海上無人平臺不動管柱洗井技術的應用

喬中山，王太，王寶軍，隋成龍，王翊民(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300450)

1 不動管柱洗井技術

1.1 技術特點

不動管柱洗井技術通過采用專用反洗井工具配合配水器，在保持原有注水管柱狀態(tài)的情況下，無需動管柱，只需倒下井口流程，即可通過環(huán)空注入反洗水進行反洗作業(yè)。該工藝簡化了洗井作業(yè)流程，節(jié)約了作業(yè)時間，降低了生產(chǎn)成本[1]。

反洗工具密封功能多樣可靠耐用，具有如下特點：(1)實現(xiàn)不動管柱即可完成反洗井作業(yè)，節(jié)約作業(yè)時間及成本；(2)反洗作業(yè)可重復進行，洗井后不影響正常注水作業(yè)，有效減少注水井環(huán)空帶壓問題；(3)增大洗井通道，滿足高洗井排量；(4)工具的密封模塊具有長效耐磨、防垢、自潔防堵的特點[2]。

1.2 反洗工具介紹及試驗

1.2.1 反洗工具密封模塊

密封模塊功能設計要求：(1)使用可反洗密封模塊進行密封，可直接反洗，無需動管柱或解封；(2)反洗通道經(jīng)過環(huán)空封、反洗密封模塊，可實現(xiàn)大排量沖洗；(3)可重復進行反洗，反洗后不影響正常注水，環(huán)空不帶壓；(4)具有長效耐磨、防垢、自潔防堵等特點。

反洗密封結(jié)構組成：由傳壓孔、反洗閥芯、反洗進水孔、反洗出水孔、反洗環(huán)空等結(jié)構組成。

作用原理：(1)注水時，反洗閥芯上端壓力大于下端，可確保閥芯關閉通道。(2)反洗井時，洗井液從下反洗進水孔流入，推開反洗閥芯，由上反洗出水孔進入反洗環(huán)空。

1.2.2 反洗工具反洗閥芯

反洗工具擁有獨特的雙層套件反洗結(jié)構，采用硫化環(huán)密封，無橡膠密封件，其中反洗閥芯采用高精度的氧化鋯陶瓷材質(zhì)閥件，耐磨性、防垢能力強，具有自潔功能[3]。反洗工具設計9組閥芯，增大了洗井通道，閥芯當量面積為：452 mm2(24孔)，1 170 mm2(39孔)，能夠滿足30 m3/h洗井排量。

1.3 反洗工具試驗效果及評價

按照油田安全生產(chǎn)的要求，為了進一步確定管柱及配套井下工具的性能，確保其能夠滿足油田注水的實際需要，需要對其進行陸地試驗，通過分析試驗結(jié)果，對其性能進行綜合評價。結(jié)果表明設計的工藝管柱及相關井下工具能夠滿足海上油田使用要求，為海上油田注水開發(fā)提供了有效手段。本次陸地試驗主要進行了反洗閥組模擬結(jié)垢清潔試驗和整體管柱反洗試驗，具體試驗過程和結(jié)果如1.3.1和1.3.2所述。

1.3.1 反洗閥組結(jié)垢模擬清潔試驗

海洋注水管柱結(jié)垢成份以Ca2+、Mg2+垢為主，為加快結(jié)垢的速度，本試驗加大了模擬水的礦化度，采用石灰+海水模擬地層水，采用升溫煮沸方式加速結(jié)垢。

試驗效果：常規(guī)金屬水嘴結(jié)垢附著牢固，無法沖洗清理，而陶瓷閥芯鈣鎂垢附著在陶瓷壁上，附著力小，沖洗后即可脫落，如圖1所示。

圖1 模擬閥芯結(jié)垢清潔示意圖

1.3.2 整體管柱反洗試驗

通過對整體管柱在三組不同排量下進行反洗測試，具體如表1所示，其中在30 m3/h的排量下，整個反洗系統(tǒng)泵入壓力2 MPa，滿足大排量洗井的需求。通過模擬在粉泥等苛刻環(huán)境下，累計完成反洗閥組開關20次的反洗試驗，管柱正向密封良好，反洗閥組可靠性較高。

