長慶油田三層分采工藝技術探索與實踐

李大建，何 淼，趙 春，張海東，崔文昊，趙見平

(1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院, 陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；3.中國石油長慶油田分公司采油三廠)

長慶油田縱向含油層系多，部分層系局部疊合，為有效解決多層系開發過程中籠統合采油井層間干擾矛盾，最大程度發揮各產層產能，提高多層系開發效果，近年來開展了分采工藝技術試驗攻關，形成了防氣式分采泵兩層分采主體工藝技術，現場試驗油井78口，增油有效率73.6%，累計增油6 817.7 t，平均單井日增油達到0.58 t，有效解決了兩層合采油井層間干擾矛盾。但對于油井三層及三層以上多層分采，該技術卻無能為力。為此提出了三層分采技術思路，研發成功橋式分采器，設計了橋式分采器三層分采工藝管柱，2013年8月在長慶油田首次成功開展了三層分采試驗，日產液由4.37 m3提高到5.35 m3，日增油1.15 t，取得良好分采效果。

1 三層分采技術思路

關于油井三層及多層分采，鮮有文獻報道，國內外油田也沒有相對成熟技術應用實例。資料顯示，大慶油田在水井精細分層注水前提條件下，通過分層測試掌握油層各產層壓力、產能情況，研究出了油井分層配產工藝技術：采用封隔器將產層有效封隔，各產層對應下入配產器，環空下人測控儀，對配產器進行操控調節，實現對各層合理配產，降低層間干擾矛盾，抑制高含水產層產液，實現控液增油、提高單井產量的目的,該技術已在現場取得一定應用效果。相對于大慶油田以直井為主開發，長慶油田多層系開發區塊主要以叢式井組定向井開發，所以，以上提到的分層配產工藝在長慶油田的技術適應性方面有待提高；同時，多層系開發油井動態監測顯示，長慶油田多數油井由于儲層滲透率較低、非均質性強，地層能量補充滯后，且層間壓力差異較大，部分產層甚至出現地層能量虧空、發生倒灌現象，所以長慶油田油井三層及多層分采的主要目標，應是最大程度上發揮各產層產能來降低層間干擾矛盾，實現提高單井產量的目的。

為實現長慶油田多層系開發油井三層分采，在分析、借鑒防氣式分采泵兩層分采工藝技術基礎上[1-4]，創新提出了“產層產液單向過流進入油管、油管內各產層產液橋式過流進入抽油泵、封隔器層間封隔、普通抽油泵舉升”三層分采技術思路，在封隔器有效封隔前提下，各層產液均能夠單向、互不干擾進入油管，有效發揮低能產層產能，避免產層因地層能量不足發生倒灌現象；各層產液在油管內混合后，在抽油泵抽吸力作用下，舉升至地面，實現油井三層及多層分采的目的。

2 橋式分采器三層分采技術

2.1 橋式分采器研制

三層分采技術的關鍵是研發配套分采工具，該工具的結構示意圖見圖1。具體實現方式：分采器設置側向進液通道、單流閥球、排液孔，建立產層產液由油套環空到油管之間單向油流通道；同時設置過橋通道，建立上下產層在油管內的過流通道，各產層產液最終在油管內匯合，由抽油泵舉升至地面。其中導向閥罩對閥球導向，避免閥球旁落、漏失，側向過流通道出液孔為側開，有效防止油管內臟物對閥球的堵塞，上下接頭絲扣連接，分別通過2 7/8″TBG絲扣與油管連接。

圖1 橋式分采器三維圖示

2.2 橋式分采器三層分采技術原理

根據橋式分采器結構特征，設計了“橋式分采器+Y211封隔器+Y111封隔器+普通管式抽油泵”三層分采工藝技術管柱(圖2)，主要分采技術原理是：利用Y211、Y111封隔器將開采層位分隔為三個相互獨立的供液(采油)系統，對應產層分別配置橋式分采器工具，各產層產液由橋式分采器側向進液通道經排液孔進入油管內，進入油管內各層產液通過分采器橋式過流通道、抽油泵固定閥進入泵筒，由抽油泵舉升至地面。

圖2 橋式分采器三層分采管柱結構

油井三層分采施工步驟：首先對分采試驗井進行通洗井作業，確保井筒干凈；其次按照油層、井眼軌跡、套管接箍等數據計算設計封隔器坐封位置、抽油泵泵掛、井口坐封預留高度，分采管柱由下向上通過油管依次連接油管絲堵+橋式分采器+Y211封隔器+橋式分采器+Y111封隔器+橋式分采器+普通管式抽油泵，分采管柱下井完成后，進行管柱坐封；最后油管柱內下入抽油桿完井上抽，實現油井三層分層采油。

在抽油泵上沖程舉升過程中，抽油泵以下油管內均處于統一的低壓環境，各產層產液能夠在較低的流動壓力下打開分采器單向閥球進入到油管，不存在低壓產層產液無法進入油管問題。同時油管與油套環空之間由于分采器單向球閥作用，地層產液只能進入油管，而油管內液體無法回流到油套環空，能夠有效防止低壓、能量虧空產層發生流體倒灌現象；各產層間封隔器有效封隔，有效消除了層間壓力干擾抑制問題，實現了各產層能夠協調均衡產液。

2.3 技術特點與優勢

橋式分采器通過配套不同類型封隔器、普通抽油泵可以實現“一機、一桿、一泵”條件下油井三層分采；橋式分采器結構簡單，適應性強，加工成本低(相對防氣式分采泵分采技術，成本下降了58%)，有助于延長分采試驗井檢泵周期，促進分采技術的規模推廣應用；配套應用液壓式封隔器、桿式抽油泵，可實現油井三層及三層以上多層分采；分采器工具尺寸小(外徑110 mm，長度560 mm)，能夠滿足小層間距(≥5 m)油井分采；橋式分采器閥球扶正結構，實現了定向井或較大井斜角條件下分層采油；配套普通抽油泵，依據油井產量，泵徑、抽油泵類型(防砂、防氣)選擇空間大。

3 應用效果

截至目前，已經成功開展橋式分采器分采技術現場應用6口井，其中三層分采2口井。2013年8月首次成功在旗××井上開展了橋式分采器三層分采工藝現場試驗，分采后日產液由4.37 m3提高到5.35 m3，日增油1.15 t；2013年10月，在柳××井上再次開展了三層分層采油試驗，分采后平均日增液2.72 m3，日增油1.42 t，取得了良好的三層分采效果。

4 結論與認識

(1)根據長慶油田多層系開發油井儲層、井況特征，提出了三層分采技術思路，設計研制了配套分采的主要工具橋式分采器，形成了長慶油田三層分采工藝技術。

(2)現場試驗表明，三層分采技術能夠有效消除層間干擾矛盾，釋放產層潛能，實現了提高單井產量的目的。

(3)橋式分采器結構簡單、尺寸小，成本低，技術適應性強，具有廣泛的推廣應用前景。

[1] 李大建，牛彩云，何淼，等．幾種分層采油工藝在長慶油田的適應性分析[J]．石油地質與工程，2011，25(6)：124-126．

[2] 劉玉文．遼河油田稠油分層采油技術[J]．石油鉆采工藝，2008，25(增刊)：85-86．

[3] 郭偉，于振東．兩層分采同步抽油技術研究與應用[J]．石油鉆采工藝，2001，23(1)：60-62．

[4] 李大建，牛彩云，何淼，等．防氣式分采泵分層采油技術在長慶油田的應用[J]. 石油鉆采工藝，2012，34(5)：68-69.