長慶油田同心雙管數(shù)字式分注工藝技術(shù)研究

王彥興，牛逵，陳騰飛

長慶油田同心雙管數(shù)字式分注工藝技術(shù)研究

王彥興1，牛逵2，陳騰飛3

（1. 中國石油長慶油田分公司油田開發(fā)事業(yè)部，陜西 西安 710018；2. 川慶鉆探工程公司長慶鉆井總公司，陜西 西安 710018；3. 中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710018）

針對采出水回注井腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重、分注難度大的問題，研發(fā)了同心雙管地面數(shù)字式分注技術(shù)，攻克井下插管密封和帶壓作業(yè)等技術(shù)難題，形成封隔器雙管分注與可鉆橋塞雙管分注兩種模式。長慶油田目前推廣兩種同心雙管技術(shù)，雙管環(huán)空注上層，內(nèi)管注下層，測試調(diào)配在地面進(jìn)行，有效解決采出水分注井井筒易結(jié)垢及測試投撈成功率低的問題。同心雙管地面數(shù)字式分注技術(shù)優(yōu)化定型，實現(xiàn)了采出水回注井全天候自動測調(diào)達(dá)標(biāo)任務(wù)。結(jié)合目前長慶油田油藏特征和水驅(qū)開發(fā)需求，建立了股份公司成熟試驗區(qū)采油三廠吳x區(qū)，采油八廠元x區(qū)、采油一廠午x區(qū)，試驗區(qū)總體水驅(qū)動用程度上升1%，自然遞減下降1.9%，含水上升率下降0.3%。對油藏上緩解剖面矛盾、提高水驅(qū)動用程度、降低自然遞減起到推動作用，打造全周期低成本分注工藝，助推油田開發(fā)效果不斷提升。

封隔器; 可鉆橋塞; 同心雙管; 全周期

長慶油田共有采出水回注井6 067口，采出水分注井1 901口，占回注井總數(shù)的31.3%，采出水分注井逐年增多。隨著采出水分注井增多，采出水腐蝕結(jié)垢影響分注井測調(diào)。2019年采出水分注井測調(diào)遇阻率25.2%，較清水井遇阻率高12.3%，采出水分注井測調(diào)遇阻頻繁。同時，受油田采出水中的溶解氧、水質(zhì)礦化度及各種細(xì)菌易產(chǎn)生腐蝕影響，安塞、華池、綏靖等油田部分區(qū)塊注水井油管平均使用壽命僅3年左右。注水水質(zhì)、管柱腐蝕結(jié)垢、不能正常洗井等因素影響，導(dǎo)致分注井測調(diào)遇阻，后期檢串治理費用高。

為此，同心雙管地面數(shù)字式分注技術(shù)將常規(guī)井下工具測調(diào)調(diào)整為地面數(shù)字式測調(diào)，優(yōu)選可鉆材質(zhì)，解決井筒結(jié)垢嚴(yán)重易遇阻的問題，降低后期作業(yè)風(fēng)險。實現(xiàn)采出水回注井3年免檢串，全天候達(dá)標(biāo)分注、實時測調(diào)、免人工測調(diào)、免大修、長周期目標(biāo)。

1 同心雙管井下作業(yè)工具

1.1 低壓座封反洗井封隔器（Y341-114）

低壓坐封反洗井封隔器保證工藝管柱在較低壓力下坐封，與常規(guī) Y341 封隔器相比，具有以下優(yōu)勢：①將兩級活塞改為三級活塞，座封壓差只需5 MPa；②采用壓差式反洗機(jī)構(gòu)，解決注入壓差高時，反洗井后反洗閥關(guān)閉不嚴(yán)的問題；③為適應(yīng)1.9″管穿過內(nèi)孔，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)、選用高強(qiáng)度材料，使內(nèi)通徑擴(kuò)大到φ62 mm。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1 低壓坐封封隔器

表1 低壓坐封封隔器技術(shù)參數(shù)

1.2 可鉆式橋塞

可鉆橋塞能夠有效與套管壁貼合，不同規(guī)格油管與橋塞插接密封形成注水通道，通過智能化井口實時監(jiān)測與控制注水參數(shù)，實現(xiàn)分層注水。其優(yōu)點為：①耐層間壓差強(qiáng)；②油管與橋塞插接密封，管柱蠕動橋塞受力小，密封壽命長；③周期檢管無須動橋塞、卡鉆風(fēng)險低；④橋塞采用可鉆材料，失效后可直接鉆除，避免大修作業(yè)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，具體技術(shù)參數(shù)如表2所示。

