同心雙管分注工藝研究與效果評價

孫濕凍　劉忠輝　耿仁華

摘 要：為解決采出水回注井腐蝕結(jié)垢導(dǎo)致測試遇阻頻繁、測調(diào)費(fèi)用逐年上升等問題，按照不同分注井類型、不同分注層數(shù)、不同注入介質(zhì)分注井配套相適應(yīng)分注工藝的思路，借鑒國內(nèi)油田同心雙管分注工藝應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，形成了同心雙管分注工藝，初步實(shí)現(xiàn)采出水2層分注井由井下工具測調(diào)向地面數(shù)字測調(diào)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：分層注水;同心雙管

1 管柱結(jié)構(gòu)及分注原理

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

同心雙管分注工藝的管柱結(jié)構(gòu)包括地面井口配注管線和井下同心分注管柱兩部分。

同心雙管分注井地面流程需從井口連接兩條注水管線，一條為1.9″小油管內(nèi)注水，1條為31/2″油管內(nèi)注水，都是通過地面閘板閥控制水量，井口分別有各自流量計(jì)記錄注水量。井筒采用31/2″外管和1.9″內(nèi)管組成的雙管結(jié)構(gòu)，形成油套環(huán)空、雙管環(huán)空、小油管內(nèi)腔三個通道，通過地面閥門控制，形成雙管環(huán)空和小油管兩個注水通道，通過地面閘門控制，雙管環(huán)空和小油管分別對兩個注水層單獨(dú)注水;測調(diào)方式為地面測調(diào)。帶壓作業(yè)采用“內(nèi)管常壓作業(yè)、外管帶壓作業(yè)”的思路，起鉆作業(yè)時，停注上配水器自動關(guān)閉;上提內(nèi)管時關(guān)閉密封工作筒的水嘴，實(shí)現(xiàn)內(nèi)管常壓起鉆作業(yè)。同心雙管分注井下管柱結(jié)構(gòu)包括：

外管組成：密封工作筒，層間封隔器、上配水器、保護(hù)封隔器及31/2″鋼制油管。

內(nèi)管組成：插管和1.9″鋼制油管。

1.2 分注原理

工作原理是指坐封、正常注水、日常作業(yè)和解封4個過程的機(jī)理。

1.2.1 坐封

通洗井至人工井底后按設(shè)計(jì)要求將封隔器（封隔器具有抗阻機(jī)構(gòu)，在下井時遇阻不誤坐封）、配水器隨外層油管下入預(yù)定位置，再將插管連接到內(nèi)層油管上下入預(yù)定位置， 然后進(jìn)行座封，將兩管環(huán)空小排量注水（排量控制在每小時6-9方）打壓，當(dāng)壓力達(dá)到5MPa、7MPa時，分別穩(wěn)壓5min，此時封隔器座封完成，繼續(xù)打壓至10MPa，將同心雙管注水上配注閥定壓活塞打開。小油管內(nèi)打壓6-8MPa，將下層注水通道打開。安裝井口及地面管線的連接后進(jìn)行驗(yàn)封。注水過程中的驗(yàn)封：①插管密封圈驗(yàn)封：小油管（下層）正常注水，關(guān)閉兩管環(huán)空（停注上層）后，兩管環(huán)空放空（壓降不超過2MPa），觀察環(huán)空壓力變化，若環(huán)空壓力隨內(nèi)管壓力變化，說明層間插管密封圈失效;②套保封隔器驗(yàn)封：雙管環(huán)空（上層）和小油管（下層）正常注水，套管放空，觀察雙管環(huán)空壓力變化，若雙管環(huán)空壓力（上層）隨套管壓力變化，說明套保封隔器失效。

井口各接口通過卡箍與注水管線相連，然后在配水間通過法蘭連接穩(wěn)流閥組和進(jìn)水管線，實(shí)現(xiàn)地面與井下的連接，試壓合格后進(jìn)行開注。

1.2.2 正常注水

當(dāng)插管插入后，下層配水器打開，注水井開注時、地面上排管線通過內(nèi)油管注下層，地面下排管線通過內(nèi)外層環(huán)形通道注上層，因?yàn)橛械貙訅毫Φ挠绊?，為了保證計(jì)量的準(zhǔn)確和儀表的合理使用，在注水井投注前，應(yīng)先沖洗地面管線，然后開啟地面注水管匯閘門。注水時，通過控制地面管匯閘門或井口智能流量計(jì)調(diào)配分層注水量。

1.2.3 日常作業(yè)

為了改善吸水性能、有時需要對分層進(jìn)行擠活性劑、擠高壓水消欠等強(qiáng)化作業(yè)，這時可卸下注水井口一側(cè)的絲堵，連接作業(yè)管線，進(jìn)行單層施工。為了延長管柱的使用壽命，維持膠簡的密封，單層作業(yè)壓力要小于25.0MPa，層間壓差值不得超過15MPa。按照魯賓斯基的管柱受力彎曲理論，當(dāng)油管壓力高于套管壓力時、封隔器上部管柱會在套管壓差作用下產(chǎn)生螺旋彎曲。如果套管壓力大于油管壓力，就可以避免出現(xiàn)這種情況，因此在上下層進(jìn)行強(qiáng)化作業(yè)時，要分別在油管外環(huán)空和內(nèi)環(huán)空打平衡壓力，來消除螺旋彎曲應(yīng)力的影響。

