無隔層精準(zhǔn)機(jī)堵工藝研究與應(yīng)用

牛一瓊（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

1 現(xiàn)狀

隨著油田開發(fā)后期，建立的諸多的增產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)塊也逐步結(jié)束。以某油田試驗(yàn)區(qū)塊為例，隨著試驗(yàn)區(qū)結(jié)束，由于開采層系單一，層系調(diào)整也隨之開展。需對(duì)原有層系進(jìn)行封堵[1-2]，因試驗(yàn)區(qū)塊結(jié)束后井況復(fù)雜，現(xiàn)有封堵工藝存在一定的不適用性：

1）無隔層或隔層薄，現(xiàn)有封堵工藝滿足不了層系封堵或調(diào)整的要求。隨著試驗(yàn)區(qū)增多，需要堵水或?qū)酉嫡{(diào)整，由于層系開發(fā)單一，既無隔層或隔層小，又沒陪堵層的狀況下，如何滿足油藏開發(fā)需求，是擺在工程技術(shù)人員一個(gè)難題。以氯化鈉區(qū)塊為例，74 口油井中無隔層和薄隔層井占比15%。

2） 套管內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重，射孔底界1 120.9 m，直徑82.8 mm，結(jié)垢最厚處達(dá)20.6 mm，常規(guī)堵水工具卡封困難。除垢后仍有少量垢質(zhì)吸附套管壁上，現(xiàn)有堵水工藝封堵該類井存在管柱懸掛不牢[3]、密封不嚴(yán)問題，直接影響再次開發(fā)試驗(yàn)效果。

為此，開展了無隔層精準(zhǔn)機(jī)堵工藝研究，形成了長(zhǎng)膠筒精準(zhǔn)驗(yàn)竄技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成有隔層、薄隔層或物性夾層精準(zhǔn)驗(yàn)竄、找水；形成了長(zhǎng)膠筒精準(zhǔn)封堵工藝，研制超長(zhǎng)膠筒封隔器和卡瓦丟手工具[4]，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄隔層精準(zhǔn)封堵，卡的牢、封的嚴(yán)，同時(shí)超長(zhǎng)膠筒封隔器，可重復(fù)使用，降低堵水成本。

2 無隔層精準(zhǔn)機(jī)堵工藝

2.1 長(zhǎng)膠筒精準(zhǔn)驗(yàn)竄技術(shù)

針對(duì)原有475-8 驗(yàn)竄工藝存在封隔器膠筒短，不能實(shí)現(xiàn)物性夾層的可靠卡封，膠筒易被炮眼刮壞的問題，通過地面觀察套管溢流或?qū)娱g壓差的方式，研制了組合式驗(yàn)竄工藝管柱，最終實(shí)現(xiàn)了物性夾層的可靠卡封，找準(zhǔn)層內(nèi)不竄槽的物性夾層和高含水部位[5]。

2.1.1 組合式驗(yàn)竄管柱的構(gòu)成

管柱組成是由長(zhǎng)膠筒驗(yàn)竄封隔器、定壓開關(guān)、擴(kuò)張封隔器、噴砂器+擋球組成。組合式的驗(yàn)竄管柱可以實(shí)現(xiàn)有隔層驗(yàn)竄、薄隔層或物性夾層的目的層驗(yàn)竄，驗(yàn)竄的方式是通過地面觀察套管溢流或?qū)娱g壓差的方式，找準(zhǔn)層內(nèi)不竄槽的薄隔層（或物性夾層）和高含水部位。

2.1.2 組合式的驗(yàn)竄工藝原理

有隔層驗(yàn)竄工藝原理示意圖見圖1，是將擴(kuò)張式封隔器卡在隔層位置，油管進(jìn)行打壓，使噴砂器通道打開，產(chǎn)生節(jié)流壓差，擴(kuò)張式封隔器坐封，注入水通過噴砂器注入封隔器下部油層，觀察井口溢流量和壓力變化，判斷隔層是否竄槽。

圖1 有隔層驗(yàn)竄工藝原理示意圖

薄隔層或物性夾層驗(yàn)竄工藝原理見圖2，是將長(zhǎng)膠筒驗(yàn)竄封隔器卡在薄隔層或物性夾層位置，投球坐到定壓開關(guān)滑套上，油管打壓，滑套下行，打開定壓開關(guān)出液孔，關(guān)閉噴砂器出液通道，油管繼續(xù)打壓，打開定壓開關(guān)并產(chǎn)生節(jié)流壓差，使長(zhǎng)膠筒封隔器坐封，注入水通過定壓開關(guān)注入長(zhǎng)膠筒封隔器下部油層，觀察井口溢流量和壓力變化，判斷薄隔層或物性夾層是否竄槽[6]。

圖2 薄隔層或物性夾層驗(yàn)竄工藝原理示意圖

2.1.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

改變封隔器膠筒的橡膠配方，提高膠筒彈性；增加橡膠厚度，避免膠筒在已射孔的物性夾層上脹被炮眼刮壞；膠筒長(zhǎng)度由0.3 m 增加到3 m，保證對(duì)薄隔層和物性夾層卡的準(zhǔn)、封得嚴(yán)；采取組合式工藝管柱，最終實(shí)現(xiàn)了一趟管柱對(duì)薄隔層和物性夾層的驗(yàn)竄，提高施工效率。

2.1.4 配套工具

組合式驗(yàn)竄找水管柱中長(zhǎng)膠筒驗(yàn)竄封隔器需要較大壓力啟動(dòng)，為此設(shè)計(jì)了高壓的定壓開關(guān)。

結(jié)構(gòu)及技術(shù)原理：定壓開關(guān)主要由上接頭、中心管、調(diào)節(jié)環(huán)、彈簧、滑套、內(nèi)中心管、凡爾、凡爾坐、連接套、防脫釘、護(hù)套、鎖塊、下接頭等部件組成。

