新型機(jī)械分層找堵水工藝研究與應(yīng)用

雷 佳，王浩承，賀志峰，李金斌，丁 誠，潘國輝

（江蘇油田采油一廠，江蘇揚(yáng)州 225265）

該項目針對江蘇油田試采一廠的非均質(zhì)油藏在多層合采狀態(tài)下因部分強(qiáng)水淹層段造成層間相互干擾，壓制了潛力油層的正常生產(chǎn)，主要表現(xiàn)為油井含水陡增，產(chǎn)油量迅速下降，嚴(yán)重影響了注水開發(fā)油田的正常開采。而治理此類井的關(guān)鍵就是找準(zhǔn)水、堵住水，但傳統(tǒng)的找堵水工藝最大的缺陷就是找水和堵水是分開進(jìn)行的，存在作業(yè)工作量大、施工周期長、找水資料不直觀、解釋資料存在誤差等問題，導(dǎo)致油井的堵層不明朗、堵水有效性較差（見表1）。

表1 傳統(tǒng)找水工藝的特點(diǎn)及局限性

江蘇油田采油一廠管理的油田大部分采用定向井開發(fā)。為解決傳統(tǒng)找水工藝所存在的局限性，研究開發(fā)出適合低滲、低產(chǎn)定向油井特點(diǎn)的機(jī)械分層找堵水工藝技術(shù)是提高油田最終采收率、確保油田高效開發(fā)的有效手段之一。

本文重點(diǎn)研究并開發(fā)了機(jī)械分層找堵水工藝管柱、橋塞封隔器組合的設(shè)計[1，2]、優(yōu)選與改進(jìn)、分層找堵水工具的改進(jìn)與完善、相關(guān)控制技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，通過在沙埝、高徐等油田4 口井的現(xiàn)場實(shí)踐與應(yīng)用，在工藝上不斷優(yōu)化、改進(jìn)與完善，實(shí)現(xiàn)了油井在生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行找水、堵水的一體化、通過找堵水一體化工藝達(dá)到了油井增油降水的最終目的。

本項目創(chuàng)新點(diǎn)在于：實(shí)現(xiàn)了油井生產(chǎn)狀態(tài)下的找堵水一體化，增油降水效果明顯；工藝管柱與生產(chǎn)管柱的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)不動管柱調(diào)層生產(chǎn)[3-5]；開發(fā)找堵水一體化工具，研究改進(jìn)控制系統(tǒng)，降低成本。

1 研究內(nèi)容

1.1 井下配套工具的研發(fā)應(yīng)用

圖1 液壓分層開關(guān)器結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)第一部分設(shè)計出的找堵水一體化生產(chǎn)工藝管柱，井下配套的分層工具主要為橋塞、封隔器組合和各層生產(chǎn)所需的液壓開關(guān)器等。

1.1.1 封隔器的改進(jìn)設(shè)計 由于該工藝技術(shù)的核心就是利用封隔器實(shí)現(xiàn)分層開采的一個生產(chǎn)過程，而該丟手式封隔器管柱可一次性通過管柱將其全部帶入預(yù)定位置，通過上提下放重復(fù)座封，地面施壓的方式可實(shí)現(xiàn)橋塞座封、上提下放管柱可實(shí)現(xiàn)組合管柱封隔器的解封，具有施工方便、操作簡單等優(yōu)勢，因此選擇了Y211-115 型封隔器為基礎(chǔ)并進(jìn)行了一些改進(jìn)，作為分層生產(chǎn)的主要卡封工具。

該封隔器下井時，軌道銷釘處于短軌道上死點(diǎn)，卡瓦被鎖在中心管上，保證順利下井。當(dāng)下至預(yù)定位置時，上提管柱一定的高度，軌道銷釘滑入長軌道，錐體插入卡瓦體中，迫使卡瓦受力膨脹，并咬在套管壁上，同時管柱的部分重力壓在封隔器的密封件上，使密封件徑向脹大密封油套管環(huán)形空間，解封時只需上提管柱即可解封封隔器。相比傳統(tǒng)Y211-114 型封隔器該封隔器使用了PT 封隔器的合金卡瓦，比現(xiàn)有卡瓦更穩(wěn)定，使其工作壓力由25 MPa 提高至35 MPa，同時保持了Y211-114 型封隔器大通徑、座封簡便的優(yōu)點(diǎn)。

1.1.2 液壓分層開關(guān)器設(shè)計 液壓分層開關(guān)器主要由上下接頭、球座殼體、閥球、閥座、中間接頭、外套、中心管、軌道銷釘、復(fù)位控制部件和密封圈等部件組成。中心管上設(shè)計了導(dǎo)向軌跡槽。主要參數(shù)：工作壓力30 MPa；工作溫度120 ℃；換向壓力20 MPa 穩(wěn)壓10 min；最大外徑115 mm；最小通徑32 mm（見圖1）。

