分注管柱壽命影響因素分析及延壽對策初探

李永康

中國石化勝利油田分公司 石油工程技術研究院（山東 東營257000）

隨著勝利油田進入特高含水開發階段，注水開發成為油田穩產的主要方式之一。目前，勝利油田分注井約4 952口，分注率約47.1%，分注技術有效提高了水驅開發效果。據不完全統計，陸上分注井管柱平均壽命約3年，海上分注井平均壽命約5年。為了更好地實現效益開發，提出了陸上中高滲油田分注管柱平均壽命提升至5年，海上分注管柱壽命提升至7年以上的目標[1-3]。

目前，國內外針對分注管柱壽命研究的文章較多，但大多是基于管柱力學的受力分析、配套工具的性能評價等單一方面進行提升，缺乏整體上的宏觀把控及措施實施的長遠規劃，大大降低了礦場實施效果[4-6]。為此，本文結合油藏、工藝、地面、管理等方面，對管柱壽命影響因素進行了橫向、縱向上的立體分析，并結合礦場實踐，進行了由易到難、由點及面的長遠實施規劃。

1 分注管柱壽命影響因素分析

分層注水的目的是使各類油層能夠“注夠水、注好水”，能夠滿足油藏開發需求，實現均衡驅替、降低自然遞減、提高采收率。分注管柱屬于井筒系統，是實現這一目的必要途徑，也是連接地面注水系統與油藏系統的必要橋梁（圖1），而地面注水系統、油藏系統又反作用于分注管柱，對分注管柱壽命產生直接影響。同時，油田的政策、法規，作業水平、后期管理水平等也將對分注管柱壽命產生影響[1]。此外，各系統之間相互交織，相互影響，又間接對分注管柱產生影響，例如水質（地面系統）與地層不配伍（油藏系統），引起的“注不進”（井筒系統）等。可見，分注管柱長壽命研究是一個系統工程，而且是一個“立體”的系統工程（圖2）[7-12]。

圖2 各影響因素關系示意圖

1.1 井筒系統影響

井筒系統主要由套管、油管、分注管柱等組成，各部分對分注管柱壽命將產生直接影響。

1.1.1 油管、套管影響

套管損壞時，可導致層串使分層管柱失效、變形等，特高含水開發后期，勝利油田套損井數量日益增多，某油田套損井年均增加約40口。此外，套管內壁結垢時，會造成封隔器膠筒封不住或密封不嚴，進而引起分注管柱失效。油管出現結垢、腐蝕穿孔時，可直接導致測調不成功、分注管柱失效，據不完全統計，油管腐蝕失效率較低且隨時間變化不大，非檢管主要原因；油管測試遇阻情況在注聚轉后續水驅油藏表現突出（圖3）。

圖3 油管穿孔及堵塞現場

1.1.2 分注管柱結構影響

油藏性質、井況特點不同，對分注管柱結構具有不同設計要求。而分注管柱結構的合理性，直接影響分注管柱壽命。例如對出砂吐聚井而言，常規分注管柱入井，隨注水狀態改變（注水-停注），聚合物、砂子極易返吐至管柱內部，導致“注不進、調不動”的問題（圖4）。

1.1.3 分注管柱配套工具影響

分注管柱主要由封隔器、配水器、洗井閥及相應配套工具組成，具有種類多、數量多的特點，故風險點相應增多。分注管柱壽命取決于“短板”壽命，據不完全統計，封隔器管柱失效比例最大，占比約35%，主要原因在于管柱蠕動影響、膠筒材質結構影響等（圖5）。

圖4 聚合物堵塞工具實物

圖5 工具中心管斷脫及膠筒損壞實物圖

1.2 油藏系統影響

1.2.1 油藏類型影響

勝利油田油藏多樣，涵蓋整裝、斷塊、低滲、灘海等多種類型，各類型油藏物性不一，直接影響注水效果及分注管柱壽命。注水作為油藏能量補充的主要方式之一，注水水平直接影響油藏的開發水平，同時油藏特點又直接影響注水水平，直接影響分注管柱的壽命長短。為此，針對油藏特點，合理的分注政策研究，對分注管柱提高壽命具有重要意義。

1.2.2 油藏政策影響

油藏描述是一個不斷精細、不斷深入的認識過程，其提出的開發政策、制定的調整方案等，都將對分注管柱產生直接影響。例如細分層、層系調整，都需分注管柱進行相應的調整或檢換。

1.3 地面系統影響

地面系統主要包括水源、聯合站、配水間、集輸管線、注水井井口等，就地面系統而言，主要是提供合適的水源。目前，水質一方面會對分注管柱整體產生腐蝕、結垢的影響，引起管柱壽命縮短（圖6）；另一方面，水質與地層的配伍性，又間接作用于分注管柱。

1.4 其他因素影響

除上述“三大系統”影響以外，還將受到作業質量水平、分注井措施作業、日常管理水平、政策法規等因素的制約。作業施工質量決定著分注工藝的成敗，并影響長期效果，任何一個環節的疏忽都將導致分注工藝的失敗[9]。例如細分層時，由于卡封距的限制，對作業質量提出更高要求。分注井不動管柱酸化、調剖等措施作業，也將縮短原井管柱壽命。此外，油田的各項政策法規，始終影響著系統的各個節點，其完善性及執行程度，都將對分注管柱壽命產生一定影響。

圖6 油管腐蝕、結垢實物

2 對策研究

綜上所述，分注管柱延壽是一個“立體的系統工程”，其改善實施將是一項長期工作。面對低油價的新常態，水驅效益開發提升對于油田穩產迫在眉睫，為此，本文結合油田近幾年的工作開展情況，針對分注管柱提出了以下由簡至繁的相應對策。

