油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具應(yīng)用

吳 海，王龍軍，張偉東，張 寧

（延長油田股份有限公司 靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

石油天然氣的勘探開發(fā)需要建立在一定經(jīng)濟(jì)利益之上的。而石油作為國家戰(zhàn)略資源和工業(yè)的血液必須保持一定供給。我國70%原油依賴進(jìn)口，如何在低油價(jià)常態(tài)化和疫情低迷經(jīng)濟(jì)前提下進(jìn)行降本增效是各大油田研究的主觀方向。在采油工程領(lǐng)域，進(jìn)行三次采油的配套工具研發(fā)能解決我國大多數(shù)油田高含水、低采收率的問題。本文基于注水開發(fā)中所涉及的層間矛盾判斷不利、地層壓力數(shù)據(jù)不清、分層配產(chǎn)井下作業(yè)成本高等現(xiàn)實(shí)問題提出油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具的研發(fā)思路。提升行業(yè)引領(lǐng)力。

采油測井儀器在近80年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了從機(jī)械測井、半自動(dòng)測井到自動(dòng)化測井的發(fā)展歷程。現(xiàn)代采用測井儀器在解決油氣礦產(chǎn)勘探、開采、工程檢測等問題的能力越來越強(qiáng)。隨著傳感技術(shù)和電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們在測井儀器開發(fā)中，突破了常規(guī)電纜測井的思維而采用存儲式儀器解決一些困難條件下的測井問題，目前國內(nèi)外公司開發(fā)的生產(chǎn)測井儀器無一例外，既有常規(guī)電纜式又有存儲式的“雙制式”測井儀。根據(jù)室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)論驗(yàn)證了存儲式分層配產(chǎn)工作筒性能的可靠性，對比有纜式工作筒，存儲式工作筒具有體積小、功耗低、成本低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

1 分層配產(chǎn)工程意義

隨著我國傳統(tǒng)老區(qū)油氣田勘探開發(fā)，大多采油廠已經(jīng)進(jìn)入三次采油階段，在大慶、勝利、克拉瑪依等大型油田都相繼出現(xiàn)了產(chǎn)量衰減，采收率降低的情況。在油價(jià)較低，開采成本持續(xù)攀高的當(dāng)下，急需能兼顧地下流體壓力、溫度、含水、流量等信息的準(zhǔn)確性采集并配合動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)的分層配產(chǎn)一體化工具。而存儲式分層配產(chǎn)工作筒的研制與開發(fā)就是最佳解決方案。收集當(dāng)前石油天然氣領(lǐng)域，多參數(shù)產(chǎn)液剖面測試儀、井下智能采油開關(guān)、存儲式找水儀等采油井測試方面的多種常用儀器，在原理清晰前提下進(jìn)行存儲式分層配產(chǎn)工作筒的主要技術(shù)優(yōu)勢對比，如表1所示。

表1 技術(shù)特點(diǎn)對比Tab.1 Comparison of technical features

傳統(tǒng)工具在套管變形、不明井況以及斜井工況下不能工作，甚至出現(xiàn)儀器卡井、落物等復(fù)雜故障。所以運(yùn)用一體化多級存儲式分層配產(chǎn)工作筒能在一次性井下作業(yè)前提下和油管、封隔器等工具連接式下入，在自動(dòng)化數(shù)據(jù)幫助下實(shí)現(xiàn)井下油嘴的動(dòng)態(tài)開關(guān)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)測試本層恢復(fù)壓，提高單井采收率。

2 儀器研發(fā)

存儲式分層配產(chǎn)工具主要外觀為圓柱形標(biāo)準(zhǔn)扣工作筒，其尺寸能根據(jù)井況定制。但是需要和封隔器配合使用。儀器與油管連接，可以進(jìn)行一定程度的彎曲，并在各個(gè)產(chǎn)液層安裝儀器，各層間用封隔器分開，實(shí)現(xiàn)單層產(chǎn)液測試。預(yù)先設(shè)置好采樣間隔與油嘴開關(guān)時(shí)間表，在儀器油嘴打開時(shí)，測量單產(chǎn)液層的流量、含水、管內(nèi)、管外壓力、溫度等參數(shù)，完成產(chǎn)液測試后儀器油嘴關(guān)閉，測試單層恢復(fù)壓。儀器使用電池供電，數(shù)據(jù)通過硬件存儲，可選電纜指揮。但通常是將測試的數(shù)據(jù)存儲在儀器內(nèi)部，待測試完成后取出儀器，在電腦上進(jìn)行回放分析。

