長慶油田多層分采工藝技術(shù)探討

李大建，牛彩云，何 淼，王 百，朱洪征，崔文昊

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018）

針對多層系疊合油藏開發(fā)，為了有效動用各產(chǎn)層產(chǎn)能、提高單井產(chǎn)量，國內(nèi)外油田主要采用射開多層完井生產(chǎn)。但是由于產(chǎn)層間壓力、配伍性差異因素影響，多層系開采過程中，籠統(tǒng)合采油井層間往往存在一定程度層間干擾矛盾，部分產(chǎn)層產(chǎn)能受到抑制，無法有效發(fā)揮，影響了多層系開發(fā)效果，單井產(chǎn)量低，為此國內(nèi)外油田先后提出不同分層采油工藝技術(shù)，旨在有效克服層間干擾矛盾，進一步提高單井產(chǎn)量。

調(diào)研顯示，目前疊合油藏多層開采常見的分采工藝主要是基于兩層分采，多層分采工藝技術(shù)鮮有文獻報道及現(xiàn)場應(yīng)用實例，在此背景下，結(jié)合長慶油田疊合油藏多層開采特征，研究借鑒水平井分段智能找水技術(shù)以及水井分層注水工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出了多層分采工藝技術(shù)實現(xiàn)方式，進一步完善了分層采油技術(shù)系列，為疊合油藏高效多層開發(fā)提供了技術(shù)儲備。

1 國內(nèi)外分采工藝技術(shù)現(xiàn)狀

國外油田多層系開采技術(shù)研究最早在20 世紀30年代已經(jīng)開展，到20 世紀60～70年代在現(xiàn)場投入試驗應(yīng)用，具有代表性的是俄羅斯韃靼石油公司、POCHEφTb 石油公司、ЬAШHEφTb 石油公司研發(fā)的不同類型兩層分層采油工藝技術(shù)。

韃靼石油公司先后研發(fā)了單管式、雙管式、分抽泵分層采油工藝[1]，技術(shù)原理主要是通過封隔器將生產(chǎn)層系分為兩套相互獨立的采油系統(tǒng)，各采油系統(tǒng)通過不同進液通道進入油管或分抽泵，由抽油泵舉升至地面，其中雙管分采技術(shù)對井眼尺寸要求較高（168 mm 尺寸井眼），截至目前已經(jīng)在西伯利亞大型多層系油田現(xiàn)場應(yīng)用500 余口井，實現(xiàn)單井平均日增油3.8 t。

POCHEφTb 石油公司開發(fā)了一種“電動離心泵+桿式深井泵”分層采油工藝，原理是通過封隔器將上下產(chǎn)層分開，利用“離心泵+桿式泵”組合進行分層采油，2009年試驗應(yīng)用了12口井，平均單井日增原油9 t。

ЬAШHEφTb 石油公司開發(fā)了一種雙泵分層采油工藝。工藝原理：上下油層利用封隔器進行分開，由兩個上下串聯(lián)的桿式泵分別對上下產(chǎn)層生產(chǎn)，可以實現(xiàn)分采混出、分采合出兩種方式，試驗井單井日增液2.2 m3，主要適應(yīng)168 mm 井眼油井分層采油。

國內(nèi)油田分層采油工藝技術(shù)研究時間相對較晚，只是在近10年才開展了現(xiàn)場應(yīng)用研究，主要應(yīng)用于大慶油田、勝利油田、吉林油田、中原油田、長慶油田等，具有代表性是分采泵、定壓配產(chǎn)器、比例泵兩層分采工藝技術(shù)[1]，其中長慶油田防氣式分采泵兩層分采工藝現(xiàn)場應(yīng)用60 余口井，試驗井單井日均增油達到0.45 噸以上[2]。

2 多層系疊合油藏開發(fā)對分采工藝技術(shù)的要求

長慶油田侏羅系、三疊系油藏縱向上發(fā)育多套含油層系，部分疊合區(qū)塊投產(chǎn)油井射開多層、籠統(tǒng)合采，統(tǒng)計顯示，目前射開層位最多已達到5 層；由于儲層非均質(zhì)性、隔夾層不連續(xù)導(dǎo)致注水開發(fā)過程中層間干擾矛盾的存在，分層注水井對應(yīng)油井開展分層控制、分層開采，最大程度消除層間干擾矛盾，改善注采對應(yīng)關(guān)系，已成為多層合采油井進一步提高單井產(chǎn)量的重要技術(shù)手段。從目前水井分層注水情況來看，為了有效動用各產(chǎn)層（層系或小層）產(chǎn)能，水井分注逐漸轉(zhuǎn)向精細化分層注水，分注級數(shù)逐漸增加，目前水井分注主要以二級、三級分注為主，最高分注技術(shù)已達到六級，隨著分注工藝技術(shù)的不斷進步完善，油田整體分注級數(shù)無疑將持續(xù)增加。但目前分注井對應(yīng)油井分采仍局限于兩層分采，主要以防氣分采泵為主的分采技術(shù)，目前分采技術(shù)已無法滿足長慶油田多層系疊合油藏多層開發(fā)的技術(shù)要求，多層分采技術(shù)急需研究攻克。