2.1 原因再分析，做到精準判別

2.1.1 地面系統

綜上可知，注水水質是影響分注管柱壽命的重要因素之一。針對目前水源水質檢測多，沿程水質檢測不足及井筒實時水質不能檢測的情況，在逐步加大檢測頻率、提升沿程檢測質量的基礎上，攻關實現井筒水質實時檢測，為分注管柱延壽提供依據。

2.1.2 井筒系統

目前主要存在問題：①套損井日益增多，貼堵管（新井套管）防腐防垢性能、壽命無詳實依據；②油管防腐類型多樣，區塊針對性選型評價較少；③井下分注管柱各配套工具的實際工作狀況缺乏實時監測手段，而檢換作業通常由多種原因綜合引起，無法精準判別“短板”。針對上述問題，在結合水質評價的基礎上，加大對套管（貼堵管）、油管、配套工具的室內性能評價，同時，結合智能分注技術，實現對井下工具工作狀態的實時監測及精準判斷。

2.1.3 油藏系統

針對目前油藏描述、油藏工程驗證周期長的特點，在技術進步的同時，結合智能注采技術的進步，為油藏系統方案的制定、調整、優化，提供更為客觀的依據。

2.2 工藝再提升，做到精準優化

2.2.1 地面系統優化

就本文而言，地面系統最終目的是提供適合油藏需求的水。在不斷完善沿程水質、井筒水質檢測工藝的基礎上，攻關實現便捷式水處理工藝、加藥工藝，實現水質的沿程控制，以滿足油藏需求。

2.2.2 井筒系統、油藏系統優化

針對“短板”，結合現今新材料、加工新工藝、理論新進展等，進行重點提升、精準優化。不斷優化完善不同油藏、不同井況的分注工藝技術。同時，在不斷完善智能分注的基礎上，攻關更為便捷的井下監測工藝及數據實時傳輸技術，為分注管柱延壽提供更扎實依據。

2.3 政策再研究，做到推陳出新

目前，油田各類標準、規范相應比較完善，但是隨著新材料、加工水平等的提升，分注工藝、作業水平等也得以發展；同時，隨著長壽命分注管柱目標的提出，有必要在室內實驗、現場試驗等基礎上，對相應的政策法規進行修訂、提升。

以檢管周期為例，對分注井而言，直接決定了分注管柱的壽命，油田目前現行的《注水井檢換管柱技術規范》就規定了不同情況下的注水井檢換作業的時間。

2.4 典型再樹立，做到由點及面

“十一五”以來，通過老油田一體化治理、雙低單元治理等措施，油田形成了一批典型區塊，起到了引領示范作用，大大提高了油田的水驅開發效果。隨著長壽命分注管柱目標的提出，可結合實際，選擇“地面系統-井筒系統-油藏系統”等三大系統協調性好的區塊，政策上給予“綠燈”，并依托“區塊承包”等，建立相應示范區、承包區塊等，鼓勵一部分井、區塊先實現長壽命。依托長壽井、長壽區塊的輻射效應，“短板”技術的科研攻關、相關技術的進步等，逐步實現油田整體分注井壽命的提升。

3.1 地面系統加強水質沿程監測

近兩年來，油田相關單位對15家開發單位、70余座采出水處理站的回注水水質、“三防”藥劑投加等情況，進行了定期監督檢查；同時對8個開發單位、31座精細注水站、127個節點覆蓋區域開展系統水質監測，分析出制約精細水質合格的主要原因，明確了低滲透油藏水質惡化的關鍵節點，為地面系統水質提升提供了條件。

3.2 井筒系統“短板”提升

1）通過智能分注井，實現對井下工具實際工作狀態的實時監測，為“短板”的定位提供依據。按數據傳輸的方式不同，目前勝利油田主要有有纜式智能分注及無線智能分注兩種，其中，有纜式智能分注井實施約30井次，無線智能分注約10井次，實現了對井下工具實際工作狀態的實時監測。

2）井筒配套工具進行性能提升，對分注井配套工具封隔器、配水器、洗井閥等進行了重點提升，以定壓沉砂洗井閥為例：一是改進洗井閥結構，由定壓單球閥優化為“定壓球閥+活動球閥”的雙球閥結構；二是閥球材質由9Cr18Mov→TiC；三是管柱配套自鎖單流閥，若后期底球漏失后，投球建立新的單流閥機構。據不完全統計，目前采用該工藝，管柱在井時間5年依然有效。

3）分注工藝技術優化提升，針對整裝、斷塊、低滲等油藏特點，油田不斷優化完善了整裝油藏多級細分工藝技術、斷塊油田大壓差分注工藝技術、高溫高壓錨定補償分注工藝技術等，為實現長壽命分注提供了技術支撐。

3.3 油藏系統實現實時監測

目前主要是通過建立智能分注示范區+動態分析、智能注采示范區等，通過對分注井、采油井生產數據的實時監測，逐步實現注采聯動，為油藏方案編制的長期性提供依據。

4 結束語

綜上所述，分注管柱長壽命研究是一個涵蓋油藏工程、工藝技術、地面工程、政策法規等多個方面的“立體”系統工程，其實現也將是一個長期的循序漸進的過程。相信，經過各方緊密配合、系統研究，分注管柱壽命實現陸上中高滲油藏5年、海上8年將指日可待，必將進一步提高水驅油田效益開發水平。