3 應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用上，油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具在不同區(qū)塊使用效果和情況不同，現(xiàn)在某油田多個(gè)采油廠進(jìn)行大規(guī)模部署，已運(yùn)用153井次。其中開啟方式有壓電控制開關(guān)分層配產(chǎn)方式、預(yù)置電纜多級流量控制方式、過環(huán)空測調(diào)控一體化分層配產(chǎn)形式。實(shí)現(xiàn)了單井平均日降液25.86 m，平均單井增油0.44 t，含水率下降明顯。具體運(yùn)用優(yōu)勢如下：

（1）綜合提高堵水成功率，實(shí)現(xiàn)了具體層位的便攜式調(diào)整，在常規(guī)堵水工藝幫助下提升生產(chǎn)判別能力，解決歷史遺留問題如表2所示?，F(xiàn)對研究區(qū)杏X井堵水多次調(diào)整情況進(jìn)行比對。

表2 杏X井分層調(diào)控穩(wěn)定數(shù)據(jù)監(jiān)測表Tab.2 Monitoring table of layered regulation and stability data of Well Xing X

通過表2可以看出，堵水2、4層后液量及含水明顯下降。并且測定得出不同1～4層的出力狀況，幫助調(diào)剖調(diào)水。通過數(shù)據(jù)可以得出4小層出液量最大，產(chǎn)液量高達(dá)30.9 t/d，但含水液高達(dá)98.26%。在封堵其他層位后測定4小層生產(chǎn)壓力達(dá)3.56 MPa，生產(chǎn)憋壓情況適中。而單獨(dú)關(guān)閉4小層，開啟1～3小層后，4小層壓力可達(dá)12.32 MPa，與單獨(dú)開啟狀態(tài)時(shí)相差8.76 MPa，與全部層位打開時(shí)的4.91 MPa相差7.41 MPa。由此可見，井下多級存儲式分層配產(chǎn)工具密封性能良好，配產(chǎn)工作合理，能充分適應(yīng)不同井況下的綜合要求。

（2）綜合控制各層流壓，達(dá)到中長期生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，充分發(fā)揮地層剩余壓力，便于油水井動(dòng)態(tài)變化調(diào)整，如表3所示。

表3 杏9井區(qū)分層調(diào)控穩(wěn)定數(shù)據(jù)監(jiān)測表Tab.3 Monitoring table of layered regulation and stability data in Well Xing 9 block

對杏9井區(qū)獨(dú)立斷層分割的低產(chǎn)井進(jìn)行統(tǒng)一工具措施作業(yè)，并進(jìn)行分層配產(chǎn)。通過已知數(shù)據(jù)可得：第2、第4小層含水率最高分別達(dá)到95.6%和98.1%，而開啟3小層后全井產(chǎn)油高達(dá)1.41 t/d，含水率僅為81.9%，判定4小層排采條件最佳。在進(jìn)行各層位壓力比對后，可見4小層單獨(dú)開啟時(shí)壓力高達(dá)4.88 MPa而單獨(dú)憋壓時(shí)進(jìn)行3小層配產(chǎn)時(shí)4小層可憋壓至11.35 MPa，更能反映4小層地層剩余壓力大，增產(chǎn)潛力高。后續(xù)可以進(jìn)行不同層位的間歇性配產(chǎn)以至于降低含水百分率，最大化進(jìn)行開采。而通過油水界面的預(yù)測，可以將不同層位的年度壓力數(shù)據(jù)和含水百分比進(jìn)行類比分析，將油水井的作用率和連通程度進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)則化運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)分層配產(chǎn)工具的輔助性測控?cái)?shù)據(jù)收集。當(dāng)前研究區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了自動(dòng)化部署，充分收集數(shù)據(jù)傳輸至大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及采及用。