1.2 工作原理

根據(jù)方案設(shè)計，將多級液控分層開關(guān)及封隔器與管柱相連下入井內(nèi)，通過套管憋壓完成開關(guān)的多次重復(fù)換向。當(dāng)液壓達(dá)到換向壓力時，中心管移動并壓縮復(fù)位控制件，同時外套上軌道銷從關(guān)閉（或開啟）槽進(jìn)入開啟（或關(guān)閉）槽，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)液通道的開啟（或關(guān)閉），當(dāng)壓力泄去后在彈力作用下，軌道銷被鎖緊限位在中心管開啟（或關(guān)閉）槽內(nèi)，從而完成開關(guān)器的換向、鎖緊動作。當(dāng)再需要換向時，還可重復(fù)上述過程改變開關(guān)器進(jìn)液通道的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)性液控?fù)Q向過程。

2 現(xiàn)場應(yīng)用及效果評價

2.1 選井思路及現(xiàn)場應(yīng)用

項目的選井方向主要選擇非均質(zhì)油藏多層合采井，因部分層段強(qiáng)水淹造成層間相互干擾，壓制了潛力油層的正常生產(chǎn)，及對應(yīng)注水井吸水剖面無顯著差異，主要表現(xiàn)為油井含水陡增，產(chǎn)油量迅速下降，其特點(diǎn)是高液量、高含水。項目共實(shí)施4 口井（見表2）。

2.2 效果評價

該技術(shù)現(xiàn)場實(shí)施以來，截止2016 年12 月底累計增油409.6 t，增油情況（見表3）。

通過實(shí)施該項目的4 口井可以看出，在確保油井檢泵周期的情況下，可以實(shí)現(xiàn)部分單井增油30 %以上；沙20-28、徐31 井未得到預(yù)期增油效果，但可以準(zhǔn)確判斷出水層位，為排除層間干擾提供依據(jù)，為后期制定開采方案及提液增油指明方向。

3 結(jié)論認(rèn)識及下步打算

表2 項目實(shí)施井情況表

表3 油井分層找水結(jié)果及增油情況

3.1 結(jié)論認(rèn)識

該技術(shù)通過一年來的技術(shù)研究和現(xiàn)場應(yīng)用，有以下幾點(diǎn)結(jié)論和認(rèn)識：

（1）新型機(jī)械分層找堵水技術(shù)為合采井細(xì)分層找水提供了新的思路,可使油井在生產(chǎn)狀態(tài)下不動管柱實(shí)現(xiàn)找水、堵水一體化，找水資料準(zhǔn)確、堵水有效率高。

（2）該項技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一趟管柱完成多層找水、堵水的任務(wù),不影響后期檢泵提液等作業(yè)，可大大降低作業(yè)施工周期，充分體現(xiàn)了其技術(shù)優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。

（3）分層找堵水技術(shù)準(zhǔn)確查找出水層位，根據(jù)生產(chǎn)情況，實(shí)時封堵水層，開采油層，為深化油藏認(rèn)識、加強(qiáng)油藏動態(tài)管理提供了寶貴的技術(shù)資料。

3.2 下步打算

在項目實(shí)施過程中，雖然在工藝上取得了成功，但也存在一些技術(shù)上的難題，需下步攻關(guān)和努力的方向，另外在該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域方面可進(jìn)一步拓展、改進(jìn)和發(fā)展。

（1）在固井質(zhì)量差、層間竄的油井上應(yīng)用存在技術(shù)缺陷，影響找堵水的準(zhǔn)確性和有效性，繼續(xù)開展層間竄槽診斷及分析新技術(shù)的研究應(yīng)用。

（2）雖然實(shí)現(xiàn)了層間細(xì)分找堵水，但對大厚層內(nèi)薄夾層之間存在的層內(nèi)矛盾難以解決，可適時開展大厚層內(nèi)薄夾層（1 m～4 m）的單級或多級找堵水工藝技術(shù)研究，提高油田整體開發(fā)水平。

（3）隨著側(cè)鉆、水平等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井?dāng)?shù)量的不斷增多，應(yīng)盡快開展復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、復(fù)雜小井眼的分層找堵水工藝技術(shù)研究，拓寬細(xì)分層找堵水工藝技術(shù)水平。

（4）針對高含水井結(jié)垢、細(xì)菌腐蝕、檢泵周期短等問題，在加藥維護(hù)工作上需進(jìn)一步提高。

（5）針對部分找堵水管柱打撈遇卡的問題，下步仍需對相關(guān)配套工藝及工具的可行性和適應(yīng)性進(jìn)行更深入的研究與分析。