分層注水井驗(yàn)封工藝技術(shù)及量化解釋新方法

劉剛 王菲菲

摘要：我國(guó)油田在改革開(kāi)放后獲得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，尤其是注水油田開(kāi)發(fā)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，而注水井的注水質(zhì)量好壞會(huì)對(duì)油田開(kāi)發(fā)質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用，而注水井的封隔器是注水質(zhì)量的重要決定因素。分層注水井的單壓力計(jì)驗(yàn)封工藝在檢測(cè)壓差時(shí)誤差很大，從而保證分層注水井的密封性和漏失量測(cè)量的準(zhǔn)確性，保障油田開(kāi)發(fā)過(guò)程的順利性和安全性。

關(guān)鍵詞：分層注水井；驗(yàn)封工藝技術(shù)；量化；新方法

引言

大型油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的分層注水井驗(yàn)封工藝及量化解釋關(guān)系到油田開(kāi)發(fā)效果和分層注水井質(zhì)量。我國(guó)大部分油田的分層注水井驗(yàn)封工藝普遍采取單壓力計(jì)方法，實(shí)施過(guò)程是“關(guān)開(kāi)關(guān)”，并依靠重力坐封密封段。而這種單壓力計(jì)驗(yàn)封工藝在實(shí)際驗(yàn)封時(shí)對(duì)檢驗(yàn)壓差沒(méi)有作用，并且還會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)問(wèn)題，那就是在重力坐封密封段后，一旦驗(yàn)封時(shí)的段層間壓力差變大，加之在驗(yàn)封層下方是高壓層，就會(huì)導(dǎo)致關(guān)井時(shí)高壓層受壓力擠壓而吐水并流向低壓層，從而導(dǎo)致密封段的密封度被破壞，那么密封的層段檢測(cè)結(jié)果就不符合事實(shí)，很容易出現(xiàn)誤差。同時(shí)，對(duì)密封器漏失情況、對(duì)井作業(yè)情況判斷都會(huì)失準(zhǔn)。

一、水力壓縮式密封段密封工藝

目前普遍采用的重力壓縮式密封段的密封方式效果比較差，所以很多研究表明水力壓縮性密封段的密封效果更好。水力壓縮性密封段的優(yōu)勢(shì)在于它是由兩個(gè)作用力來(lái)一起密封皮碗的。第一個(gè)作用力是由密封段與配水器結(jié)合的一瞬間所制造出的截流效果產(chǎn)生的，這種截流作用會(huì)在配水器的上部和下部產(chǎn)生壓力差，這個(gè)壓力差就會(huì)在錐度閥上促使上接頭向下移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中就會(huì)對(duì)皮碗產(chǎn)生很大的壓力，這個(gè)壓力又會(huì)使皮碗的外徑逐漸變大，從而帶動(dòng)截流作用逐漸增強(qiáng)，配水器上下壓力差慢慢變大直到密封段達(dá)到完全密封程度；第二個(gè)作用力是一旦水力坐封配水器后就會(huì)在配水器上下方形成兩個(gè)壓力區(qū)，低壓力在下方區(qū)而高壓力區(qū)在上方，上接頭導(dǎo)孔逐漸提高高壓力區(qū)的壓力直到皮碗內(nèi)壁，而在皮碗外壁為低壓力區(qū)，在高壓和低壓的共同作用下使配水器與皮碗的緊密性增加，密封效果增強(qiáng)[1]。

相應(yīng)的在分層注水井的驗(yàn)封工藝上也要突破單壓力計(jì)驗(yàn)封工藝，而采用先進(jìn)的密封段電力壓力計(jì)驗(yàn)封工藝。這種新驗(yàn)封工藝的實(shí)施方法是在密封段安放電子壓力計(jì)，上壓力計(jì)負(fù)責(zé)記錄驗(yàn)封時(shí)的注水壓力變化狀況，也就是進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)壓差工作；而下壓力計(jì)負(fù)責(zé)記錄密封段在上部注水壓力出現(xiàn)變化時(shí)的壓力變化情況，也就是檢驗(yàn)封隔器的漏失壓力。這種驗(yàn)封工藝非常明顯的改變了過(guò)去的“關(guān)開(kāi)關(guān)”的驗(yàn)封方式，變?yōu)椤伴_(kāi)控開(kāi)”檢驗(yàn)方式，而且它在驗(yàn)封過(guò)程中將壓力差嚴(yán)格控制在了2-3MPa之間，有效的降低了層段間壓力差對(duì)驗(yàn)封效果的影響力度。

二、分層注水井量化解釋新方法

在單壓力計(jì)驗(yàn)封工藝使用廣泛的情況下，對(duì)驗(yàn)封工藝的量化解釋就主要依靠對(duì)壓力卡片的定性判斷來(lái)檢測(cè)封隔器的密封。但是，在封隔器的漏失程度量化分析研究上的進(jìn)步和發(fā)展卻比較遲緩，而封隔器漏失程度對(duì)分層注水井的作業(yè)時(shí)間是有很大影響和起決定性作用的[2]。

