有纜智能一體化分注管柱在海上7″尾管注水井中的應用

竇金虎

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

0 引言

注水開發是海上油田維持地層壓力和提高采收率的關鍵技術之一，特別是在油田開發的中后期，隨著地層壓力的虧空和油井產量的遞減，注水工作會變得尤為重要[1]。定向注水井在此過程中扮演著至關重要的角色，它們能夠針對不同的地層和油層特性進行精細化分層注水，實現對地層壓力的有效管控。隨著海上油田開發調整的逐步深入，目前各類側鉆定向井逐年增多，這類井身結構設計復雜，井眼尺寸小，尤以7″尾管注水井居多，給精細化分層配注帶來了諸多挑戰。特別是采用常規的大段管柱合注更是導致了區塊內油藏地下壓力逐漸紊亂，進而引發了地層超壓、井侵溢流等問題，給井控和儲層保護帶來了嚴重影響[2]。為了解決這些問題，迫切需要對現有海上7″尾管注水井分注工藝進行創新，以應對復雜的井身結構，實現細分層系注水調配，并有效保護儲層，達到穩產上產目的。

1 常規注水管柱缺陷

對于海上7″尾管注水井來說，普遍會在完井作業后下入4-1/2″或5″優質篩管來進行防砂。然而防砂后由于管柱內徑較小，下入小通徑的有纜智能注水管柱會存在較大難度。目前，普遍采用常規注水管柱進行分層配注（圖1），但常規分層配注工藝采用鋼絲作業導致測調難度極大，特別是一些注水井由于井斜較大，鋼絲作業測調沒有效果后不得不采用作業費用更高、作業風險相對較大的連續油管進行測調，且不能實時進行測調，無法有效緩解注水井地層壓力分布不均的問題[3]。

圖1 常規注水管柱結構示意圖

2 有纜智能一體化分注管柱

2.1 工作原理

有纜智能一體化分注管柱是采用成熟、有效、可靠的大尺寸有纜智能分注技術來實現智能化實時測調，該管柱在有效增加井筒通徑（7″尾管內徑）的同時設計采用化學防砂代替機械防砂，并根據注水井地層條件，優選對儲層傷害性小、注入性好、滲透率恢復值高的控砂劑，以提高注水效率，從而有效實現7″尾管注水井的精細化分注。

2.2 管柱結構

有纜智能分層注水一體化管柱主要由穿線纜頂部封隔器、有纜智能配水器、智能注水層間隔離封隔器、伸縮節、安全接頭、液壓油管錨等工具組成（圖2），適用于大/小通徑非防砂、大通徑機械防砂、化學防砂等多種完井方式，并能兼容測調一體、有纜智能等多種注水設備[4]。

圖2 有纜智能分層注水一體化管柱結構示意圖

2.3 管柱優勢

1）提高效率：有纜智能一體化分層注水管柱的設計允許所有工具隨著油管一趟管柱下入，在完井作業過程中可以減少多次起下管柱的煩瑣過程，大幅縮短了管柱下入時間，減少了占井口作業時間，從而提高了井口的工作效率，降低了作業風險。

2）降低成本：海上油田的作業成本本來就高，采用有纜智能一體化分層注水管柱后，無須采用鋼絲作業或連續油管作業，可以有效縮短后續測調的時間。這樣的技術創新有效降低了作業成本，同時也減少了作業風險。

3）靈活性與可持續性：優化后的管柱設計可以在不占井口的情況下進行化學防砂，初始階段可以選擇不進行防砂處理，這樣既減少了初始投資，又能根據實際注水情況和實時數據反饋結果適時采取相應的化學防砂措施，從而降低了整個注水周期的作業成本[5]。

3 現場應用

3.1 注水井概況

B井為渤海油田某開發區塊重點注水井，完鉆井深為2 465 m。考慮到作業機具的提升能力以及地層壓力等因素，B井的井身結構為：12-1/4″井眼下至1 888 m，下入9-5/8″套管至1 886 m，8-1/2″井眼鉆至完鉆井深2 466 m，下入7″尾管（1 736～2 464 m）。值得注意的是，該井的最大井斜出現在983.47 m處，為73.7°。

