾,是油田開發(fā)中后期保持穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。然而,除了正常的層位調(diào)整等地質(zhì)方案變動需求,注水井常常會因?yàn)榈貙訂栴}、工具管柱問題或者測試問題造成重配作業(yè),這不但造成了額外的人力、物力消耗,還容易導(dǎo)致注水井轉(zhuǎn)大修,減少注水井點(diǎn),破壞注采平衡,增加作業(yè)成本,并且也存在著一定的安全隱患。
2017—2019年薩北開發(fā)區(qū)問題井重配井?dāng)?shù)占全部維護(hù)性作業(yè)[2]井?dāng)?shù)的比例如圖1所示。由圖1可知,近三年來,在每年全部維護(hù)性作業(yè)的注水井中,始終有1/3左右是問題井重配的作業(yè)量,增加了作業(yè)成本。
圖1 薩北開發(fā)區(qū)問題井重配工作量占全部維護(hù)性作業(yè)井?dāng)?shù)的比例
薩北開發(fā)區(qū)2017—2019年問題井發(fā)生情況如表1所示。通過表1對問題井發(fā)生的原因歸類和統(tǒng)計(jì)可知,在眾多原因中測試遇阻問題井發(fā)生率最高,占到全年問題井總數(shù)的半數(shù)以上。
表1 2017—2019年薩北開發(fā)區(qū)問題井發(fā)生情況
因此,分析注水井發(fā)生測試遇阻的主要原因并提出針對性治理措施、降低測試遇阻問題井發(fā)生率可有效減少重配作業(yè)[3-4],將對降本增效作用明顯;同時,對提高注水時率、保持注采平衡意義重大。
1)地層出砂。隨著油田進(jìn)入開發(fā)后期,注水時間的延長,層間壓差大,干擾嚴(yán)重,尤其是在長期高壓注水過程中由于流體不斷的沖刷,使地層膠結(jié)性逐漸降低,注水井在作業(yè)、洗井、關(guān)井和停注過程中由于井筒壓降、層間串通而使地層激動反吐出砂,從而導(dǎo)致砂埋油管、砂堵配水器中心通道,造成作業(yè)重配[5]。
2)井筒結(jié)垢。油田注水長期采取污水回注,污水中的游離CO2、溶解氧、硫化物等極易使注水井井下管柱腐蝕,形成碳酸鈣垢、硫化物垢、鐵垢結(jié)垢,使井下管柱縮徑[6]。在正常測試與打撈調(diào)配時,鋼絲繩的起下使投撈工具摩擦管壁,大量繡垢脫落、沉積,出現(xiàn)測試遇阻現(xiàn)象。
由上述分析可知,預(yù)防測試遇阻的關(guān)鍵是防止地層砂返吐和清潔井筒中的砂、垢,因此可從工藝和管理兩個方面,通過合理優(yōu)化工藝管柱及新型注水工藝和加強(qiáng)注水井管理等途徑預(yù)防或緩解測試遇阻情況的發(fā)生。
3.1.1 合理優(yōu)化管柱,避免地層出砂
一是對于易出砂注水井,在設(shè)計(jì)井下管柱時,在底部加裝活堵,全井投死嘴,防止在下管柱過程中井下返吐物進(jìn)入管柱內(nèi),保證井筒清潔。二是對于最后一層是封堵層的注水井,在設(shè)計(jì)井下管柱時,在射孔底界以下增加一級封隔器,防止高滲透層返吐液進(jìn)入井筒后落入井筒底部,造成砂埋尾管。
薩北開發(fā)區(qū)注水井A,曾頻繁出現(xiàn)測試遇阻重配作業(yè),經(jīng)鑒定該井出砂結(jié)垢嚴(yán)重。因此,在2018年5月重配施工的管柱設(shè)計(jì)中采用底部加裝活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一級封隔器的方式,有效保持了作業(yè)過程中的井筒清潔,A井完井管柱示意圖如圖2所示。該井目前生產(chǎn)狀況依然正常,有效避免了該井測試遇阻重配作業(yè),也避免了重配停注造成的產(chǎn)量下降。
圖2 A井完井管柱示意圖
測試遇阻問題井重配作業(yè)平均停注時間為2天,該井日注水量為110 m3,則累計(jì)注水220 m3。按13 m3水增油1 t計(jì)算,則累計(jì)增油16.92 t。按原油單價3 376.79元/t、原油成本1 522.07元/t計(jì)算,可增加的直接經(jīng)濟(jì)效益為3.14萬元。可節(jié)省重配作業(yè)施工費(fèi)用為1.2萬元。
按套保封隔器3 295.96元/個、逐級解封封隔器2 232.05元/個、防分流配水器1 913.62元/個計(jì)算,則可節(jié)省重配井下工具費(fèi)用為1.38萬元。
3.1.2 推廣應(yīng)用防分流配水器