表1 反洗試驗壓力-排量記錄表

目前，反洗工具共有3種型號，可滿足防砂封隔器密封筒3.88″、4.75″、6″這三種型號配套使用，如表2所示，管柱抗拉強度50 t，能夠滿足常規(guī)注水管柱解封拉力要求。

表2 不同型號反洗工具對應參數(shù)表

2 不動管柱洗井技術在海上無人平臺的實施

2.1 海上無人平臺及實施井簡介

此次應用不動管柱洗井技術的是渤海S油田的一個無人值守井口平臺，自2009年投產(chǎn)至今，經(jīng)過多年的開采，產(chǎn)能呈逐年遞減趨勢，為滿足渤海某S油田開發(fā)生產(chǎn)的需要，完善開發(fā)井網(wǎng)，有效提高井網(wǎng)控制程度及油田采收率，需要在該無人平臺內(nèi)掛6個井槽(全部為單筒雙井)，共實施12口調(diào)整井，并在鉆完井作業(yè)施工前對該C平臺進行了適應性改造，以滿足內(nèi)掛井槽的需要[4]。應用此不動管柱洗井技術的為該無人平臺的C16井，C16井是一口定向分層注水井，共兩層，該井井深2 675 m，最大井斜63.65°@1 417.29 m，射孔段2 299.8～2 316.7 m，2 586.6～2 606.4 m，完井方式為9-5/8″套管射孔＋6-5/8″優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂，油藏設計最大配注量為428 m3/d，最大注入壓力12 MPa，初期注水量為50 m3/d。

2.2 管柱組合

注水管柱組合：2-7/8"EUE單流閥+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+橋式同心配水器1#(打開下入)+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+可反洗隔離密封+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+橋式同心配水器2#(打開下入)+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+可反洗定位密封+ 3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+9-5/8"水力錨+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+2.813"液控滑套+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+2.813"井下安全閥+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+雙公油管短節(jié)+油管掛。

2.3 實施效果及評價

該不動管柱洗井技術在無人平臺C16井成功實施，完井質(zhì)量及注水量均達到預期目標，在設計初期注水50 m3/d的配注量下，油壓1.5 MPa，套壓0 MPa，如圖2所示。

圖2 C16井日注水曲線圖

3 結(jié)語

(1)該S油田的無人平臺C平臺，應用反洗井工藝，可減少注水井修井頻次(修井作業(yè)需就位鉆井船)，每減少一次節(jié)省費用數(shù)百萬。通過不動管柱反洗井配套技術研究及C16井的現(xiàn)場應用，完井質(zhì)量及注水量均達到預期目標，為后期推廣至其他平臺提供保障。(2)不動管柱洗井技術配套工具及整體管柱結(jié)構通過理論研究和現(xiàn)場試驗，形成一套可供參考的完整工藝流程，研制了配套的反洗井定位密封和隔離密封等配套工具，工具性能穩(wěn)定，能夠滿足抗拉、層間分隔、反洗井等功能，為后續(xù)工具優(yōu)化及新工藝研發(fā)提供支持。(3)針對常規(guī)注水井進行不動管柱反洗井，能夠有效清潔井底的雜質(zhì)和水垢，防止管柱和注水層位的堵塞，降低了檢管周期，減少水井作業(yè)費用 。實現(xiàn)注好水、注夠水的目標，保持地層能量充足，實現(xiàn)渤海油田優(yōu)質(zhì)高效開發(fā)。(4)對于長期欠注井，通過洗井有時并不能達到預期效果，現(xiàn)場應根據(jù)具體井采用不同的洗井方法，不能一成不變 。在注水井施工和管理過程中，盡可能優(yōu)化管柱結(jié)構、采用新工具，保證注水和反洗一體化管柱有效應用，并建立長效反洗井工作制度，避免水井長期欠注導致的一系列問題。