橋式同心分層注水工藝的研究與試驗

于九政巨亞鋒郭方元（1. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；2. 中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018）

引用格式：于九政，巨亞鋒，郭方元.橋式同心分層注水工藝的研究與試驗［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：92-94.

橋式同心分層注水工藝的研究與試驗

于九政1，2巨亞鋒1，2郭方元1，2
（1. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；2. 中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018）

引用格式：于九政，巨亞鋒，郭方元.橋式同心分層注水工藝的研究與試驗［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：92-94.

摘要：由于常規(guī)偏心分注技術、橋式偏心分注技術存在著測調(diào)成功率低、效率低、工作量大、作業(yè)風險大等諸多問題，提出了橋式同心分層注水工藝技術。該技術將可調(diào)式水嘴與配水器一體化集成，實現(xiàn)配水器中心通道內(nèi)免投撈配水作業(yè)模式，通過地面可視化直讀方式操作井下測調(diào)儀與配水器同心定位對接，實現(xiàn)流量測試與調(diào)配同步進行，具有較高的測調(diào)成功率和工藝效率。橋式同心分層注水工藝在長慶油田現(xiàn)場應用1 664口井，施工成功率100%，分層測調(diào)合格率96.8%，平均單井測調(diào)時間4~6 h，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：橋式同心；分層注水；大斜度；工藝

國內(nèi)分層注水井下工具、工藝管柱及配套的測調(diào)工藝不斷發(fā)展完善，形成了以橋式偏心分層注水工藝為代表的分層注水技術，滿足了不同開發(fā)階段、不同類型油藏注水開發(fā)的需要，為油田實現(xiàn)分層開采奠定了堅實的技術基礎［1-8］。為了提高低滲透油藏水驅(qū)動用程度，長慶油田2009年引進橋式偏心分層注水技術，并配套完善了鋼絲和電纜測試調(diào)配技術，實現(xiàn)了在井深2 200 m、井斜30°以內(nèi)的兩級分層注水［9-10］。然而，隨著油田開發(fā)的不斷深入，大斜度井、深井及小卡距多級分注井逐年增多，對分注工藝提出了更高要求。為了進一步滿足精細注水開發(fā)的需求、提高工藝適應性和技術指標，創(chuàng)新提出了橋式同心分層注水技術，實現(xiàn)封隔器電動直讀驗封和配水器中心通道機電一體化電纜高效測調(diào)，提高了分注井測調(diào)成功率和工藝效率。

1　分層注水難點

長慶油田是典型的低滲透油藏，多薄層發(fā)育，區(qū)域內(nèi)溝壑縱橫，主要采用叢式井開發(fā)，定向井比例達90%以上，具有井斜大（20~40°）、井深（2 000~3 000 m）、注水量小（單層10~15 m3/d）等特點，精細分層注水難度大。

（1）偏心分注工藝水嘴安裝在配水器偏心孔上，無論采用鋼絲還是電纜測調(diào)，測調(diào)儀與水嘴均采用側向?qū)臃绞竭M行測試調(diào)配，需要精確機械式導向及定位，對接時側向動力傳遞結構復雜，動力傳遞效率低。在大斜度井和深井中存在水嘴撈不出、投不進、反復作業(yè)、易堵塞等問題，測調(diào)儀器遇阻遇卡率高，測調(diào)成功率和工藝效率低。

（2）多層細分后，封隔器坐封距離縮短，相鄰配水器之間跨距縮??；而偏心分注工藝測調(diào)時需要10 m以上的投撈距離，測調(diào)儀器快速俯沖下放，才能保證在偏心配水器內(nèi)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向定位，否則無法成功對接或出現(xiàn)投撈錯層現(xiàn)象，使多個含油層段均勻精細水驅(qū)開發(fā)程度低。

（3）偏心機械式驗封采用鋼絲攜帶堵塞式驗封儀或測試密封段，封隔配水器出水通道，目的是測試油管壓力和地層壓力。測試信息在井下自動存儲，查看數(shù)據(jù)時將驗封儀或密封段起出地面并回放曲線，該方法驗封可靠性差，井下作業(yè)風險大。