（3）規(guī)避判斷高含水層，合理配產(chǎn)，緩解平面矛盾。原始的調(diào)剖調(diào)參手段過于單一，大多運(yùn)用較為原始的油水界面估算法和年度壓力測試進(jìn)行單一摸索，準(zhǔn)確度低，井下作業(yè)下封隔器成本高。所以運(yùn)用分層配產(chǎn)工具結(jié)合傳統(tǒng)的阻抗式含水率儀在電控方式下完成油管內(nèi)單卡集流含水?dāng)?shù)據(jù)測試，能提高施工時(shí)效，降低數(shù)據(jù)誤差。將含水情況進(jìn)行3%誤差下的校準(zhǔn)，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)控的目的。例如在研究區(qū)杏9-3-131井組中多維導(dǎo)向下的數(shù)據(jù)不能直接證明幾口井層位的連通情況，更不能判定滲透流道規(guī)模。而通過多級存儲式分層配產(chǎn)工具可以清晰的得出杏9-丁4-126井與采取細(xì)分措施水井杏 9-3-131井層位對應(yīng)情況如圖1所示。單口油井的鄰邊三口水井連通數(shù)據(jù)能充分得出小層1、3為主要注水通道，流到驅(qū)替方向明顯。而小層2、4因?yàn)榱鞯懒魉俸头较虻牟煌?，判定為主要產(chǎn)液層。通過數(shù)據(jù)報(bào)表的判定，結(jié)合前文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步斷定下步綜合調(diào)控措施如下：①核算第3小層含水最低（81.9%），全開壓力4.81 MPa。生產(chǎn)時(shí)采取充分開啟的舉措，對應(yīng)進(jìn)行提水作業(yè)；②核算第4小層綜合產(chǎn)液量（12.4 t/d）和含水量最高（98.1%），所以該小層需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，對應(yīng)的注水層段展示不變，但需要長效數(shù)據(jù)監(jiān)控；③剩余的小層1、2在產(chǎn)量合規(guī)前提下進(jìn)行臨時(shí)性封堵，確保地層壓力彈性保存，為后續(xù)的能量接替做好準(zhǔn)備。

圖1 配產(chǎn)油井與細(xì)分水井層位對應(yīng)圖Fig.1 Layer correspondence between production allocation wells and subdivision wells

通過現(xiàn)場不同工況下的測試運(yùn)用，綜合判定存儲式分層配產(chǎn)工作筒是集井下采油開關(guān)與存儲式找水儀于一體，能實(shí)現(xiàn)油嘴開度調(diào)節(jié)、防砂處理、準(zhǔn)確的測量流量以及含水，并能測試內(nèi)外壓力實(shí)現(xiàn)驗(yàn)封功能、并能測量溫度信息。油嘴開關(guān)既能通過時(shí)序進(jìn)行控制也可以通過打壓脈沖進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)用戶不同的需求。在測試過程中將所有數(shù)據(jù)存儲在儀器內(nèi)部，待測試完成后取出儀器，將測量數(shù)據(jù)在電腦上進(jìn)行回放進(jìn)行結(jié)果分析，對井況以及相應(yīng)的信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確掌握。

4 結(jié)語

（1）在實(shí)際應(yīng)用上，油井多級存儲式分層配產(chǎn)工具能大大縮短井下作業(yè)進(jìn)行層位調(diào)整的誤工時(shí)間。綜合提高堵水成功率，實(shí)現(xiàn)了具體層位的便攜式調(diào)整，在常規(guī)堵水工藝幫助下提升生產(chǎn)判別能力，解決歷史遺留問題；綜合控制各層流壓，達(dá)到中長期生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，充分發(fā)揮地層剩余壓力，便于油水井動(dòng)態(tài)變化調(diào)整；規(guī)避判斷高含水層，合理配產(chǎn)，緩解了平面矛盾；

（2）在復(fù)雜井況下長時(shí)間使用可能存在以下不足：若砂卡可能會影響活塞運(yùn)動(dòng)和流量的測量帶來不確定因素；為了提高注水開發(fā)效益，實(shí)現(xiàn)精細(xì)注水，擬對注水區(qū)域開展分層產(chǎn)液試驗(yàn)，通過存儲式分層配產(chǎn)工作筒，連接油管與封隔器實(shí)現(xiàn)油井分層產(chǎn)液的流量、含水、溫度、管內(nèi)外壓力的有效測試。通過時(shí)序定時(shí)或壓力脈沖控制油嘴開關(guān)操作來實(shí)現(xiàn)分層采油。當(dāng)油嘴關(guān)閉后可測量地層恢復(fù)壓力。存儲式分層配產(chǎn)工作筒采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，集成產(chǎn)液測試與油嘴開關(guān)為一體，實(shí)現(xiàn)分層產(chǎn)液的精確測量同時(shí)可實(shí)現(xiàn)分層配產(chǎn)，可以有效提高產(chǎn)液效率，降低成本。