根據實鉆數據，對B井注水層位進行了細致劃分，細分5個注水層位（表1），其5個儲層總跨度為260.2 m，垂深跨度為143.7 m，有效射孔垂厚為54.4 m，根據鉆后預測，配注壓力設定為6.5 MPa，初期配注量為250 m3/d，最大配注量為410 m3/d。根據地質油藏專業的預測，并結合實際測壓分析，B井目的層存在嚴重超壓和虧壓問題，壓力當量密度在0.8～1.24 g/cm3，因此，需采取精細分層注水的方式，靈活調配，以緩解縱向注水的矛盾。

表1 注水儲層厚度及注水量分布

3.2 問題解決思路

計劃對該井實施有纜智能一體化分注管柱，利用分層配注管柱進行精細注水的同時進行化學防砂（圖3），從而轉變以往先化學防砂再下分層注水管柱的常規操作，不僅有效降低了化學防砂作業風險（化學防砂封隔器遇卡），而且大大提高了作業時效，能更好地實現作業降本增效。

圖3 化學防砂注入方式變化圖

此外，為確保有纜智能一體化分注管柱在B井中能夠成功應用，實際井作業前對該管柱設備應用進行了室內測試，驗證其在化學防砂相關藥劑浸泡后測試、調配等功能是否正常，并對其在模擬井下溫度壓力狀態下進行測試，將問題消滅在陸地上，以確保現場作業萬無一失。最終根據陸地實驗結果，有纜智能一體化分層注水管柱滿足強度要求，且注水管柱下入不產生屈曲，可以順利下入到位，表明該方案可行。

3.3 工作流程

1）按照從 “工藝到工具，再到工序” 的技術流程，將電纜通過穿線纜頂部封隔器、智能注水層間隔離封隔器的穿越孔進行穿越，由于該工藝不限制分層數量，整趟管柱采用3-1/2″+2-7/8″油管，封隔器、配水器等所有工具通過油管攜帶一趟管柱入井。

2）整趟管柱下入到位后，保持配水器全部關閉狀態，通過油管內打壓，一次可坐封所有封隔器及油管錨，通過穿線纜頂部封隔器、油管錨的錨定機構可有效防止管柱蠕動。

3）坐封結束后，可以通過有纜智能配水器對各個層間封隔器和頂部封隔器進行驗封，同時井下配有多功能有纜智能配水器，實時監測各個層間的壓力、流量、溫度等參數變化，出現問題也能實時反饋，有效提高注水的安全性和高效性，后期無須鋼絲作業等即可根據反饋的實時參數進行在線細分層系調配，有效進行細分層系注水。

4）有纜智能一體化管柱配有配套的伸縮短節，后期起下管柱遇阻卡時，如無法提活打撈管柱，可以對井下的穿線纜頂部封隔器、層間隔離封隔器等進行逐層解封，以此有效降低作業風險。同時各個層間隔離封隔器的上端配有特殊用途的安全接頭，如該井后期因出砂、砂埋等原因發生井下管柱無法有效起出的情況，管柱可以首先從安全接頭脫開，先將安全接頭以上的管柱取出，逐層打撈，以簡化作業程序，降低打撈風險。

3.4 應用效果

通過一體化管柱與7″尾管的有效配合，B井實現了有效的細分層系注水，且該井自投注后沒有出現過出砂現象，有效保持了井筒的穩定性，實現了本區塊整個油藏的注采結構優化，大大緩解了地層壓力矛盾，有效保障了本區塊油藏的注水開發效果。

4 結束語

與常規注水管柱分層配注相比，有纜智能一體化分注管柱在海上7″尾管注水井中的應用效果顯著，其采用化學防砂替代機械防砂，能夠有效保證地層砂粒不被帶出地面，保持井筒的穩定性，且在不增加成本的前提下減少了作業環節，有效降低了作業風險和整體作業成本，進一步提升了注水井生產周期和油藏開發效益，具有極高的推廣應用價值。