2　橋式同心分層注水技術

橋式同心分層注水工藝技術采用封隔器將各儲層分隔開，采用橋式同心配水器為各層注水，地面控制器通過電纜與同心電動井下測調(diào)儀連接，控制井下儀器，同心電動井下測調(diào)儀與配水器同心對接調(diào)節(jié)注水量，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)實時在線監(jiān)測井下流量、溫度和壓力，實現(xiàn)流量測試與調(diào)配同步進行，滿足地質(zhì)配注需求，工藝原理如圖1所示。

2.1 橋式同心配水技術

圖1　 橋式同心分注工藝

橋式同心配水器結構如圖2所示。該配水器改變偏心筆尖式旋轉(zhuǎn)導向定位方式，采用平臺式直接定位對接，提高大斜度井定位對接成功率，縮短配水器長度，實現(xiàn)小跨距多級精細注水。將可調(diào)式水嘴由偏置式改為同心滑套式，開度由測調(diào)儀在配水器中心通道帶動同心活動筒和活動水嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，水嘴不易堵塞。配水器下井時水嘴處于完全關閉狀態(tài)，密閉承壓60 MPa，滿足封隔器坐封要求。在主體與連接筒之間設計了較大過流面積的橋式通道，當測調(diào)儀占用中心通道時，一部分注入水從橋式過流通道流向下一級橋式同心配水器，以滿足其他層段分層配水的需要，最大限度降低小水量層間干擾。

圖2　 橋式同心配水器

2.2 同心電纜高效測調(diào)技術

同心電動井下測調(diào)儀結構見圖3。動力傳遞設計為同心連桿機構，與偏心測調(diào)臂側向調(diào)節(jié)模式相比，機械結構簡單，動力傳遞效率高，調(diào)節(jié)扭矩大。測調(diào)儀具備磁定位功能，可以準確判斷配水器和封隔器位置，實現(xiàn)層內(nèi)多級小卡距條件下儀器準確定位。該測調(diào)儀將超聲波流量計和水嘴調(diào)節(jié)爪一體化集成，流量測試水嘴調(diào)節(jié)同步進行，有效提高效率。

圖3　 同心電動井下測調(diào)儀

2.3 封隔器電動直讀驗封技術

電動直讀驗封儀結構如圖4所示。采用電機轉(zhuǎn)動壓縮上膠筒和下膠筒，使其徑向擴張實現(xiàn)坐封，將配水器出水孔封隔開；在井口進行注水閥門開、關、開或關、開、關的操作，實時監(jiān)測油管壓力和地層壓力的變化，從而判斷封隔器密封狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)依靠重力沖擊機械式驗封可靠性差的問題。

圖4　 電動直讀驗封儀

2.4 地面可視化數(shù)據(jù)采集控制技術

地面控制器和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過對不同指令和數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)地面實時控制井下測調(diào)儀器和采集井下流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，具有操作方便、性能穩(wěn)定的特點。

3　室內(nèi)實驗

3.1 配水器密封性及抗拉強度測試

采用專用拉伸液缸對橋式同心配水器進行抗拉強度測試。將配水器連接到測試裝置，給配水器內(nèi)部泵入一定高壓，然后從拉伸液缸泵入高壓，用活塞拉伸橋式同心配水器。具體步驟：啟動試壓泵，正打壓，逐步升壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，逐步升壓至30 MPa，穩(wěn)壓5 min，再逐步升壓至40 MPa，穩(wěn)壓30 min，無滲漏，螺紋處變形量0 mm，抗拉強度550 kN；反打壓，逐步升壓至15 MPa，穩(wěn)壓5 min，逐步升壓至30 MPa，穩(wěn)壓30 min，抗拉強度550 kN，無滲漏。

