可洗井分层注水工艺研究

　　摘要:胜利浅海埕岛油田自1988年发现到2000年开始实施转注，转注层为该油田的主要含油层系馆陶组上段。在区块油层厚、夹层长、易出砂、井斜大，要满足海上油田特定的生产环境的条件下，注水工艺与先期防砂相结合。本文就胜利埕岛油田注水工艺实施情况及目前的注水工艺现状进行了分析和总结，提出了一套新型的分层注水工艺以改进目前注水现状。
　　主题词:液控 分层注水 封隔器 控制柜
　　中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 前言
　　埕岛油田自2000年正式投入注水开发以来，先后采用了三种分层注水工艺：密闭同心双管注水工艺、密闭单管注水工艺以及大通径分层防砂二次完井注水工艺。然而以上分层注水工艺在应用过程中，逐渐暴露出以下两个方面的问题：
　　1.1 分层可靠性问题
　　分层注水采用的分层封隔器均为Y341型可洗井封隔器，封隔器反洗阀的密封依靠油套管之间形成压差，当配水器截流压差减少或层间压差较大时，洗井阀失效，导致分层合格率较低。
　　1.2 反洗通道小、易堵塞问题
　　由于封隔器洗井阀结构的局限性，加上洗井通道狭小，异堵塞，无法满足大排量反洗井工艺要求。
　　本文在目前已有的分层注水工艺基础上，针对暴露的主要问题，开发研究出一种能够克服目前主要矛盾，可有效提高油田注水开发阶段采收率的分层注水工艺。
　　
　　2 技术分析
　　本技术摈弃利用传统水力液压分层封隔器分层注水的设计思路，考虑采用单独液控系统控制井下封隔器的坐封与解封过程，设计开发一种新型的分层注水工艺管柱，并配套相应的液控封隔器，研发地面压力控制系统，最终实现通过地面自动控制系统打压、利用液控管线传压来控制封隔器的坐封与解封过程，显著提高分层合格率，实现大排量洗井，并且通过地面压力的变化情况可以直观判断和分析井下封隔器的工作状况，避免了繁琐的验封过程，极大地减少了工作量和测试费用。
　　2.1 工艺
　　设计研发的工艺管柱应能够实现多层位分层注水和大排量洗井的功能要求，具有洗井通道大、分层可靠性高的特点。同时应考虑目前国内各大油田注水井的实际情况，使其具有较强的适用性和推广价值。
　　该工艺管柱结构主要由控制系统、分层工具和注水工具三部分组成。其中，控制系统主要包括地面液压控制柜、液控保护阀、液控管线及管线保护系统；负责为井下分层工具提供安全持续稳定的液控压力，使其能够正常的完成坐封及解封过程，达到正常注水及大排量反洗井的要求。分层工具主要包括水力锚、液控封隔器等，主要起注水管柱的锚定及分隔各注水层的作用。注水工具主要包括改进型空心配水器、反洗工具等，达到定量向各地层进行注水和全井筒反洗的作用。
　　2.2 结构组成
　　如图1所示，管柱主要由地面液压控制柜、液控管线（包括保护系统）、水力锚、液控封隔器及空心配水器等工具组成。
　　
　　地面液压控制柜具有低压自动启动、高压溢流保护的功能，能够持续稳定输出液压压力，为液控封隔器提供坐封压力，并提供封隔器保持坐封状态的压力。
　　液控管线用来传递液压，实现液控封隔器的坐封与解封。
　　水力锚主要起锚定作用，在正常注水时用以锚定注水管柱，防止管柱蠕动；该水力锚带有液控管线穿越机构，能够实现控制管线的穿越。
　　液控封隔器通过控制管线传递的液压来实现坐封与解封，可以多级连用，实现多层分层注水，达到封隔油层与大排量洗井的目的。
　　2.3 原理
　　（1）坐封原理