新型分層注水井量化解釋方法目前有比值法和不穩(wěn)定滲流法兩種。其中的分層注水井密封系數(shù)比值法又包括了面積比值法和壓力差比值法兩種。

（一）密封系數(shù)比值法

1、面積比值法

采用面積比值法對(duì)分層注水井驗(yàn)封工藝進(jìn)行量化解釋時(shí)，要注意對(duì)密封系數(shù)大小的確定，但是這種確定又是比較困難的。因此，要根據(jù)密封系數(shù)進(jìn)行不同的量化解釋。首先，當(dāng)密封系數(shù)在0-0.1之間時(shí)，無(wú)需作業(yè)，因?yàn)榇藭r(shí)封隔器密封情況良好；其次，當(dāng)密封系數(shù)在0.1-0.25之間時(shí)一定要暫緩作業(yè)，因?yàn)榇藭r(shí)封隔器出現(xiàn)漏失；再次，當(dāng)密封器系數(shù)>0.25時(shí)需馬上進(jìn)行作業(yè)，因?yàn)榇藭r(shí)的封隔器是不密封的[3]。

面積比值法的不足之處是無(wú)法將漏失量與漏失系數(shù)進(jìn)行合理聯(lián)系，而不穩(wěn)定滲流法卻可以彌補(bǔ)這一缺憾。

2、壓力差比值法

壓力差比值法的公式如下：

K=（p下2-p下1）/（p上2-p上1），其中的k為密封系數(shù)，這樣就可以依據(jù)k的大小來(lái)量化解釋封隔器漏失量了。

（二）不穩(wěn)定滲流法

在分層注水井的驗(yàn)封過(guò)程中，短時(shí)間內(nèi)注水壓力波無(wú)法到達(dá)邊界，所以，注水流動(dòng)是不穩(wěn)定的滲流方式。其中，井底流動(dòng)壓力公式為：

q下/q總=A/（1+A）；q上/q總=/（1+A），其中A=[（dpμf/dt）下/（dpμf/dt）上]*（Kh）下/（Kh）上（pμf為井底壓力，單位為MPa；μ是流體粘度，單位是mPa·s；K是滲透率，單位是μm2；h是層段有效厚度，單位是m）[4]。依據(jù)此公式就可以求得漏失量，但前提是要知道注水總量和坐封后的密封段上下兩層地層壓力變化率和系數(shù)。

三、實(shí)際案例探討

大慶某油田采油廠的一口四級(jí)五段分層注水井，在2010年采用雙壓力計(jì)進(jìn)行驗(yàn)封，驗(yàn)封過(guò)程中檢測(cè)到偏I(xiàn)I層段的封隔器沒(méi)有密封，并采用系數(shù)比值法來(lái)計(jì)算密封系數(shù)，得到的結(jié)果為0.27，大于0.25標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，所以，需馬上作業(yè)；另外，使用不穩(wěn)定滲流法計(jì)算封隔器漏失量為7.87m3/d。

為驗(yàn)證系數(shù)比值法和不穩(wěn)定滲流法的準(zhǔn)確性和可靠性，油廠決定采用電磁流量計(jì)和同位素對(duì)實(shí)際漏失量進(jìn)行判定[5]。首先是采用電磁流量計(jì)測(cè)試出經(jīng)由配水器流入偏I(xiàn)I層段的水量是17.65m3/d；其次，采用同位素測(cè)量方法，此方法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)同位素吸水剖面法計(jì)算出每層吸水量為多少，而這個(gè)吸水量就是真實(shí)的吸水量，其中的水量來(lái)自配水器以及封隔器漏失產(chǎn)生的水量，且計(jì)算出偏I(xiàn)I層段的總吸水量是26.14m3/d，與電磁流量計(jì)算結(jié)果做差結(jié)果為8.49m3/d，那么，封隔器的漏失量就為8.49m3/d[6]。

四、結(jié)語(yǔ)

分層注水方式可以大大提高注水開(kāi)發(fā)油田的開(kāi)發(fā)效果，并減少層系間矛盾，而分層注水井的驗(yàn)封工作非常重要。單壓力計(jì)驗(yàn)封工藝缺陷多，而新型的雙壓力計(jì)驗(yàn)封工藝能夠準(zhǔn)確檢測(cè)封隔器的密封性，系數(shù)比值法及不穩(wěn)定滲流法是測(cè)量分層注水井封隔器漏失量化的解釋的較為實(shí)用的新方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳洪彪，付玉清，祖樹(shù)平.分層注水井驗(yàn)封工藝技術(shù)及量化解釋新方法[J].油氣井測(cè)試，2010，5，8（3）.

[2]孔繁喜.綜合應(yīng)用測(cè)調(diào)新技術(shù)提高油田分層注水質(zhì)量研究[D].東北石油大學(xué)，2013，4（20）.

[3]陳德華，張奇斌，湯習(xí)儉.偏心注水井分層測(cè)壓和封隔器驗(yàn)封新方法[J].油氣井測(cè)試，2010，7，23（21）.

[4]胡德新，張術(shù)榮.注水井驗(yàn)封技術(shù)研究[J].油氣田地面工程，2011，7（30）.

作者簡(jiǎn)歷：

劉剛（1984年3月6日），男，漢族，陜西省延川縣永平鎮(zhèn)人，青海油田測(cè)試公司測(cè)試大隊(duì)技術(shù)員，2006年畢業(yè)于華北煤炭醫(yī)學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)，管理學(xué)學(xué)士學(xué)位，主要從事油水井壓力測(cè)試，水井驗(yàn)封調(diào)配等。