油井找水與選層開采一體化技術研究

張 峰,張季民,劉慶云,張春林 (中石化河南油田分公司第一采油廠,河南南陽474780)

隨著油田的不斷開采,在注水開發的中、后期,層間矛盾日益突出。為了解決這一矛盾,一般采用分層開采。其實施有2種方法:①作業施工法。采用封隔器堵水,進行層位調整作業。該工藝不僅施工成本高,而且關井會對油井生產造成影響;②液壓調控法。該方法是通過地面泵壓開關井下工具,打開或關閉油層,只能適應2個油層的開與關,換層少,不能任意換層,并且作業施工成功率不高。針對此問題,筆者提出了一種油井找水與選層開采一體化技術 (An Integrated Water Identification and Selective Production Technique,IWISP)。該技術通過下入開關控制儀,打開對接爪,上提電纜,打開或關閉井下管柱的滑套開關器,實現任意層開采與封堵。達到一次性下入生產管柱后,不停產、不動生產管柱,完成油井找水、堵水及任意調層生產的目的。

1 IWISP技術管柱結構及工作原理

1)管柱結構 該技術為機電一體化設計,由帶有滑套開關的堵水管柱和電動開關儀2部分組成,管柱圖如圖1所示。堵水管柱由丟手接頭、支撐器、堵水封隔器、定深裝置總成、滑套開關器、座封滑套等井下工具組成。電動開關儀主要由電動開關控制器、磁性定位器組成。

2)工作原理 根據施工設計配好管柱并下到井下設計位置,利用堵水封隔器將各層段卡開,在每一層段的管柱上帶有滑套開關器,油管內加液壓先坐封封隔器,然后向油管內投入?50.8mm鋼球,蹩壓實現管柱丟手,下入泵抽管柱,裝好偏心井口。通過偏心井口由電纜下入電動開關儀至相應層段的滑套開關器中,通過電動開關控制器對接爪與滑套開關器內的上或下彈簧爪相配合,上提電纜,完成滑套開關器的打開或關閉動作,進而找出油層,封堵水層,達到分采目的。當生產一段時間以后,如果采出液含水較高,就需要進行調層開采。該管柱可實現抽油機井在正常泵抽條件下的任意堵水層段的調整,能夠不動生產管柱隨意進行找水、堵水及換層生產,開關器開關靈活,操作簡便可靠,能滿足目前分層采油的需要。

圖1 IWISP技術分層采油管柱圖

2 IWISP技術主要技術指標

1)井下管柱主要技術指標 工作溫度150℃;工作壓力35MPa;封隔器座封壓力15MPa;解封載荷20～40kN;支撐器支撐力30～56kN;管柱丟手壓力8～10MPa,丟手后不動生產管柱可任意換層生產。

2)接箍檢測電路主要技術指標 工作電壓18～25V;井下電機正向開啟及工作電壓70～75V;井下電機反向工作電壓-70～-75V。

3)滑套開關器主要技術指標 最大外徑114mm、100mm;最小內通徑29mm;總長1310mm;工作溫度120℃;工作壓力30MPa;打開力2.0kN以內;關閉力2.5kN以內;進油孔徑?25mm×2;兩端連接螺紋27/8TBG。

4)電動開關控制器主要技術指標 耐溫 150℃;耐壓35MPa;外形尺寸?25×1700mm;質量3.8kg;其對接爪撐開外徑?31.8mm±0.3mm;安全銷剪斷力,7.5kN～10kN。

5)儀器在井下滑套開關器內定位精度 精度±0.1m。

3 IWISP技術電動開關控制儀

IWISP技術電動開關控制儀主要由電纜頭、接箍定位器、電動開關控制器、導錐等組成,結構示意圖如圖2所示。電纜頭與儀器連接,用于懸掛儀器下井。接箍定位器在地面儀表供電18～25V時工作,用于將電動開關控制器精確定位在井下滑套開關器內。

電動開關控制器主要由控制電路、電機及傳動部分、對接爪、安全銷等組成?？刂齐娐酚糜诳刂齐姍C的啟動及旋轉方向。地面儀表供電70～75V時,電機啟動,正向旋轉,撐開對接爪;供電-70～-75V時,電機反向旋轉,收回對接爪。電機及傳動部分用于撐開和收回對接爪。對接爪用于與井下滑套開關器上的彈簧爪配接,通過上提電纜來打開或關閉井下滑套開關器。安全銷的作用:在出現意外情況,對接爪未收回,即儀器卡在井下時,可上提電纜拔斷安全銷,使對接爪落入儀器內腔,起出儀器,避免施工事故的發生。

其工作原理是將開關控制儀由油套環空下入設計深度,再根據定深裝置,通過接箍定位器將儀器精確定位在井下滑套開關器內。由地面控制電源給電動開關控制器供電,撐開對接爪,上提電纜,完成滑套開關器的打開和關閉動作,從而實現相應層段的生產和封堵。

圖2 開關控制儀結構示意圖

4 現場應用

目前,油井找水和選層開采一體化 (IWISP)技術已經在河南油田共應用11口井,取得了好的降水增油效果。

河南油田H5-815井井斜7°,井深1700m。2008年11月14日,從套管內下開關儀,打開上層。生產上層,產液37m3/d,全水。11月23日從油套環形空間下儀器調層,關上油層;打開下層。調層生產下層,產液12.2m3/d,產油1t/d。該井達到了明顯的增油降水效果。

2009年4月23 日在河南油田雙K433井,從套管中下入多級找堵水儀器,拉開下層H3Ⅳ112-3131-2,井段1707.4～1736.2m。2009年5月12日,從油套環形空間下入多級找堵水儀器,關閉下層;拉開中層H3Ⅳ15191-2,井段1622.4～1683.2m。調層后,增油1t/d。

[1]齊亞民,樊亞寧,陳 磊.智能壓控開關找堵水技術研究與應用 [J].內蒙古石油化工,2010,36(8):162-163.

[2]滕衛衛,趙美剛,趙文蘋,等.液壓調控一趟管柱找隔水工藝技術[J].新疆石油科技,2007,17(4):36-37,41.