主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸φ100×700 mm；驗(yàn)竄耐壓20 MPa；啟動(dòng)壓力5 MPa；連接扣型27/8TBG；工作溫度120 ℃。

2.2 長(zhǎng)膠筒精準(zhǔn)封堵工藝

成功研制了薄隔層機(jī)械堵水工藝管柱，滿足了薄隔層層內(nèi)機(jī)械堵水需求，并在套管輕微結(jié)垢的情況下，仍然具有很好的錨定效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄隔層精準(zhǔn)封堵，卡的牢、封的嚴(yán)[7]。

2.2.1 管柱結(jié)構(gòu)

主要由卡瓦丟手工具、長(zhǎng)膠筒封隔器和底部擋球組成。機(jī)械封堵管柱主要技術(shù)參數(shù)：工作溫度150 ℃；坐封壓力15 MPa；最大外徑114 mm；最小通徑50 mm；適用套管內(nèi)徑121～124 mm；單級(jí)工具解封負(fù)荷小于25 kN。

2.2.2 工藝原理

根據(jù)方案和找水驗(yàn)竄結(jié)果，首先將長(zhǎng)膠筒封隔器下到目的層，地面打壓使長(zhǎng)膠筒封隔器坐封膠筒覆蓋在射孔炮眼上，同時(shí)卡瓦丟手工具坐卡，然后下放管柱，卡瓦丟手工具與堵水管柱脫開，實(shí)現(xiàn)薄隔層精準(zhǔn)封堵。

2.2.3 配套工具

研制的卡瓦丟手工具結(jié)構(gòu)見圖3，主要用于套管結(jié)垢輕微的井，采用液壓坐卡懸掛、下放管柱丟手，可與任何封隔器組合成不同的堵水工藝，并采用常規(guī)的解封方式，使其更容易操作。坐卡時(shí)上下卡瓦既進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)也徑向運(yùn)動(dòng)，可有效地清除套管內(nèi)壁垢質(zhì)，與套管內(nèi)壁緊密咬合，保證丟手管柱懸掛牢固[8]。

圖3 卡瓦丟手工具結(jié)構(gòu)

研制的超長(zhǎng)膠筒封隔器結(jié)構(gòu)見圖4，與現(xiàn)有堵水工具對(duì)比，具有以下優(yōu)勢(shì)：

圖4 超長(zhǎng)膠筒封隔器結(jié)構(gòu)

1）設(shè)計(jì)了長(zhǎng)膠筒可重復(fù)坐封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了薄隔層或物性隔層的驗(yàn)竄、封堵功能。設(shè)計(jì)了可靠的雙解封機(jī)構(gòu)[9]，增加工具功能，降低成本。驗(yàn)竄時(shí)通過旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行解封，封隔器膠筒不會(huì)磨壞，可重復(fù)利用，堵水時(shí)通過上提管柱解封，保證工具可以正常打撈，保證其他措施正常實(shí)施。

2）優(yōu)化了膠筒結(jié)構(gòu)，保證機(jī)械堵水管柱封得嚴(yán)、壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)了防遇阻結(jié)構(gòu)，避免井液進(jìn)入膠筒，使其膨脹；優(yōu)選了高彈性橡膠，管柱下井過程中，膠筒不易膨脹；設(shè)計(jì)了肩部保護(hù)膠筒裝置[10]，提高回彈性及承壓能力。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 應(yīng)用情況

某油田無隔層精準(zhǔn)機(jī)堵工藝?yán)塾?jì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)41口井，工藝一次成功率100%，周邊87 口連通井受效，累計(jì)增油19 621.91 t，措施前平均單井產(chǎn)油0.36 t/d、措施后平均單井產(chǎn)油1.17 t/d。

強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)采出井堵水的同時(shí)，相應(yīng)井組的水井也進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整原則是井組周圍有1 口含水高井時(shí)，注水井不做調(diào)整，根據(jù)繞流達(dá)到控水目的；井組周圍有2 口以上高含水井時(shí)，注水井采取控注或關(guān)停。

根據(jù)地質(zhì)方案，41 口井堵水的同時(shí)，周邊井79口井注水進(jìn)行了調(diào)整，累計(jì)下調(diào)注入量77 580 m3，平均單井注入量下調(diào)10.89 m3。

3.2 效益分析

機(jī)械堵水41 口井，單井作業(yè)施工費(fèi)3 萬余元、工具費(fèi)2 萬余元。堵水41 口井，周邊87 口連通井受效，累計(jì)增油19 621.91 t。按照原油近幾年平均噸油收入價(jià)格2 520.82元/t，原油單位成本1 892.04元/t，凈增效益1 014.43 萬元，投入產(chǎn)出比為1∶5.62。

4 結(jié)論

研究的組合式驗(yàn)竄工藝管柱，可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無隔層或物性夾層的可靠卡封，達(dá)到精準(zhǔn)驗(yàn)竄、找水的目的；研究的長(zhǎng)膠筒精準(zhǔn)封堵工藝，可滿足精細(xì)堵水需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄隔層精準(zhǔn)封堵，卡的牢、封的嚴(yán)；該技術(shù)可適用于油田三元驅(qū)、聚驅(qū)和厚油層水驅(qū)采出井封堵，為后續(xù)更多試驗(yàn)區(qū)塊開發(fā)提供技術(shù)支持，具有廣泛的應(yīng)用前景。