牛心坨油田分層注水配套工藝改進(jìn)與完善

徐鳳廷

（中油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧盤(pán)錦124011）①

牛心坨油田分層注水配套工藝改進(jìn)與完善

徐鳳廷

（中油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧盤(pán)錦124011）①

牛心坨油田油藏埋藏深，油品為高凝稠油，目前主要分注工藝為油套分注和雙管分注，存在封隔器穩(wěn)定性差、雙管無(wú)法實(shí)施洗井、高壓井管柱彎曲及出砂結(jié)垢井管柱堵塞等問(wèn)題，影響了注水開(kāi)發(fā)效果。針對(duì)上述問(wèn)題，加強(qiáng)了分層注水工藝的改進(jìn)和完善，研制了更為穩(wěn)定的可洗井封隔器，研發(fā)了可洗井雙管分注管柱和高壓井平衡注水管柱，設(shè)計(jì)了出砂井防堵注水管柱。通過(guò)上述配套工藝的形成，牛心坨油田分層注水穩(wěn)定性得到明顯提高，為區(qū)塊的高效注水開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支持。

分層注水；洗井；封隔器；雙管分注管柱

牛心坨油田位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡北端，主要開(kāi)采目的層為第三系沙河街組四段牛心坨油層和太古界潛山油層，油層平均埋深1 350～2 400 m，油層厚度130～135 m，區(qū)塊原油物性差，屬于高凝稠油，目前采取注水開(kāi)發(fā)模式。但受油品、井深限制，偏心配水技術(shù)投撈測(cè)試難度較大，目前仍然以地面定量的分注方式為主，主要為油套分注和雙管分注2種工藝。

油套分注工藝主要由井下封隔器、單向水力錨、定壓開(kāi)關(guān)等組成，上層注水通過(guò)油套環(huán)形空間注入，下層注水是通過(guò)油管注入。地面雙管多級(jí)分注技術(shù)主要由雙層油管與2個(gè)封隔器、高壓分流器及插入管組成，上層注水是通過(guò)油套環(huán)形空間注入，下層注水是從油管注入，中間油層通過(guò)雙層油管環(huán)形空間注入。

1 存在的問(wèn)題

隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，注水的精細(xì)化要求越來(lái)越高，細(xì)分注水井次也逐漸增多，近幾年分注率呈快速上升態(tài)勢(shì)，但在生產(chǎn)中也逐漸暴露出如下問(wèn)題，影響了分層注水開(kāi)發(fā)效果。

1） 可洗封隔器反洗閥開(kāi)啟不穩(wěn)定 為提高注水精細(xì)化水平，減少井筒注水污染，2008年以來(lái)在區(qū)塊開(kāi)始實(shí)施可洗井分層注水工藝，但在正常注水過(guò)程中，反洗閥出現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟問(wèn)題，導(dǎo)致層間連通，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義的分注；在洗井過(guò)程中，有時(shí)反洗閥開(kāi)啟不順，致使洗井失敗。

2） 雙管分注管柱無(wú)法實(shí)施洗井 目前的雙管分注工藝中的高壓配水器為簡(jiǎn)單的滑套結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)正常注水，需要插入管將其壓開(kāi)后打開(kāi)中層注水通道，此時(shí)節(jié)流功能已經(jīng)失去，而配套使用的可洗井封隔器需要一定的壓差，才能使洗井后開(kāi)啟的反洗閥關(guān)閉，以此實(shí)現(xiàn)層間的有效封隔。但因配水器不具備節(jié)流功能，因此洗井后封隔器無(wú)法恢復(fù)密封，使雙管分注管柱無(wú)法洗井。

