海上油田同井注采雙管環空安全控制技術研究

齊延云（中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江524057）

為達到海上油田在生產過程中進行節能減排、增加產量的目標，我們在海上平臺內要進行科學化的分層和轉注，通常這要參考油藏特點來進行，通過新型同井注采工藝（簡單來說，就是原油的采出、補充能量的注水注氣都在一口井完成，提升單井利用率，節約鉆井成本的同時，又可以節能減排以及正常產油）。由于目前國內雙管環空安全控制技術還不成熟，而與之配套的工具數量也不多，這在很大程度上約束了這項技術在海上采油的大范圍推廣。

1 技術的可行性分析

1.1 管術型節構

同井采油注水注氣管柱包括地面雙油管掛采油樹與采油油管以及井下安全閥與過電纜封隔器、Y接頭、電潛泵系統、油層保護閥與分流轉換頭等等設備（圖1）。1-雙油管掛；2-114mm油管；3-井下安全閥；4-環空液壓控制器；5-油管；6-過電纜封隔器；7-Y 接頭；8-電潛泵；9-工作筒；10-油層保護閥；11-定位密封裝置；12-分流轉換頭；13-130.7mm 插入密封裝置；14-帶孔管；15-圓堵；

圖1 同井采油注水|注氣管柱

如果在同個井內既要進行電泵采油，又要達到對某一特定的層段進行注水或者注氣的目的，就需要在整個工藝管柱上設立采油管以及采油排氣管。Y接頭上部同心管與下部電泵環空管構成特定的采油通路。在Y接頭上，外管環空和管柱共同構成注入通道，兩個通道和套管之間建立排氣通道。為確保油井正常采油與注水、氣，所有道道都要配備控制工具確保安全，井下安全閥與環空液壓控制裝置與電纜封隔設備，將井下安全系統組合完成［1］。

1.2 工作的原理

在進行正常的采油過程時，地面的液壓控制系統作用于液控管線，對安全閥和環空液壓閥進行施壓，同時液壓控制裝置自動打開通道，形成采油通道。在運行過程中有異常狀況發生時，液控管線能夠自動排壓，井下安全閥在彈簧作用力下將活塞復回原位，閉合閥板。這樣在彈簧的作用下，環空液壓控制裝置將同心雙管環空密封，和電纜封隔器共同作用關閉整個井筒，達到海上油田安全生產的目的。

1.3 同井注采雙管環空安全控制技術的特點

(1)井下安全閥與環空液壓制裝置以及過電纜封隔器，將這三部份合理構建就可以形成獨立完整的井下安全控制系統。

(2)三個壓力系統都是各自獨立的，互不干涉，相對非獨立系統安全可靠性極大提升。

(3)各個管柱之間也是獨立的，在需要進行檢泵作業時，方便操作，能夠有效的保護地層，避免鉆井液的二次污染。

2 井下安全控制工具研究

同井注采作為整個井下安全控制工具的核心，成為了井下雙管環空安全控制技術的重中之重，也是我們研究的重點。至于安全閥和電纜封隔器，作為輔助的工具，只要依照現場要求合理使用就可以。

2.1 結構與工作原理

環空液壓控制裝置結構如（圖2）。首先要對活塞腔進行加壓，這是通過地面液壓控制系統作用于液控管線來完成的。當液壓力小于彈簧的預緊力時，下體被活塞帶動沿軸移動，彈簧被壓縮。當達到液壓的額定值時，活塞與限位臺階上端面連接，密封套的連通孔被完全打開，這時，流體進入上部油管，再通過環形槽和連通孔流入裝置下入的油管。

在遇到特殊情況時，液壓管線內的壓力被切斷，彈簧和活塞相互作用，密封套與活塞下體相互結合成為密封狀態，這時連通孔閉合，對雙管環空實現有效控制［2］。

2.2 技術特點

(1)井下的雙管環空都是通過地面的液壓控制系統進行安全控制的，這樣才能保證遠程操作的有效進行。

(2)我們將密封活塞開啟時可進行正常采注與反洗井操作，這樣能保證在任何狀態下系統都能正常工作（包括液控管線泄壓以及不能運行的情況）。

(3）兩種密封方式（金屬密封和非金屬密封）相結合的方式，再加上大通徑的合理設計，在提高密封效果的同時，大大增強了同心內管的通暢性。

圖2：

3 環空液壓控制裝置室內實驗狀況

3.1 控制工具安裝

環空液壓控制裝置如果在閉合情況下，把帶圓堵的植入密封裝置，并將其置于環空液壓控制設備上，上端環空與下端連接試壓接頭。在試壓泵接試壓頭后將壓力提升到36百帕，穩壓控制在15分中，得出壓力表數據不變，證明在密封與連接處并無裂隙或滲出。

3.2 反向密封試驗

把環農牧民液壓控制設備關閉并將圓堵的植入密封裝置，將其置于環空液壓控制設備上，上端環空放空與下端邊接試壓接頭。并將壓力加至36 百帕，穩壓在15 分中，壓力表數據不變，證明在密封與連接處并無裂隙或滲出。

3.3 開啟及關閉實驗

我們在環空液壓控制裝置壓力處于0的狀態下，閉合液壓再打開五次，記錄壓力數據，在放壓后記錄其閉合狀況，所有液控壓不可以高于閥門五次開關的五次平均壓力值的正負百分五。五次的壓力具體數值如下，（1）14.1，（2）12.9，（3）12.7，（4）11.8，（5）14.0MPa,差異值不超過2.5%，在泄壓時可聽見復位聲。所以環空液壓裝置在正常壓力下整體以及反向密封性能優異；液控泄壓時在正常壓力下可以正常開、合，對于日常生常運作綽綽有余。

4 實驗結論

（1）對于海上油田同井注采工藝采用新型環空液壓控制設備，通過與井下安全閥以及電纜封隔器的配合，有效補充了同井注采工藝核心技術的不足的，保障進下安全系統的順利成形。

（2）環空液壓控制設備設計原理簡潔易懂，同時構架部件不多。在實驗結果中我們可以得出，這種新型的設備在實際運作中安全可靠，同時增加產量，完足各種環境與各種采油標準和要求，極大具備了現場使用的前提條件。

5 結語

同井注采雙管環空安全控制技術為海上油田的生產打開一個全新的生產格局，從而得到廣泛關注與大量運用，對于國內的石油發展起到極大的推進作用。