油井找水与选层开采一体化技术研究

张 峰,张季民,刘庆云,张春林 (中石化河南油田分公司第一采油厂,河南南阳474780)

随着油田的不断开采,在注水开发的中、后期,层间矛盾日益突出。为了解决这一矛盾,一般采用分层开采。其实施有2种方法:①作业施工法。采用封隔器堵水,进行层位调整作业。该工艺不仅施工成本高,而且关井会对油井生产造成影响;②液压调控法。该方法是通过地面泵压开关井下工具,打开或关闭油层,只能适应2个油层的开与关,换层少,不能任意换层,并且作业施工成功率不高。针对此问题,笔者提出了一种油井找水与选层开采一体化技术 (An Integrated Water Identification and Selective Production Technique,IWISP)。该技术通过下入开关控制仪,打开对接爪,上提电缆,打开或关闭井下管柱的滑套开关器,实现任意层开采与封堵。达到一次性下入生产管柱后,不停产、不动生产管柱,完成油井找水、堵水及任意调层生产的目的。

1 IWISP技术管柱结构及工作原理

1)管柱结构 该技术为机电一体化设计,由带有滑套开关的堵水管柱和电动开关仪2部分组成,管柱图如图1所示。堵水管柱由丢手接头、支撑器、堵水封隔器、定深装置总成、滑套开关器、座封滑套等井下工具组成。电动开关仪主要由电动开关控制器、磁性定位器组成。

2)工作原理 根据施工设计配好管柱并下到井下设计位置,利用堵水封隔器将各层段卡开,在每一层段的管柱上带有滑套开关器,油管内加液压先坐封封隔器,然后向油管内投入∅50.8mm钢球,蹩压实现管柱丢手,下入泵抽管柱,装好偏心井口。通过偏心井口由电缆下入电动开关仪至相应层段的滑套开关器中,通过电动开关控制器对接爪与滑套开关器内的上或下弹簧爪相配合,上提电缆,完成滑套开关器的打开或关闭动作,进而找出油层,封堵水层,达到分采目的。当生产一段时间以后,如果采出液含水较高,就需要进行调层开采。该管柱可实现抽油机井在正常泵抽条件下的任意堵水层段的调整,能够不动生产管柱随意进行找水、堵水及换层生产,开关器开关灵活,操作简便可靠,能满足目前分层采油的需要。

图1 IWISP技术分层采油管柱图

2 IWISP技术主要技术指标

1)井下管柱主要技术指标 工作温度150℃;工作压力35MPa;封隔器座封压力15MPa;解封载荷20～40kN;支撑器支撑力30～56kN;管柱丢手压力8～10MPa,丢手后不动生产管柱可任意换层生产。

2)接箍检测电路主要技术指标 工作电压18～25V;井下电机正向开启及工作电压70～75V;井下电机反向工作电压-70～-75V。

3)滑套开关器主要技术指标 最大外径114mm、100mm;最小内通径29mm;总长1310mm;工作温度120℃;工作压力30MPa;打开力2.0kN以内;关闭力2.5kN以内;进油孔径∅25mm×2;两端连接螺纹27/8TBG。

4)电动开关控制器主要技术指标 耐温 150℃;耐压35MPa;外形尺寸∅25×1700mm;质量3.8kg;其对接爪撑开外径∅31.8mm±0.3mm;安全销剪断力,7.5kN～10kN。

5)仪器在井下滑套开关器内定位精度 精度±0.1m。

3 IWISP技术电动开关控制仪

IWISP技术电动开关控制仪主要由电缆头、接箍定位器、电动开关控制器、导锥等组成,结构示意图如图2所示。电缆头与仪器连接,用于悬挂仪器下井。接箍定位器在地面仪表供电18～25V时工作,用于将电动开关控制器精确定位在井下滑套开关器内。

电动开关控制器主要由控制电路、电机及传动部分、对接爪、安全销等组成。控制电路用于控制电机的启动及旋转方向。地面仪表供电70～75V时,电机启动,正向旋转,撑开对接爪;供电-70～-75V时,电机反向旋转,收回对接爪。电机及传动部分用于撑开和收回对接爪。对接爪用于与井下滑套开关器上的弹簧爪配接,通过上提电缆来打开或关闭井下滑套开关器。安全销的作用:在出现意外情况,对接爪未收回,即仪器卡在井下时,可上提电缆拔断安全销,使对接爪落入仪器内腔,起出仪器,避免施工事故的发生。

其工作原理是将开关控制仪由油套环空下入设计深度,再根据定深装置,通过接箍定位器将仪器精确定位在井下滑套开关器内。由地面控制电源给电动开关控制器供电,撑开对接爪,上提电缆,完成滑套开关器的打开和关闭动作,从而实现相应层段的生产和封堵。

图2 开关控制仪结构示意图

4 现场应用

目前,油井找水和选层开采一体化 (IWISP)技术已经在河南油田共应用11口井,取得了好的降水增油效果。

河南油田H5-815井井斜7°,井深1700m。2008年11月14日,从套管内下开关仪,打开上层。生产上层,产液37m3/d,全水。11月23日从油套环形空间下仪器调层,关上油层;打开下层。调层生产下层,产液12.2m3/d,产油1t/d。该井达到了明显的增油降水效果。

2009年4月23 日在河南油田双K433井,从套管中下入多级找堵水仪器,拉开下层H3Ⅳ112-3131-2,井段1707.4～1736.2m。2009年5月12日,从油套环形空间下入多级找堵水仪器,关闭下层;拉开中层H3Ⅳ15191-2,井段1622.4～1683.2m。调层后,增油1t/d。

[1]齐亚民,樊亚宁,陈 磊.智能压控开关找堵水技术研究与应用 [J].内蒙古石油化工,2010,36(8):162-163.

[2]滕卫卫,赵美刚,赵文苹,等.液压调控一趟管柱找隔水工艺技术[J].新疆石油科技,2007,17(4):36-37,41.