圖2 可鉆橋塞

表2 可鉆橋塞技術(shù)參數(shù)

1.3 插管連通器及插管

下井過程中，插管依靠重力通過密封段后，進(jìn)入關(guān)閉塞，層間密封。從小油管打壓差5 MPa，暫堵閥打開，打開下層的注水通道。

上提管柱過程中，插管的分瓣鎖爪機(jī)構(gòu)推動連通器單流閥桿向上，單向閥芯在限位臺階的限位下，停止上行，插管提高一定負(fù)荷后從單向閥芯內(nèi)拔出。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，具體技術(shù)參數(shù)如表3所示。

圖3 插管連通器及插管

表3 插管連通器及插管技術(shù)參數(shù)

1.4 單向連通器

單向連通器主要結(jié)構(gòu)由上接頭、外套、彈簧和水嘴等組成。一定內(nèi)壓下連通，用于坐封封隔器后打開注水通道。單向連通器在泄壓后自動關(guān)閉，實現(xiàn)停注時配水器自動關(guān)閉。復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)既能產(chǎn)生注入的節(jié)流壓差，又保證停注時單向連同器的可靠關(guān)閉。結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，具體技術(shù)參數(shù)如表4所示。

圖4 單向連通器

表4 單向連通器技術(shù)參數(shù)

1.5 1.9＂玻璃鋼油管

根據(jù)長慶油田采出水腐蝕性強(qiáng)的特點，從降低工藝成本和提高管柱使用壽命考慮，優(yōu)選防腐性能好的玻璃鋼管作為內(nèi)管（設(shè)計壽命10年）。受其使用溫度和價格的影響，井深在2 200 m以內(nèi)的注水井全部采用酸酐類玻璃鋼油管，井深超過2 200 m的井，超出部分采用胺類玻璃鋼油管。具體技術(shù)參數(shù)如表5所示。

表5 1.9＂玻璃鋼油管技術(shù)參數(shù)

2 封隔器式同心雙管分層注水技術(shù)

2.1 工藝原理

雙管分注工藝采用“31/2″外管（防腐處理）+ 1.9″內(nèi)管（玻璃鋼）”的管柱組合，通過層間封隔器將上下層分開。插管密封組件將內(nèi)管（1.9in內(nèi)管）和雙管環(huán)空（31/2in外管與1.9in內(nèi)管環(huán)空）隔開形成兩條相互獨立的注水通道，實現(xiàn)兩層分注。兩個不同尺寸的油管與套管形成油套環(huán)空、雙管環(huán)空、小油管三個通道，雙管環(huán)空和小油管分別為上下注水層注水通道，油套環(huán)空與小油管為反洗井通道。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

該工藝主要由地面穩(wěn)流閥組、雙管分注專用井口、31/2in油管、1.9in油管、井下工具等組成。如圖5所示A。

圖5 封隔器式雙管分注工藝原理示意圖

3 可鉆橋塞式同心雙管分層注水技術(shù)

3.1 工藝原理

現(xiàn)場施工作業(yè)時，先分別將兩套可鉆橋塞下到井下設(shè)計位置，坐封后丟手，再下入外層、內(nèi)層二層油管。每層油管下接密封插管，先下入外管，再在外管內(nèi)下入內(nèi)管。外管外層插管與上層可鉆橋塞密封；內(nèi)管接下層密封插管，與下層可鉆橋塞密封。起管串時從內(nèi)到外將二層管起出，再將二個可鉆橋塞鉆除。

3.2 結(jié)構(gòu)組成

可鉆橋塞分注工藝管柱主要由井口裝置、地面恒流注水裝置、各層可鉆橋塞、各層密封插管等組成。如圖6所示。

4 同心雙管分注工藝優(yōu)點及現(xiàn)場應(yīng)用

結(jié)合油藏特征和水驅(qū)開發(fā)需求，按照“剖面上精細(xì)小層配注、保障主力層注水”原則，探索試驗同心雙管分層注水技術(shù)，為提高分注合格率、縱向水驅(qū)動用程度提供新的技術(shù)手段。優(yōu)選出吳X區(qū)塊符合采出水分注要求試驗同心雙管分注工藝。先后在該區(qū)塊實施同心雙管分注25口，取得了良好的應(yīng)用效果。下面就此項技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行實例分析。

