有纜分層注水一體化工藝的創(chuàng)新應(yīng)用

曹俊榮 孫旭濤 代剛 王晨民 崔哲銘

中海油服一體化和新能源事業(yè)部 天津 300457

1 項(xiàng)目背景

隨著渤海油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、增儲挖潛工作的深入開展，薄層油藏、低滲油藏、巖性小油藏等非主力油藏的開發(fā)利用顯得越來越緊迫。然而，隨著井深不斷加深、井溫不斷增高、壓力不斷上升，注水井防砂段中心管遇卡的概率也在不斷增加。如何更好的完成公司“兩提一降”，助力“注夠水、注好水、精細(xì)化注水”是項(xiàng)目組亟待解決的問題，更是探索渤海油田注水的新模式[1]。

從防砂工藝來看，目前渤海油田注水井較多的參考生產(chǎn)井，沒有成熟的體系與之對應(yīng)，而注水井本身特點(diǎn)明顯，需根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行防砂工藝的改進(jìn)與創(chuàng)新。

從修井效率來看，目前注水井大修率高、難度大，是防砂工藝及管柱結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)的一個重要原因。

從防砂方式來看，化學(xué)防砂作為一種有效的補(bǔ)救措施，可以對機(jī)械防砂不足之處提供技術(shù)互補(bǔ)，應(yīng)給與足夠的研究，特別是在大斜度井、水平井的應(yīng)用。

從套管尺寸考慮，目前渤海7”套管注水井面臨井筒通徑過小、遇卡不好處理的突出問題，需要著重考慮。

從智能化油田的趨勢考慮，需要兼容目前迅速發(fā)展的智能注水技術(shù)（有纜測調(diào)、無纜智能測調(diào)等）。

2 技術(shù)簡介及主要創(chuàng)新點(diǎn)

常規(guī)多層注水管柱由于（水平）密封段阻力較大，易造成注水管柱下放遇阻、上提遇卡，切割打撈亦困難。BZ28-2S-A11井等10余井次創(chuàng)新采用：①有纜分層注水一體化管柱；②上/下返補(bǔ)孔化學(xué)固砂；③過注水電纜改進(jìn)型封隔器；④過注水電纜改進(jìn)型水力錨。在滿足有纜測調(diào)注水工藝的前提下，降低了管柱遇阻、遇卡等風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)孔防砂多層注水。

2.1 有纜分層注水一體化管柱

研發(fā)“有纜分層注水一體化管柱” 工藝，其拋棄注水井原有防砂模式（外層防砂管柱+內(nèi)層注水管柱），創(chuàng)新采用分層封隔器和中心管一體化形式的管柱靈活分層注水。通過進(jìn)一步改進(jìn)，這種模式能滿足智能化注水（有纜測調(diào)、無纜測調(diào)等）工況需求，同時具備大排量注水、靈活分層、管柱遇卡率低、施工工期短等特點(diǎn)。

2.2 上/下返補(bǔ)孔化學(xué)固砂

基于考慮四海油田均有注水井出砂情況，而目前純化學(xué)防砂固砂手段單一，化學(xué)固砂液體系性能缺陷多，且使用條件受限?；诖?，特研發(fā)1套可同時用于注水井，溫度和固化時間可調(diào)節(jié)，抗壓強(qiáng)度高的同時又兼具優(yōu)良儲保性能的化學(xué)固砂液。

核心技術(shù)提升：（1）流動性要提升。流動性好，容易注入地層，提高層內(nèi)固結(jié)均勻性，有效施工期才長。（2）結(jié)砂有效期提升。這就要求固結(jié)體有很高的抗壓強(qiáng)度，且耐各種介質(zhì)的腐蝕，研制過程中要考察各種介質(zhì)對固結(jié)體的腐蝕性。（3）固砂后滲透率提升。防砂固砂后滲透率保留率要達(dá)80%以上，如果化學(xué)防砂固砂后地層的滲透性變差，就會導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。（4）固化反應(yīng)要均衡。這就要求防砂固砂劑要能均勻的注入地層，即“一體化”注入。（5）低黏活性乳液型固砂劑體系。傳統(tǒng)有機(jī)溶劑是油性的，本身閃點(diǎn)低，揮發(fā)性強(qiáng)，改變水溶性體系可以降低安全和環(huán)保的隱患。

