異型管地面智能分注工藝技術的研究與應用

葉勤友

（中國石油吉林油田公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

目前，注水仍然是低滲透油田開發補充地層能量的最經濟有效的開發方式。伴隨著油田的不斷開發，吉林油田的分層注水技術也得到了長足的發展，從井下空心分注技術、井下偏心分注技術，發展到目前的橋式偏心測調聯動分注技術，以及免投撈橋式同心測調聯動分注技術，借助通訊電纜，實現水量測調地面直讀與管柱驗封，在提高測試效率的同時，實現了精細注水。但吉林油田區塊多、差異大，地面條件及井筒復雜多樣，給井下測試帶來諸多難題。地面分注技術（不保護套管）也只能實現二段注水，導致地層能量不能得到有效補充。

為持續發揮老油田的穩產高產效果，提高水驅產量，開發出了異型管地面分注工藝管柱，利用可鉆橋塞封隔注水層段，在保護套管的基礎上，實現了地面多段注水與測試，檢管時只需提出管柱進行清檢，不動橋塞，有效避免了腐蝕結垢區塊因井下測試遇卡、管柱不解封、拔脫引起的大修作業，也解決了深井、低洼易澇地帶水井井下測試困難、影響有效注水的問題。

1 異型管地面分注工藝管柱結構及工作原理、技術參數

利用可鉆橋塞封隔注水層段，與不同規格油管插接密封，經地面井口實現地面多段分層注水測試與管柱驗封。

1.1 異型管地面分注工藝管柱

1.1.1 結構

以三段分注為例，采用三級橋塞封隔結構。異型管地面分注管柱主要以可鉆橋塞為主體，作為封隔工具封隔注水層段，耐層間壓差高。采用不同規格油管作為注水管柱，通過密封插管分別與相應橋塞插接密封，管柱蠕動不影響橋塞密封性能。各級扶正器扶正相應管柱確保插管居中，順利插入橋塞內部。管柱結構如圖1所示。

圖1 異型管地面分注工藝管柱結構圖

1.1.2 工藝原理

先用橋塞坐封工具分別將三級可鉆橋塞下到井下設計位置坐封，在依次下入外、中、內三層油管，每層油管下接密封插管及扶正器，插管插入相應可鉆橋塞內部并與橋塞之間形成間隙密封。經分注井口形成獨立的注水通道，達到地面分注的目的。各層下管是靠限位接頭限位，到位后再上提一定高度，適應油管伸縮。

1.1.3 主要技術參數

（1）層間耐壓：35MPa；

（2）工作溫度：≤120℃；

（3）適應井型：井斜小于20°的水井；

（4）適應套管：5 1/2"套管；

（5）適應井深：<3000m。

1.2 可鉆橋塞

利用可鉆橋塞作為封隔工具，在橋塞上增加密封機構，采用組合密封方式，與插管通過間隙配合密封，延長管柱工作壽命。

1.2.1 結構

可鉆橋塞如圖2所示，由三部分組成：坐封部分、錨定部分和密封部分。

圖2 可鉆橋塞

1.2.2 工作原理

（1）坐封：將坐封工具套在中心管外部，通過銷釘與中心管連接。坐封時，坐封工具推動檔環下行，剪斷銷釘，帶動卡瓦、錐體壓縮膠筒，封隔油套環形空間。同時，下行推力推動卡瓦在椎體表面徑向伸出，支撐并錨定套管，橋塞丟手后，卡瓦不回收。坐封工具提出井筒，完成坐封。

（2）起橋塞：采用小修螺桿鉆鉆撈。

1.2.3 主要技術參數

可鉆橋塞主要技術參數見下表：

表1 可鉆橋塞技術參數表

1.3 異型管中管

受橋塞內通徑及套管規格限制，經校核油管力學性能，設計出異型管中管柱組合。三層油管在一級橋塞上面采取變徑方式，通過一級橋塞內腔。設計采用五種規格的油管，規格見表2：

表2 異型油管規格表

1.4 密封插管

根據橋塞內通徑設計密封插管，結構如圖3所示：

圖3 密封插管結構圖

1.5 扶正器

針對三層油管規格設計相應扶正器，與插管連接，保持管柱居中，利于下管操作。

2 技術特征

2.1 具有耐高壓的性能，抗層間壓差大

承受高壓性能主要體現在橋塞自身結構的設計上，主要包括能承受上、下壓差防止管柱蠕動引起橋塞封隔失效的單向卡瓦錨定機構。高壓注水時，卡瓦錨定住套管，承受層間壓差。當突然停注時，橋塞仍能處于良好的密封狀態，不會失封。

2.2 利用物聯網，實現地面智能分注

注水井口配套電磁流量計與電動水量調節器，利用物聯網，通過地面控制器，實現壓力、流量實時監測與控制,為油藏工程師提供實時準確參數。

2.3 具有兩種橋塞坐封方式，利于選擇

電纜坐封，配套坐封專用工具，磁定位校深，數據準確，深井坐封3小時一段，效率高；液壓坐封，配套坐封專用工具，進行油管坐封，占井時間長，效率低，適于淺井。

2.4 管柱密封性能可靠、工作壽命長

密封插管加長設計，增加了與橋塞配合的調整空間，限位接頭的使用，方便了現場施工操作。可鉆橋塞不設解封機構，一旦坐封就永不解封，注水壓力波動時，橋塞密封不受管柱伸縮蠕動影響，增強管柱工作壽命。

2.5 橋塞坐封管柱，檢管作業效率高

橋塞性能穩定，作業時不用起出，清檢時僅起下油管清檢即可，提高作業效率。

2.6 管柱安全可靠、作業風險低

可鉆橋塞除密封材料外全部選用可鉆削非金屬材料，易鉆掃，避免卡井風險，安全性高。起橋塞時可用小修螺桿鉆直接掃鉆撈出，保證井筒暢通，可有效避免大修風險，延長注水井生命周期。

3 現場應用

截止2017年12月，在莫里青及大情字井等地區現場試驗應用20口井，施工成功率100%。可鉆橋塞密封性能穩定，測試驗封均在地面操作，注水狀態平穩，層段水量測試至合格僅需0.5天，測試效率得到大幅度提高。

典型井例：伊+45-2-3井，三段分注，井深2457.6m。2015年12月18日開始施工，作業占井時間7d，包括刮套、沖洗、模擬管柱通井、坐封橋塞、下三次油管驗封橋塞，三個橋塞電纜坐封總用時8h。試驗效果：橋塞坐封及各層油管插配均一次成功，各層管柱驗封合格，正常注水，水量測試調配時間僅需0.5d，測試效率高。地質配注35m3/d，測調試情況見表4。注水期間，最大層間壓差已達到19MPa，管柱密封性能可靠。

4 結論

（1）提高了測試效率及資料的準確性。應用異型管地面分注工藝管柱配套專用注水井口，配套電磁流量計與電動水量調節器，不需測試車輛設備進入井場，井組人員就可以在地面井口進行管柱驗封及水量調配操作，測試效率高，資料準確，可隨時滿足地質方案要求，能及時有效地補充地層能量，緩解區塊產量遞減；水量調配與管柱驗封從3天縮短到1小時。

（2）降低了人工成本。測試人員從4人減少到1人；測試工藝從井下移到地面，無需測試車輛。

（3）節省大修作業成本投入。解決了因腐蝕結垢因素導致的測試遇阻頻高引起修井作業的生產難題，橋塞失效可用小修掃鉆，避免水井大修的發生，保持井筒的完整性。

表4 伊+45-2-3井測試情況統計表統計截止日期：2016.11

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