3） 出砂結(jié)垢井分注管柱易堵塞 定壓開(kāi)關(guān)主要用于封隔器坐封和反洗閥的關(guān)閉，同時(shí)也是正常注水時(shí)的水流通道，其結(jié)構(gòu)為滑套式，球座位于滑套下部10 cm處，一旦水井返吐砂或管柱內(nèi)有污物回落到球座上，滑套將不能上行，導(dǎo)致注水通道被堵，從而被迫進(jìn)行返工。另外，由于長(zhǎng)期注水水質(zhì)不合格等問(wèn)題導(dǎo)致注水管柱腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重，水井測(cè)試時(shí)儀器下行將垢片刮落也會(huì)導(dǎo)致注水管柱堵塞。

4） 高壓差井管柱易發(fā)生蠕動(dòng)彎曲 受地質(zhì)開(kāi)發(fā)要求，部分井采取了單注下層的工藝，另外受油層非均質(zhì)影響，部分井下部壓力明顯高于下層，層間壓差最高達(dá)到了25 MPa，在注水過(guò)程中封隔器上下受力不均，底部承受更大的液柱推力，致使封隔器向上移動(dòng)，迫使注水管柱發(fā)生彎曲，最終導(dǎo)致分注工藝的失效。

2 工藝改進(jìn)與完善

為了更好地解決分注井存在的問(wèn)題，對(duì)目前分注工藝進(jìn)行了深入的剖析，明確了各種分注工具、工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，找出了問(wèn)題存在的原因和解決辦法。

2.1 Y341型可洗井封隔器

在反洗閥空腔內(nèi)增加了鎖壓和泄壓結(jié)構(gòu)，提高反洗閥的抗壓差能力和開(kāi)啟可靠性。當(dāng)水井開(kāi)注時(shí)，隨著注水壓力的升高，注入水一部分從鎖壓機(jī)構(gòu)進(jìn)入反洗閥空腔內(nèi)，使反洗閥徹底關(guān)閉，解決了反洗閥關(guān)閉不嚴(yán)和抗壓差低的問(wèn)題；在洗井時(shí)，水井停注后放壓，反洗閥鎖壓腔內(nèi)的壓力比管柱內(nèi)壓力高而從泄壓裝置釋放掉，從而降低了反洗閥開(kāi)啟壓力，提高了反洗閥開(kāi)啟成功率。另外，在原反洗閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了反洗閥密封段長(zhǎng)度，提高反洗閥的密封效果，如圖1。

圖1 改進(jìn)后的Y341型可洗井封隔器

2.2 雙管分注可洗井高壓分流配水器

在高壓分流配水器上添加了反洗節(jié)流閥，該閥主要是利用面積差實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟與關(guān)閉。當(dāng)洗井時(shí)，反洗閥外側(cè)的作用力大于內(nèi)側(cè)作用力，反洗閥開(kāi)啟，洗井液順利進(jìn)入高壓分流配水器，實(shí)現(xiàn)了洗井。當(dāng)洗井結(jié)束后，從高壓分流配水器給中層注水，注入水對(duì)反洗閥產(chǎn)生推動(dòng)作用，反洗閥壓縮彈簧，從而產(chǎn)生節(jié)流作用，使高壓分流配水器上部的Y341型可洗井封隔器的反洗閥能夠順利關(guān)閉，如圖2。

圖2 改進(jìn)后高壓分流配水器結(jié)構(gòu)

2.3 定壓開(kāi)關(guān)防堵結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有管柱的剖析，發(fā)現(xiàn)管柱堵塞的主要原因是定壓開(kāi)關(guān)和球座之間距離過(guò)短，砂及垢片容易沉積堵塞；另外，注水管柱下端無(wú)防砂篩管，水井洗井、停注驗(yàn)封時(shí)地層砂進(jìn)入管柱也會(huì)堵塞管柱。因此針對(duì)水井出砂井多、出砂量大的情況，本著簡(jiǎn)單、實(shí)用、靈活的設(shè)計(jì)理念，將定壓開(kāi)關(guān)的滑套和球座拆為2個(gè)部分，在兩者之間連接油管，油管連接的數(shù)量可根據(jù)出砂嚴(yán)重性調(diào)節(jié)，在管柱最下端連接激光割縫篩管。該改進(jìn)方案的實(shí)施有效地解決了定壓開(kāi)關(guān)易堵的難題。改進(jìn)的防堵分層注水管柱結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 防堵分層注水管柱