2.3 過注水電纜改進(jìn)型封隔器

該封隔器主要用于智能分層注水井，實(shí)現(xiàn)各注水層位間的隔離，同時設(shè)計(jì)有6個φ8.5mm線纜穿越孔，可實(shí)現(xiàn)1/4in液控管線和電纜的穿越與密封。整個工具采用雙膠筒設(shè)計(jì)雙向承壓，工作中解封剪釘不受力。具有專門的解封機(jī)構(gòu)，上提解封，解封力小于4t。設(shè)計(jì)有下井安全保護(hù)鎖定機(jī)構(gòu)，入井過程中在外力作用下不會提前坐封。

（1）坐封原理：中心管打壓，壓力通過上傳壓孔推動上啟動活塞向上運(yùn)動，啟動鎖塊解鎖，壓力推動上坐封活塞使上膠筒膨脹坐封；壓力通過下傳壓孔推動下坐封活塞使下膠筒膨脹坐封，此時上部C型齒環(huán)與齒環(huán)座咬死，下部C型齒環(huán)與下支撐套咬死，封隔器泄壓不解封。

（2）解封原理：上提油管，解封鎖套上的解封銷釘剪切，繼續(xù)上提油管，解封釋放塊解封，且下膠筒端環(huán)推動下坐封活塞向下移動，封隔器解封。

2.4 過注水電纜改進(jìn)型水力錨

該油管錨主要用于智能分層注水井（也可用于常規(guī)生產(chǎn)管柱），通?？芍糜诠苤牡撞亢晚敳浚糜诠潭üに嚬苤?，防止油管和工具的蠕動，延長封隔器等工具的使用壽命。該工具設(shè)計(jì)有四個側(cè)面的過線纜通道，電纜在穿越的同時不需要截?cái)嗬m(xù)接，滿足現(xiàn)場無損線纜穿越的要求；雙向卡瓦，雙向錨定，坐封系統(tǒng)設(shè)計(jì)有保護(hù)機(jī)構(gòu)，保證下井過程中的相對安全，上提解封，解封后自動泄壓；過纜通道同時有利于大排量洗井，對循環(huán)洗井無任何附加阻力。

（1）坐封原理：中心管打壓，壓力通過傳壓孔傳出，密封活塞上的鎖塊彈開，坐封活塞受力向下移動，繼續(xù)打壓，齒環(huán)座上的坐封銷釘剪切，坐封活塞帶動C型齒環(huán)以及齒環(huán)座向下運(yùn)動推動上錐體下移，卡瓦彈出錨定套管，C型齒環(huán)與中心管上的倒齒咬合，保證卡瓦泄壓不解封。

（2）解封原理：上提油管，上扶正環(huán)上的解封銷釘剪切，扶正環(huán)向上移動，中心管帶動坐封活塞、上錐體向上運(yùn)動，卡瓦彈回，油管錨完成解封，解封后傳壓孔與外環(huán)空連通，油管錨自動泄壓。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

3.1 作業(yè)井信息

項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)包含化學(xué)防砂、分層注水一體化管柱等截至2021年12月底在注水井應(yīng)用13井次，具體應(yīng)用井次詳見表1。

表1 化學(xué)防砂及分層注水一體化管柱應(yīng)用情況表

3.2 作業(yè)效果及效益

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益。目前渤海注水井中心管柱遇卡/遇阻需要大修的概率約在15%，部分油田因?yàn)榫疀r原因注水井中心管柱遇卡/遇阻大修率能達(dá)到25%，而注水井大修平均花費(fèi)約400萬/井次。此項(xiàng)目從根本上解決了注水井中心管在防砂段內(nèi)遇阻/遇卡。14口井直接經(jīng)濟(jì)效益約：13×20%×400=1040（萬元）。

（2）社會效益。本項(xiàng)目創(chuàng)新“有纜分層注水一體化管柱新工藝”，從根本上解決了注水井中心管遇卡/遇阻風(fēng)險，使場動管柱時效大大提升、修井資源更加合理化利用、增強(qiáng)了渤海油田科技實(shí)力、提升了修井科研人員能力。

4 結(jié)束語

1）有纜分層注水一體化工藝結(jié)構(gòu)簡單易施工、修井周期短、投產(chǎn)見效快，不僅降低了作業(yè)費(fèi)用，而且節(jié)約了注采流程改造費(fèi)，完善注采井網(wǎng)優(yōu)勢明顯。

2）有纜分層注水一體化工藝19年至今平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，驗(yàn)證可靠性良好。

3）由于四海環(huán)境相似，且該技術(shù)提升了注采井的井筒利用效率，優(yōu)化了平臺處理流程，因此可推廣應(yīng)用至四海油田開發(fā)設(shè)計(jì)中及油田后期改造中。