3 多層分采工藝技術(shù)探討

相對于兩層分采工藝技術(shù)，多層分采工藝方式的實現(xiàn)需要解決兩個問題：一是分層控制的實現(xiàn)方式，二是多級封隔器坐封、解封。

針對問題一，研發(fā)、提出了預(yù)置式、遙控式井下分采工具。

圖2 遙控分采控制器分采管柱及實物圖

預(yù)置式井下分采工具：橋式分采器，其結(jié)構(gòu)（見圖1）。橋式分采器與分采管柱一起下入井內(nèi)預(yù)定位置，各產(chǎn)層之間由封隔器分隔為相互獨立的采油系統(tǒng)，通過分采器閥球作用建立產(chǎn)層產(chǎn)液與油管內(nèi)腔一種單向通道，橋式分采器對應(yīng)產(chǎn)層產(chǎn)液通過分采器側(cè)向進液通道、閥球進入到油管內(nèi)，其余橋式分采器對應(yīng)產(chǎn)層產(chǎn)液首先以同樣的方式進入油管后，然后分別通過不同級分采器環(huán)空通道進入抽油泵下油管內(nèi)，然后由抽油泵舉升至地面，完成多層分采過程，由于橋式分采器閥球單向流動作用，避免了各產(chǎn)層之間因壓力差異導(dǎo)致層間相互干擾，各產(chǎn)層產(chǎn)能得到有效發(fā)揮。該種分采工具下入井內(nèi)預(yù)定位置后開關(guān)狀態(tài)固定，無法改變，所以不能夠根據(jù)各產(chǎn)層供液、含水情況進行及時合理調(diào)整，對于產(chǎn)層含水差異明顯的油井分采，尚不能夠發(fā)揮分采的最優(yōu)效果（不提液情況下實現(xiàn)最大程度增油），在此背景下，研發(fā)形成一種遙控式井下分采工具[3,4]。遙控式井下分采工具：遙控分采控制器（見圖2）。

遙控分采控制器隨分采管柱下入井內(nèi)預(yù)定位置后，分采管柱可以采用丟手、或非丟手的形式，分采管柱通過封隔器將分采層位依次隔開，形成相互獨立的采油系統(tǒng)，各產(chǎn)層產(chǎn)液通過分采控制器側(cè)向進液控制閥進入油管，其側(cè)向進液通道同樣為單流通道，可有效消除層間壓力差異產(chǎn)生的層間干擾。同時，可以依據(jù)產(chǎn)層分層測試資料，通過井口微電腦控制打壓的方式（見圖2），遙控控制井下分采控制器側(cè)向進液控制閥開關(guān)狀態(tài)，靈活實現(xiàn)控制閥處于最大導(dǎo)通狀態(tài)、最小導(dǎo)通狀態(tài)、次大導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)，及時關(guān)閉水淹層，合理發(fā)揮高產(chǎn)能產(chǎn)層，從而實現(xiàn)分采，有效發(fā)揮各產(chǎn)層產(chǎn)能，最大程度提高單井產(chǎn)量。

多層分采技術(shù)的實現(xiàn)需要解決的第二個問題就是多級封隔器坐封、解封問題。傳統(tǒng)兩層分采只需要一級封隔器，選擇空間大，主要采用Y211、Y221 型封隔器，如何實現(xiàn)多級封隔器坐封、解封，主要是借鑒了水井多級分層注水工藝、水平井多段找水工藝技術(shù)配套使用的Y341（逐級解封）、Y344（見圖3）、Y441、Y445（丟手管柱使用）封隔器[5,6]，通過井口油管打壓的形式實現(xiàn)井下多級封隔器同時坐封，井口打壓或上提管柱的形式實現(xiàn)解封，從而實現(xiàn)多層分采管柱多級封隔器的坐封、解封問題。

4 結(jié)論與認識

（1）多層分采工藝技術(shù)是多層系疊合油藏實現(xiàn)高效多層開發(fā)的技術(shù)前提，是水井精細分層注水條件下，實現(xiàn)油水井注采分層控制、改善注采對應(yīng)關(guān)系的重要技術(shù)手段。

（2）在分析多層分采工藝技術(shù)實現(xiàn)前提條件基礎(chǔ)上，提出了預(yù)置式、遙控式兩種多層分采工藝技術(shù)實現(xiàn)方式、分采原理及配套工具，理論上完全能夠?qū)崿F(xiàn)多層分采技術(shù)要求，進一步完善了分層采油技術(shù)系列，為疊合油藏高效多層開發(fā)提供了新的技術(shù)儲備。

圖3 Y344 封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

［1］李大建，牛彩云，何淼，等.幾種分層采油工藝在長慶油田的適應(yīng)性分析［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（6）：124-126.

［2］李大建，牛彩云，何淼，等.防氣式分采泵分層采油技術(shù)在長慶油田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：68-69.

［3］王金忠，肖國華，陳雷，等.水平井分段遙控分采技術(shù)與應(yīng)用［J］.石油機械，2011，39（2）：66-68.

［4］張紹東，古光明，李蓉，等.不動管柱換層采油工藝技術(shù)與應(yīng)用［J］.石油機械，2002，30（4）：36-37.

［5］于九政，陳偉，等.多級分注井封隔器研制與應(yīng)用［J］.石油礦場機械，2012，41（11）：66-68.

［6］呂億明，王百，等.水平井找水測試一體化工藝技術(shù)［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：93-95.