防分流配水器結(jié)構(gòu)示意圖[7]如圖3所示。該配水器在停注時處于反向關(guān)閉狀態(tài),可以有效防止地層出砂從配水器進(jìn)入管柱;同時,洗井時,油套環(huán)空壓力高于油管內(nèi)壓力,防分流閥關(guān)閉,可有效防止洗井過程中部分洗井液通過各層配水器偏孔直接進(jìn)入油管,造成洗井壓力和流量逐漸下降,保證了底部洗井效果,提高了洗井效率。
該配水器2013年在第三采油廠開始研發(fā),2016年開始大面積推廣應(yīng)用。2016—2019年薩北開發(fā)區(qū)測試遇阻問題井在總井?dāng)?shù)的占比如圖4所示。從圖4中可以看出,從2016—2019年,測試遇阻問題井發(fā)生率從6.84%降到4.56%,降低了2.28%??梢姡S著該配水工具的不斷普及,測試遇阻問題井發(fā)生率在逐年遞減,有效減少了重配作業(yè)造成的人力、物力消耗,降低了生產(chǎn)成本。
圖4 2016—2019年薩北開發(fā)區(qū)測試遇阻問題井在總井?dāng)?shù)的占比
3.1.3 推廣應(yīng)用注水井電動清砂除垢技術(shù)
圖3 防分流配水器結(jié)構(gòu)示意圖
圖5 清砂除垢器結(jié)構(gòu)示意圖
當(dāng)由于出砂或結(jié)垢嚴(yán)重的原因發(fā)生測試遇阻后,可以通過洗井、通井等方法處理[8],處理不了時就可以應(yīng)用清砂除垢器(圖5),提高解堵成功率,避免管柱二次重配作業(yè)。清砂除垢器適用于水、聚驅(qū)偏心配注器中心通道及偏孔部位的清砂除垢,可洗井后進(jìn)行二次處理。當(dāng)其與電纜連接后,下入井中配水器內(nèi),由地面控制系統(tǒng)發(fā)送指令,經(jīng)由電纜傳送給主機(jī),控制電動機(jī)帶動清砂除垢短節(jié)旋轉(zhuǎn),對中心通道和偏孔進(jìn)行處理。
到目前為止,該裝置已在第三采油廠現(xiàn)場應(yīng)用24井次,其中解堵成功20井次,累計(jì)41個層段清垢作業(yè),避免了重配作業(yè),節(jié)約了作業(yè)成本。按注水井重配作業(yè)1.2萬元/井次計(jì)算,共節(jié)省作業(yè)費(fèi)用24萬元。按封隔器配水器井下工具費(fèi)1.76萬元/井次計(jì)算,共節(jié)省工具費(fèi)用35.29萬元,累計(jì)創(chuàng)效益59.29萬元。
3.2.1 降低關(guān)井頻次
要防止注水井出砂關(guān)鍵是減少或防止地層水反吐。最直接的做法是減少注水井關(guān)井頻率,優(yōu)化注水井管理方法,統(tǒng)籌安排因地面設(shè)備、洗井、測試、作業(yè)等原因造成的不可避免的關(guān)井,也可減少注水井停注,提高油田產(chǎn)量。
3.2.2 加強(qiáng)洗井管理
一是加強(qiáng)洗井監(jiān)督力度[9]。要求操作工按照洗井標(biāo)準(zhǔn)控制洗井時間,即洗至進(jìn)出口水質(zhì)一致時為止,防止洗井時間過短,沖洗不干凈、不徹底,使油管內(nèi)懸浮的砂垢重新回落,影響洗井效果;要求操作工嚴(yán)格按照洗井規(guī)范進(jìn)行操作,尤其在洗井即將結(jié)束時,嚴(yán)禁突然降低排量和壓力,使壓力波動,地層返吐出砂,造成污染。
二是不同井況制定不同洗井方案[10]。低壓注水井洗井排量過大,洗井壓力高于地層啟動壓力,使大部分洗井水注入地層,造成砂堵油層;高壓注水井洗井排量過小,達(dá)不到洗井效果,使井筒壓降引起地層返砂。對于不同啟動壓力的注水井制定不同的洗井方案,給出合理的洗井壓力、排量。
3.2.3 加強(qiáng)銜接工作
下完井管柱打壓釋放封隔器后,因封路修路或下雨等臨時原因,導(dǎo)致測試無法及時跟進(jìn)投撈,造成油層返吐物進(jìn)入井筒。因此,做好封隔器釋放與水井測試投撈的銜接工作,避免延時過長,導(dǎo)致投撈器下不去遇阻情況發(fā)生。
1)薩北油田注水井測試遇阻重配作業(yè)頻繁發(fā)生,降低測試遇阻發(fā)生率可縮短測試周期,對提高測試效率意義重大,對降本增效作用明顯。
2)地層出砂和井筒結(jié)垢是導(dǎo)致測試遇阻重配的根本原因,增加了人力、物力消耗。
3)從工藝角度,通過在底部加裝活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一級封隔器等優(yōu)化管柱方法,以及推廣應(yīng)用防分流配水器、清砂除垢器等新型工藝手段,可有效降低注水井測試遇阻發(fā)生率。
4)從管理角度,通過優(yōu)化注水井管理制度降低關(guān)井頻次、加強(qiáng)洗井監(jiān)督力度,做好封隔器釋放與水井測試投撈的銜接工作,也可有效降低測試遇阻問題井發(fā)生率。