洗井：封隔器設(shè)計(jì)有反洗通道，洗井液自油套環(huán)空下行，從封隔器反洗通道流經(jīng)射孔段，從插管連通器出水口進(jìn)入內(nèi)油管再返至地面。

1.2.4 解封

下入油管堵塞器，提出內(nèi)層油管、上提外層油管對封隔器進(jìn)行解封，封隔器各零件均采取了表面鍍鎳磷防腐處理，實(shí)行分級解封，封隔器內(nèi)部設(shè)有分級解封機(jī)構(gòu)，在多級使用時，上級封隔器先解封，再進(jìn)行下級封隔器解封，解封時解封力不累加，保證封隔器解封容易，解封力小。封隔器內(nèi)部設(shè)有平衡機(jī)構(gòu)，在抗壓差時平衡對解封銷釘?shù)淖饔昧?，這樣，在保證封隔器的工作壓力的同時，可將封隔器的解封力減小，保證封隔器解封容易。

2 管柱特點(diǎn)

同心雙管分層注水管柱具有以下特點(diǎn)：①兩級封隔器封隔地層，使2層注水通路相互獨(dú)立而互不干擾，因此無論是分層注水還是對單層進(jìn)行強(qiáng)化作業(yè)，都可靈活進(jìn)行;②采用懸掛式無錨定配套管柱，因此不需像支撐式封隔器要加壓加重、由于內(nèi)層管柱的松弛力較大。兩級封隔器的膠簡與套管之間的摩擦力也較高，當(dāng)最大壓力控制在25MPa以內(nèi)，層間壓差值控制在15MPa以內(nèi)，外油管的縱向竄動則被約束，從而使注水壓力引起的管柱螺旋彎曲效應(yīng)降低;③注水封隔器是采用靜液壓坐封原理工作的、受油套壓力影響的上下兩級活塞在注水過程中始終在液柱壓力作用下壓縮膠筒（井越深，注水壓力越高、此壓力也越大），借此壓力的作用可以消除膠管應(yīng)力松馳對對隔器密封性能的影響。同時，由于解封滑套的作用使封隔器在上提過程中能保持釋放狀態(tài);④封隔器具有防阻裝置、可以防止工具在下井的過程中由于靜液壓作用產(chǎn)生中途坐封現(xiàn)象;⑤封隔器解封機(jī)構(gòu)處在與工作流體隔絕的狀態(tài)下，可以在流體物性較為惡劣的條件下工作，解封較靈活、可靠;⑥有關(guān)封隔器最低坐封載荷的確定、封隔器啟動壓力的計(jì)算以及插管密封條件的確定等，可經(jīng)過嚴(yán)格的理論計(jì)算和地面試驗(yàn)，以確保井下管柱工作可靠。

3 現(xiàn)場使用效果分析

采油六廠已在6口井中下入同心雙管分注管柱，現(xiàn)場試驗(yàn)使用效果較好。

3.1 封隔器密封效果好

根據(jù)6口井封隔器坐封后試壓資料表明封隔器密封狀況良好，試壓時，采用從內(nèi)外油管環(huán)空打壓的方式進(jìn)行座封，泵壓為水泥車壓力，通過現(xiàn)場驗(yàn)封，封隔器座封效果良好。

3.2 地面配注合格率高

由于分層配注量是在地面調(diào)整的，就避免了單管多級井下配注時按季度調(diào)配的弊病，因此同心雙管分注具有操作簡單、資料可靠、調(diào)整及時的優(yōu)點(diǎn)，分層注水合格率有明顯的提高，而且分層注水?dāng)?shù)據(jù)更加真實(shí)。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益好

6口注水井實(shí)施同心雙管分注前都是使用橋式同心配水器分注，每季度都需要進(jìn)行調(diào)配1次，每口井調(diào)配費(fèi)用1.26萬元/井次，6口井每年調(diào)配費(fèi)用高達(dá)30.24萬元（見表三）。使用同心雙管后不需要進(jìn)行調(diào)配，年節(jié)約調(diào)配費(fèi)用30.24萬元。由于能在地面實(shí)時監(jiān)控、調(diào)整配注，不僅降低了測試測調(diào)費(fèi)用，而且減少了調(diào)配遇阻的風(fēng)險，延長了檢串周期。

從費(fèi)用對比分析來看，盡管同心雙管分注一次性投入較多，但由于分層注水合格率高，調(diào)配費(fèi)用、井下作業(yè)費(fèi)用明顯降低等因素，從長遠(yuǎn)來看在經(jīng)濟(jì)上還是劃算的。

4 結(jié)論與認(rèn)識

①該工藝將傳統(tǒng)的井下測調(diào)改為地面實(shí)時調(diào)配，避免了井下測調(diào)遇阻風(fēng)險，提高了測調(diào)效率。按照常規(guī)分注井每年測調(diào)4次要求計(jì)算，每年可節(jié)約測調(diào)費(fèi)用5萬元/口;②該工藝有效實(shí)現(xiàn)小層注水量實(shí)時監(jiān)控與調(diào)配，解決了常規(guī)分注井小層水量無法監(jiān)控、測調(diào)失效快的問題，保證小層注水精細(xì)調(diào)控;③該工藝無法測試吸水剖面，雖然可以緩解層間矛盾，但層內(nèi)吸水狀況不明，建議繼續(xù)開展該工藝吸水剖面測試技術(shù)攻關(guān)。

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