注水井測試遇阻原因分析與對策

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。

1 現(xiàn)狀

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。

2 導(dǎo)致測試遇阻的原因

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。

3 預(yù)防測試遇阻的對策

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 工藝技術(shù)方面

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 加強(qiáng)注水井管理制度

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。

4 結(jié)論及認(rèn)識

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。