機械式分層采油技術(shù)研究與試驗

周學(xué)青

摘 要：老油田在開采過程中面臨著區(qū)塊認知程度較高，新井開采初期低含水周期短，含水上升較快，在后期開采過程中受層間差異性等矛盾影響，低含水層受高含水層干擾，導(dǎo)致多層合采時低含水層未能有效動用。分層采油技術(shù)的應(yīng)用可從一定程度上緩解此類問題，提高油層的有效動用程度，提高單井產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：分層采油;層間矛盾;控水增油;

1、背景

油田自1971年投入開發(fā)，1990年進入特高含水開發(fā)階段，目前綜合含水95%，油田穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)，工區(qū)內(nèi)縱向上發(fā)育多個含油層位，剩余油油水界面不統(tǒng)一，大部分油井合采，層間矛盾突出，油田目前共有油井394口，合采井數(shù)為170口，平均單井日產(chǎn)油2.3t，綜合含水高達94.15%，其中有67口含水達到97%以上。從圖中某單井剩余油飽和度途中可看出，由于受層間矛盾影響，低含水層受高含水層干擾，導(dǎo)致多層合采時低含水層未能有效動用。

2、技術(shù)對策

2.1傳統(tǒng)技術(shù)對策及存在問題

傳統(tǒng)方法是在井筒內(nèi)下入封隔器，將高含水層卡封，對目的層實施單采，此項工藝面臨如下問題：

②在對目的層認知有限情況下，可能存在一定投入風(fēng)險;

②再度動用原層系需上修作業(yè)，將下入封隔器再次撈出，層間矛盾大、剩余油分布不均的單井實施合采效果不理想

③單采目的層從一定程度上丟失了原層系，造成資源浪費。

2.2機械式分層采油技術(shù)

從工程技術(shù)角度而言如何強化工程技術(shù)研究，利用井下工具在多層系油層間實現(xiàn)快捷可靠的轉(zhuǎn)向操作、從而實現(xiàn)精準、高效挖潛低含水層剩余油分布成為了一項需求。機械式分層采油技術(shù)從一定程度上解決了此類問題。其工作原理如下：

2.2.1工藝原理 使用封隔器將層位分別隔離開。利用液壓開關(guān)的開與關(guān)的不同組合方式，組成有序的程序轉(zhuǎn)換方式，通過液壓打壓的方式實現(xiàn)其程序的有效運行（程序為人為設(shè)定）。

利用信號開關(guān)，為層間設(shè)定一個合理的壓力參數(shù)差值，以確保所有的液壓開關(guān)打壓時的同時換向，同時也保證了層位間的最大密封差值，從而便避免了由于層位間的密封壓差過大，而使封隔器失效的風(fēng)險，大大延長了該工藝的使用壽命。

此程序可根據(jù)油井實際生產(chǎn)情況及需求設(shè)置多層分采開關(guān)，同時對分開開關(guān)轉(zhuǎn)向壓力予以預(yù)設(shè)，當程序設(shè)立以后其運行就是唯一的。

2.2.2 轉(zhuǎn)向原理 以兩層分采設(shè)計為例，K代表“打開”狀態(tài)，G代表“關(guān)閉”狀態(tài)。

分采工具入井前信號開關(guān)初始狀態(tài)全部為K狀態(tài)（表中1狀態(tài)）;操作時通過地面設(shè)備對套管打壓8-12Mpa，即可完成相應(yīng)一次井下開關(guān)轉(zhuǎn)向，生產(chǎn)一定周期待油井液面穩(wěn)定后，同理操作對套管打壓即可實現(xiàn)再次轉(zhuǎn)向，四次即可完成分采工具的一個轉(zhuǎn)向周期，恢復(fù)預(yù)設(shè)初始狀態(tài)。

2.2.3 技術(shù)適應(yīng)性

機械式分層采油工藝主要針對層間矛盾突出，剩余油分布不均井，從儲層角度出發(fā)其適用井需滿足以下條件：①7層≧單井生產(chǎn)層數(shù)≧2層② 層間地層壓差較大③剩余油分布差異大;從工程角度出發(fā)其適用井應(yīng)滿足以下條件：④ 工具作封單井位置井斜小于45度 ？ 地層層系出砂量適中。

3、技術(shù)應(yīng)用情況

某廠油田主力油層為館陶和二疊油組，二疊油組含蠟量高、地層壓力低，產(chǎn)出液含水高供液能力差，單采效果不理想;館陶油組位于二疊上部，供液能力強，產(chǎn)出液含水低，層間差異大導(dǎo)致油井合采時目的層不能達到生產(chǎn)目的。