　　工具下入到位后，连接控制回路，启动地面控制柜进行打压，并通过控制管线将液压作用传递到液控封隔器上，完成多级封隔器的同时坐封，实现油层之间的隔离。整个过程跟油管本身管柱结构无关，不用下入专门的坐封工具。
　　（2）注水原理
　　正常注水时，水力锚在注水压力的作用下自动锚定在套管壁上，防止了注水管柱的蠕动；液控封隔器坐封，将各注水层位封隔开，注入水经过配水水嘴与配水器进入各自层位，完成分层注水过程。
　　（3）洗井原理
　　洗井时，地面控制柜停止工作，液控管线内泄压，解封液控封隔器，胶筒在自身弹性回缩力的作用下自动回缩，注水管柱与套管、防砂管柱之间形成洗井通道，实现全井筒大排量洗井。
　　2.4 室内实验
　　为了准确掌握各工具性能及工艺管柱的综合性能和可靠性，我们在对各单件工具的进行中间试验的基础上，在井下工具检测中心的试验井内进行了工艺管柱的综合性能模拟试验，为现场应用做好了充分准备。
　　（1）实验内容及方法
　　①实验内容
　　坐封试验：检验井下封隔器串的坐封情况和承压能力；
　　验封试验：检验多级封隔器的分层可靠性；
　　洗井试验：检验工艺管柱的洗井效果。
　　②实验方法
　　下外层管柱：如图2所示，在实验井内下入外层防砂模拟管柱，并下入验封工具检验各级封隔器的密封情况，保证各层间良好的隔离。
　　下注水管柱：按图3的要求下入液控注水管柱，管柱结构（自下而上）为：丝堵＋筛管＋反洗阀＋配水器＋油管短节＋液控封隔器＋油管短节＋配水器＋油管短节＋液控封隔器＋油管短节＋液压控制阀＋穿越型水力锚。
　　下级液控封隔器下接头液控通道用丝堵堵死，两级封隔器之间、封隔器与控制阀之间、控制阀至井口之间的控制通道用液控管线连接好，并用电缆卡子（不锈钢钢带）和橡胶保护器固定，井口管线接上压力表、针阀后连接到液压控制柜压力输出口。
　　坐封：管柱下到位且液控管线连接好后，开始坐封液控分层封隔器。启动液压控制柜，从液控管线内打液压直至出现压力突降，继续增压至15MPa，压力稳定后，完成坐封。
　　验封：分别从2＃与3＃口打压，观察其它各口是否漏水，验证两级液控封隔器的密封性能。
　　洗井：关闭液压控制柜，打开泄压阀，将液控管线压力泄至零，从1＃口打压，关闭其它各口，观察井口出液时间及出液情况。
　　③、实验结果及分析
　　实验结果见表1～3。
　　表1坐封性能试验数据表
　　
　　
　　表2验封性能试验数据表
　　
　　
　　
　　表3 洗井性能试验数据表
　　
　　
　　
　　
　　
　　从以上工艺管柱综合性能的试验中可以看出，整套工艺可操作性强，性能可靠，能实现防砂管内分层注水与大通道反洗井的要求。
　　
　　3 现场实验及应用
　　为了全面检验液控分层注水工艺在海上油田现场条件下的适应性能，检验各种配套工具的适应性、配套性，我们在室内试验取得成功的基础上，于2006年7月在埕岛油田CB1B-4井进行了现场试验。到目前为止，液控式分层注水工艺在埕岛油田已推广应用14口，一次施工成功率达到100%，最大井斜达到53°，液控封隔器最大下深1762m。该井防砂管柱采用大通径分层防砂工艺，防砂管内采用液控分层注水工艺，现场施工一次成功，分层效果明显，洗井测试方便。
　　
　　4 结论与建议
　　1）该项目通过对现有分层注水管柱的深入分析，研制成功了新型液控式可洗井分层注水工艺，并开始在埕岛油田成功推广应用。
　　2）通过大量的室内及现场实验表明，该项目的应用可以有效的提高分层合格率，降低分层验封工作量，提高洗井效率，延长注水管柱的使用寿命，节约检修作业费用。
　　3）下步将充分发挥液控分层的技术优势，拓宽液控注水技术的应用领域，如同心双管可洗井分层注水工艺等。