3.2 測試調(diào)配實驗

測試裝置通過實驗泵及標準套管等結構模擬井下注水密閉環(huán)境，同時采用試壓泵進行配水器內(nèi)外壓控制，以模擬配水器井下注水壓力環(huán)境，從而實現(xiàn)橋式同心配水器測試調(diào)配模擬實驗。具體步驟：將配水器連接于測試裝置內(nèi)，模擬測調(diào)儀放入橋式同心配水器中，試壓泵升內(nèi)壓至10 MPa，穩(wěn)壓5 min，逐步升壓至20 MPa，穩(wěn)壓5 min，配水器外壓為常壓，旋轉(zhuǎn)扭矩儀，緩慢打開水嘴，扭矩緩慢升至13 N·m，然后降為11 N·m且平穩(wěn)，關閉水嘴。外壓升壓至10 MPa，穩(wěn)壓5 min，逐步升壓至18 MPa，穩(wěn)壓5 min，旋轉(zhuǎn)扭矩儀，緩慢打開水嘴，扭矩緩慢升至11 N·m，然后降為8 N·m且平穩(wěn)。

3.3 實驗結果

實驗結果表明：橋式同心配水器具有良好的密封性能和抗拉性能，在高壓條件下無滲無漏，既滿足注水要求，又可實現(xiàn)完全關閉狀態(tài)下封隔器的有效坐封。同時在大壓差條件下，水嘴打開和關閉靈活自如，調(diào)節(jié)扭矩較小，可實現(xiàn)井下分層注水量長期測試調(diào)配。

4　現(xiàn)場應用

橋式同心分層注水工藝于2011年在長慶油田投入現(xiàn)場，截至2014年底累計應用1 664口井，完井施工成功率100%，測調(diào)成功率92%。其中，最多分注層數(shù)6層，最大井深2 975 m，最大井斜59.2°，單層流量測調(diào)誤差10%以內(nèi)，分層測調(diào)合格率96.8%，平均單井測調(diào)時間4~6 h，封隔器電動驗封成功率98%以上，測試成功率、效率和精度大幅提高。

5　結論

（1）橋式同心分層注水技術實現(xiàn)了配水器中心通道內(nèi)免投撈配水作業(yè)模式，解決了偏心分注工藝在復雜井況中尤其是大斜度井機械投撈對接成功率低、風險大的問題。

（2）橋式同心電纜高效測調(diào)技術采用同心對接方式，地面實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)流量測試與調(diào)配同步進行，將分注技術推進到單純電纜作業(yè)階段，提高測試效率和精度。

（3）橋式同心分注技術為大斜度井、深井、采出水回注井、小跨距井實現(xiàn)多層細分提供了有效的工藝手段，在提高分注率、測調(diào)成功率和效率，降低綜合成本和人員隊伍配備，提高油藏開發(fā)效果等方面起到巨大的推動作用，具有廣闊的推廣前景。

參考文獻：

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（修改稿收到日期 2015-09-01）

〔編輯 李春燕〕

Research and experiment on bridge concentric separated layer water injection technology

YU Jiuzheng1,2, JU Yafeng1,2, GUO Fangyuan1,2
（1. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Oil & Gasfields, Xi’an 710018, China;
2. Oil & Gas Technology Institute, Changqing Oilfield Company, Xi’an 710018, China）

Abstract:Due to low success rate in testing, low efficiency, large workload and large work risks of conventional eccentric separate layer injection technology and bridge eccentric separate injection technology, this paper presents this bridge concentric separated layer water injection technology. This technology is capable of integrating the adjustable water nozzle with water distributor, realizing fishingfree water distribution inside the central channel of water distribution. And the downhole tester can be operated through surface visualized direct reading to be concentrically positioned and connected with water distributor. This technology carries out flow test and allocation simultaneously, having high successful rate in testing and high technological efficiency. This technology has been used in 1 664 wells in Changqing Oilfield with 100% successful rate in operation and 96.8% acceptable rate in separate testing. The average single testing time is 4~6 h, and of some promotional value.

Key words:bridge concentric; separated layer water injection; highly deviated; technology

作者簡介：于九政，1981年生。2009年畢業(yè)于西安石油大學，碩士研究生，現(xiàn)主要從事油田注水工藝方面的研究工作，工程師。電話：15829376929。E-mail：yujzhcq@petrochina.com.cn。

基金項目：長慶油田公司科研項目“精細分層注水工藝技術重大工程試驗”（編號：1202-5）。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.023

文章編號：1000 – 7393（2015）05 – 0092 – 03

文獻標識碼：B

中圖分類號：TE357.6