某井是一口抽油機井，相關(guān)條件適合開展此項技術(shù)應(yīng)用，其生產(chǎn)層位二疊油組，層系壓力值為7.17Mpa，二疊油組含蠟量高、地層壓力低，產(chǎn)出液含水高供液能力差，日產(chǎn)液5.77方，日產(chǎn)油1.27噸，含水77.9%，動液面1230米，單采效果不理想，于2018年9月低效關(guān)停。為提高單井產(chǎn)能于2019年5月26日-6月3日補孔NgⅢ層系作業(yè)，NgⅢ層系壓力值為14.01Mpa。補孔后應(yīng)用該工藝合采生產(chǎn)。實施后初期日產(chǎn)液14.2方，日產(chǎn)油8.75噸，含水37.6%，日增油7.4噸，動液面896米。

該井于2019年10月因桿斷再次作業(yè)，作業(yè)后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出液情況異常，聯(lián)合地質(zhì)所進行水樣分析，作業(yè)后水質(zhì)礦化度為14748mg/L，產(chǎn)出液符合二疊油組流體性質(zhì)。專題討論分析推斷該井由于作業(yè)時洗井起壓，造成分層采油管柱開關(guān)動作，導(dǎo)致單采二疊油組，后經(jīng)現(xiàn)場對分采管柱實施轉(zhuǎn)向操作單采館三，轉(zhuǎn)向后水質(zhì)礦化度為5000mg/L。

分采開關(guān)轉(zhuǎn)向后油品性質(zhì)對比圖

從上述相關(guān)數(shù)據(jù)可看出，該井在應(yīng)用機械式分層采油工藝后，油井產(chǎn)出效果良好，對層間矛盾差異大油井具有一定的適應(yīng)性，井下分層工具靈活、可靠、快捷，可有效提高單井油層有效動用程度，相對傳統(tǒng)卡換層作業(yè)降低了油井作業(yè)次數(shù)及作業(yè)費用，現(xiàn)場操作維護簡單，成本低，具有一定的推廣價值。

認知及建議

管理認知

①工藝在實施前應(yīng)精準摸清地層儲層各項性質(zhì)參數(shù);

②在實施后，油井維護性作業(yè)及日常洗井維護中應(yīng)充分考慮此項工藝可能存在的分采開關(guān)轉(zhuǎn)向問題，加強油井操作人員對于此項技術(shù)的培訓(xùn)及管理認知，避免誤操作導(dǎo)致的生產(chǎn)性問題;

③如需采取相關(guān)措施，應(yīng)及時與相關(guān)部門溝通，做到相應(yīng)問題的預(yù)判機制及處理機制

工藝認知

①一趟分采管柱，可實現(xiàn)多層間生產(chǎn)切換，精準挖潛層間潛力;

②分體設(shè)計，采油管柱與分采管柱完全分離，分采管柱使用周期長且效益突出：分體設(shè)計降低作業(yè)量，減少作業(yè)費用，相對于傳統(tǒng)卡換層作業(yè)，如需再度動用原層系需上修作業(yè)，將下入封隔器再次撈出，此項工藝無需作業(yè)，即可實現(xiàn)任意換層生產(chǎn)，且避免了因?qū)娱g矛盾大、剩余油分布不均導(dǎo)致的單井合采效果不理想等問題，也避免了傳統(tǒng)工藝卡層帶來的丟失層系造成的資源浪費。以單井卡換層為例預(yù)計節(jié)約作業(yè)費用：節(jié)省費用（萬元）=N（卡換層次數(shù)）*15萬元;在對目的層認知有限情況下，可靈活、動態(tài)、有效加大對未動用/動用程度低層系監(jiān)測，降低投入風(fēng)險;實施此項工藝后轉(zhuǎn)向操作簡便，在對油井實施換層作業(yè)時，地面只需一臺泵車 、 一臺罐車、 一名油井作業(yè)人員，對套管實施打壓作業(yè)即可實現(xiàn)目標。

③擋砂工藝設(shè)計，對于出砂層位可加裝簡易防砂裝置，實現(xiàn)有效生產(chǎn)當油井含砂時，該工藝可在液壓開關(guān)與信號開關(guān)之間增加開關(guān)式濾砂管，這樣可以將砂子有效地擋在套管與開關(guān)式濾砂管之間，以確保采油的安全性。由于油井出砂，在層間需要增加松砂式安全接頭，以確保該工藝打撈時的安全性。

工藝下步改進措施

為避免在日常維護性洗井作業(yè)對此項工藝的影響，特提出下步改進措施：

①可適當提高分采開關(guān)轉(zhuǎn)向壓力值并控制洗井壓力

②在分采管柱上部加裝單流閥裝置

參考文獻：

[1]淺談油井多層分采工藝技術(shù)[J]. 陳飛，宮承君，何能欣. ?山東工業(yè)技術(shù). 2016（20）

[2]油井多層分采工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 陳威. ?化工管理. 2014（23）