圖6 橋塞式雙管分注工藝原理示意圖

4.1 工藝優(yōu)點

1）解決了測調(diào)試難題：各層注水有獨立的注水通道，互不干擾，驗封、調(diào)配、測試工作均在地面完成，解決了深井測調(diào)試遇阻的難題。

2）免修期長：復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中采用新的加工工藝，加工要求高，材料內(nèi)部沒有球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的皮下氣孔，所以橋塞性能穩(wěn)定，免修期長。

3）修井作業(yè)操作方便：修井時采用套銑撈一體工具，用螺桿鉆即可實現(xiàn)套銑、打撈一次作業(yè)完成。

4）避免上大修：在中深井（大于2 500 m）使用封隔器進(jìn)行分層注水時，存在兩大難題：一是使用沒有錨定的封隔器分層注水，由于油管在注水時蠕動，封隔器容易解封失效；二是在使用帶有錨定的封隔器時，經(jīng)過長時間注水后，由于腐蝕結(jié)垢，錨爪容易鎖死在井底造成大修作業(yè)。同心雙管分注工藝橋塞采用易磨削材料加工，避免上大修。

4.2 效果分析

在吳X區(qū)塊長6油藏為多層系疊合開發(fā)油藏，兩層之間地層壓力存在1.6~2.5 MPa壓差,分層配注合格率低。該區(qū)共實施同心雙管分注25口，實施后井組階段產(chǎn)量遞減率由6.5%下降至4.7%，含水上升率由6.0%下降至5.6%。同心雙管分注實現(xiàn)了試驗區(qū)全天候達(dá)標(biāo)分注，油藏開發(fā)指標(biāo)提升。如圖7所示。

圖7 吳X區(qū)塊同心雙管分注示范區(qū)生產(chǎn)曲線

5 認(rèn)識及建議

1）同心雙管數(shù)字式分注工藝技術(shù)解決采出水回注井腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重、分注難度大的問題。結(jié)合長慶油田試驗區(qū)油藏特征及工藝需求，建立了兩種同心雙管數(shù)字式分注工藝模式，對同類油藏發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，實現(xiàn)精細(xì)分層注水技術(shù)快速推廣。

2）同心雙管數(shù)字式分注技術(shù)優(yōu)化推廣，攻克了井下插管密封和帶壓作業(yè)等技術(shù)難題，實現(xiàn)了采出水回注井自動測調(diào)全天候達(dá)標(biāo)注水。具有地面準(zhǔn)確測調(diào)、工藝簡單可靠，數(shù)據(jù)實時錄取及遠(yuǎn)傳，降低檢串遇阻風(fēng)險，分注合格率長期保持等特點。

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Study on the Concentric Double-tube Digital Separate Injection Technology in Changqing Oilfield

1,2,3

（1. Development Department of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi'an Shaanxi 710018, China;2. Changqing Drilling Branch of Chuanqing Drilling Engineering Company, Xi'an Shaanxi 710018, China;3. PetroChina Xi'an Changqing Chemical Group Co., Ltd., Xi'an Shaanxi 710018, China)

In view of the serious corrosion and scaling,the difficulty of separate injection of produced water reinjection well, the concentric double pipe ground digital separate injection technology was developed to overcome the technical problems of intubation sealing and pressure operation, forming two modes of packer double pipe separate injection and drillable bridge plug double pipe separate injection. Two kinds of concentric double pipe technology are popularized in Changqing oilfield now, double pipe annulus is used to inject upper layer, inner pipe is used to inject lower layer, testing and deployment are carried out on the ground, which effectively solves the problems of frequent scaling of produced water injection well bore and low test fishing success rate. The optimization and finalization of the concentric double pipe surface digital separate injection technology has realized the all-weather standard task of automatic measurement and adjustment of produced water reinjection wells. According to the reservoir characteristics and water drive development demand of Changqing oilfield, mature test areas includingNo.3 oil production factory Wu X area,No.8 oil production factoryYuan X area and No.1 oil production factoryWu X area were established. The overall water drive production degree in the test area was increased by 1%, natural decline was by decreased 1.9%, and water cut rise rate was decreased by 0.3%, which played a driving role in alleviating the profile contradiction, improving the water drive production degree and reducing the natural decline in the reservoir, creating a full cycle low-cost separate injection process, and promoting the continuous improvement of the oilfield development effect.

Packer; Drillable bridge plug; Concentric double pipe; Full cycle

2020-06-30

王彥興（1989-），男，工程師，碩士，甘肅省白銀市人，2015年畢業(yè)于長江大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，研究方向：油田注水。

TE357.6

A

1004-0935（2020）11-1444-04