长庆油田三层分采工艺技术探索与实践

李大建，何 淼，赵 春，张海东，崔文昊，赵见平

(1.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院, 陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；3.中国石油长庆油田分公司采油三厂)

长庆油田纵向含油层系多，部分层系局部叠合，为有效解决多层系开发过程中笼统合采油井层间干扰矛盾，最大程度发挥各产层产能，提高多层系开发效果，近年来开展了分采工艺技术试验攻关，形成了防气式分采泵两层分采主体工艺技术，现场试验油井78口，增油有效率73.6%，累计增油6 817.7 t，平均单井日增油达到0.58 t，有效解决了两层合采油井层间干扰矛盾。但对于油井三层及三层以上多层分采，该技术却无能为力。为此提出了三层分采技术思路，研发成功桥式分采器，设计了桥式分采器三层分采工艺管柱，2013年8月在长庆油田首次成功开展了三层分采试验，日产液由4.37 m3提高到5.35 m3，日增油1.15 t，取得良好分采效果。

1 三层分采技术思路

关于油井三层及多层分采，鲜有文献报道，国内外油田也没有相对成熟技术应用实例。资料显示，大庆油田在水井精细分层注水前提条件下，通过分层测试掌握油层各产层压力、产能情况，研究出了油井分层配产工艺技术：采用封隔器将产层有效封隔，各产层对应下入配产器，环空下人测控仪，对配产器进行操控调节，实现对各层合理配产，降低层间干扰矛盾，抑制高含水产层产液，实现控液增油、提高单井产量的目的,该技术已在现场取得一定应用效果。相对于大庆油田以直井为主开发，长庆油田多层系开发区块主要以丛式井组定向井开发，所以，以上提到的分层配产工艺在长庆油田的技术适应性方面有待提高；同时，多层系开发油井动态监测显示，长庆油田多数油井由于储层渗透率较低、非均质性强，地层能量补充滞后，且层间压力差异较大，部分产层甚至出现地层能量亏空、发生倒灌现象，所以长庆油田油井三层及多层分采的主要目标，应是最大程度上发挥各产层产能来降低层间干扰矛盾，实现提高单井产量的目的。

为实现长庆油田多层系开发油井三层分采，在分析、借鉴防气式分采泵两层分采工艺技术基础上[1-4]，创新提出了“产层产液单向过流进入油管、油管内各产层产液桥式过流进入抽油泵、封隔器层间封隔、普通抽油泵举升”三层分采技术思路，在封隔器有效封隔前提下，各层产液均能够单向、互不干扰进入油管，有效发挥低能产层产能，避免产层因地层能量不足发生倒灌现象；各层产液在油管内混合后，在抽油泵抽吸力作用下，举升至地面，实现油井三层及多层分采的目的。

2 桥式分采器三层分采技术

2.1 桥式分采器研制

三层分采技术的关键是研发配套分采工具，该工具的结构示意图见图1。具体实现方式：分采器设置侧向进液通道、单流阀球、排液孔，建立产层产液由油套环空到油管之间单向油流通道；同时设置过桥通道，建立上下产层在油管内的过流通道，各产层产液最终在油管内汇合，由抽油泵举升至地面。其中导向阀罩对阀球导向，避免阀球旁落、漏失，侧向过流通道出液孔为侧开，有效防止油管内脏物对阀球的堵塞，上下接头丝扣连接，分别通过2 7/8″TBG丝扣与油管连接。

图1 桥式分采器三维图示

2.2 桥式分采器三层分采技术原理

根据桥式分采器结构特征，设计了“桥式分采器+Y211封隔器+Y111封隔器+普通管式抽油泵”三层分采工艺技术管柱(图2)，主要分采技术原理是：利用Y211、Y111封隔器将开采层位分隔为三个相互独立的供液(采油)系统，对应产层分别配置桥式分采器工具，各产层产液由桥式分采器侧向进液通道经排液孔进入油管内，进入油管内各层产液通过分采器桥式过流通道、抽油泵固定阀进入泵筒，由抽油泵举升至地面。

图2 桥式分采器三层分采管柱结构

油井三层分采施工步骤：首先对分采试验井进行通洗井作业，确保井筒干净；其次按照油层、井眼轨迹、套管接箍等数据计算设计封隔器坐封位置、抽油泵泵挂、井口坐封预留高度，分采管柱由下向上通过油管依次连接油管丝堵+桥式分采器+Y211封隔器+桥式分采器+Y111封隔器+桥式分采器+普通管式抽油泵，分采管柱下井完成后，进行管柱坐封；最后油管柱内下入抽油杆完井上抽，实现油井三层分层采油。

在抽油泵上冲程举升过程中，抽油泵以下油管内均处于统一的低压环境，各产层产液能够在较低的流动压力下打开分采器单向阀球进入到油管，不存在低压产层产液无法进入油管问题。同时油管与油套环空之间由于分采器单向球阀作用，地层产液只能进入油管，而油管内液体无法回流到油套环空，能够有效防止低压、能量亏空产层发生流体倒灌现象；各产层间封隔器有效封隔，有效消除了层间压力干扰抑制问题，实现了各产层能够协调均衡产液。

2.3 技术特点与优势

桥式分采器通过配套不同类型封隔器、普通抽油泵可以实现“一机、一杆、一泵”条件下油井三层分采；桥式分采器结构简单，适应性强，加工成本低(相对防气式分采泵分采技术，成本下降了58%)，有助于延长分采试验井检泵周期，促进分采技术的规模推广应用；配套应用液压式封隔器、杆式抽油泵，可实现油井三层及三层以上多层分采；分采器工具尺寸小(外径110 mm，长度560 mm)，能够满足小层间距(≥5 m)油井分采；桥式分采器阀球扶正结构，实现了定向井或较大井斜角条件下分层采油；配套普通抽油泵，依据油井产量，泵径、抽油泵类型(防砂、防气)选择空间大。

3 应用效果

截至目前，已经成功开展桥式分采器分采技术现场应用6口井，其中三层分采2口井。2013年8月首次成功在旗××井上开展了桥式分采器三层分采工艺现场试验，分采后日产液由4.37 m3提高到5.35 m3，日增油1.15 t；2013年10月，在柳××井上再次开展了三层分层采油试验，分采后平均日增液2.72 m3，日增油1.42 t，取得了良好的三层分采效果。

4 结论与认识

(1)根据长庆油田多层系开发油井储层、井况特征，提出了三层分采技术思路，设计研制了配套分采的主要工具桥式分采器，形成了长庆油田三层分采工艺技术。

(2)现场试验表明，三层分采技术能够有效消除层间干扰矛盾，释放产层潜能，实现了提高单井产量的目的。

(3)桥式分采器结构简单、尺寸小，成本低，技术适应性强，具有广泛的推广应用前景。

[1] 李大建，牛彩云，何淼，等．几种分层采油工艺在长庆油田的适应性分析[J]．石油地质与工程，2011，25(6)：124-126．

[2] 刘玉文．辽河油田稠油分层采油技术[J]．石油钻采工艺，2008，25(增刊)：85-86．

[3] 郭伟，于振东．两层分采同步抽油技术研究与应用[J]．石油钻采工艺，2001，23(1)：60-62．

[4] 李大建，牛彩云，何淼，等．防气式分采泵分层采油技术在长庆油田的应用[J]. 石油钻采工艺，2012，34(5)：68-69.