2.4 涂層油管防腐技術(shù)

針對(duì)普通注水管柱易腐蝕結(jié)垢，長(zhǎng)期注水后水垢在球座堆積造成管柱堵塞，導(dǎo)致注水工藝失效的問(wèn)題，研究應(yīng)用涂層油管替代普通油管，使用改性間苯酚環(huán)氧-聚砜納米防腐漆作為新的涂層材料。室內(nèi)試驗(yàn)在100℃的堿水中浸泡48 h未見(jiàn)起泡和脫落，防腐防垢效果較好，使用后可有效延長(zhǎng)注水井檢管周期并提高分注井洗井成功率。

2.5 高壓差平衡注水管柱

根據(jù)力學(xué)平衡原理，采用雙封隔器進(jìn)行上下壓力平衡，并使用水力錨固定扶正上部管柱，達(dá)到進(jìn)一步防止管竄的目的。同時(shí)，在兩封隔器之間還采用了洗井器來(lái)實(shí)現(xiàn)下部封隔器坐封和連通洗井通道，從而使該平衡注水管柱既實(shí)現(xiàn)了平衡層間注水壓差，又實(shí)現(xiàn)了洗井2種功能。如圖4。

圖4 平衡注水管柱

3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

2012年以來(lái)，分注配套技術(shù)共實(shí)施96井次，其中Y341型可洗井封隔器實(shí)施46井次、高壓分流配水器實(shí)施8井次、定壓開(kāi)關(guān)實(shí)施20井次、平衡注水管柱實(shí)施2井次、防腐涂層油管20井次。通過(guò)對(duì)分注配套技術(shù)的應(yīng)用，區(qū)塊分注合格率從60.0%提高到目前的86.8%，分注洗井成功率從20%提高到84.6%，解決了分注管柱易堵的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了層間高壓差井的有效分注，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

1） 分注配套技術(shù)解決了分注井生產(chǎn)中出現(xiàn)的洗井成功率低、高壓差井分注管柱彎曲和多管三段分注井無(wú)法洗井等難題，為注水區(qū)塊穩(wěn)步開(kāi)發(fā)提供了新的技術(shù)支持。

2） 分注配套技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，5項(xiàng)技術(shù)能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的需要。下一步將加大改進(jìn)后技術(shù)的推廣力度，以達(dá)到提高水井分注合格率和洗井成功率的目的。

3） 繼續(xù)推進(jìn)分注配套技術(shù)研究，查找生產(chǎn)中存在的各種問(wèn)題，利用科研手段解決生產(chǎn)中暴露出來(lái)的實(shí)際問(wèn)題，為區(qū)塊穩(wěn)油上產(chǎn)提供更有力的技術(shù)保障。

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Improvement and Perfection of Separate Layer Water Injection in Niuxintuo Oilfield

XU Feng-ting
（Shuguang Oil Production Plant，Liaohe Oilfield Company，Panjin 124011，China）

Niuxintuo oilfield reservoir is buried deep and its production is of high density.The water injection technique uses the ground control separate layer water injection string.Due to the production of heavy oil，the serious sand production and high formation pressure，the water injection strings failure frequently，such as packer invalidation，tubing bending and blockage of the strings.These problems impact the effects of water-flood development.According to the above problems，since 2011 they strengthened the study of layered water injection technology，a more stable but the well-flushing packer was developed，forming the well-flushing layered water injection string，the high pressure injection string，and preventing clogging injection string，etc.Through the form of the matching technology，the stability of layered water injection string for Niuxintuo oilfield is improved to ensure the high-efficiency of water-flood for the block.

separate layer water injection；well cleanout；packer；layered water injection string

TE934.4

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.023

1001-3482（2014）07-0087-03

2014-01-11

徐鳳廷（1965-），男，遼寧凌源人，高級(jí)工程師，博士，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)管理工作，E-mail：xft7523888＠163.com。