分注管柱寿命影响因素分析及延寿对策初探

李永康

中国石化胜利油田分公司 石油工程技术研究院（山东 东营257000）

随着胜利油田进入特高含水开发阶段，注水开发成为油田稳产的主要方式之一。目前，胜利油田分注井约4 952口，分注率约47.1%，分注技术有效提高了水驱开发效果。据不完全统计，陆上分注井管柱平均寿命约3年，海上分注井平均寿命约5年。为了更好地实现效益开发，提出了陆上中高渗油田分注管柱平均寿命提升至5年，海上分注管柱寿命提升至7年以上的目标[1-3]。

目前，国内外针对分注管柱寿命研究的文章较多，但大多是基于管柱力学的受力分析、配套工具的性能评价等单一方面进行提升，缺乏整体上的宏观把控及措施实施的长远规划，大大降低了矿场实施效果[4-6]。为此，本文结合油藏、工艺、地面、管理等方面，对管柱寿命影响因素进行了横向、纵向上的立体分析，并结合矿场实践，进行了由易到难、由点及面的长远实施规划。

1 分注管柱寿命影响因素分析

分层注水的目的是使各类油层能够“注够水、注好水”，能够满足油藏开发需求，实现均衡驱替、降低自然递减、提高采收率。分注管柱属于井筒系统，是实现这一目的必要途径，也是连接地面注水系统与油藏系统的必要桥梁（图1），而地面注水系统、油藏系统又反作用于分注管柱，对分注管柱寿命产生直接影响。同时，油田的政策、法规，作业水平、后期管理水平等也将对分注管柱寿命产生影响[1]。此外，各系统之间相互交织，相互影响，又间接对分注管柱产生影响，例如水质（地面系统）与地层不配伍（油藏系统），引起的“注不进”（井筒系统）等。可见，分注管柱长寿命研究是一个系统工程，而且是一个“立体”的系统工程（图2）[7-12]。

图2 各影响因素关系示意图

1.1 井筒系统影响

井筒系统主要由套管、油管、分注管柱等组成，各部分对分注管柱寿命将产生直接影响。

1.1.1 油管、套管影响

套管损坏时，可导致层串使分层管柱失效、变形等，特高含水开发后期，胜利油田套损井数量日益增多，某油田套损井年均增加约40口。此外，套管内壁结垢时，会造成封隔器胶筒封不住或密封不严，进而引起分注管柱失效。油管出现结垢、腐蚀穿孔时，可直接导致测调不成功、分注管柱失效，据不完全统计，油管腐蚀失效率较低且随时间变化不大，非检管主要原因；油管测试遇阻情况在注聚转后续水驱油藏表现突出（图3）。

图3 油管穿孔及堵塞现场

1.1.2 分注管柱结构影响

油藏性质、井况特点不同，对分注管柱结构具有不同设计要求。而分注管柱结构的合理性，直接影响分注管柱寿命。例如对出砂吐聚井而言，常规分注管柱入井，随注水状态改变（注水-停注），聚合物、砂子极易返吐至管柱内部，导致“注不进、调不动”的问题（图4）。

1.1.3 分注管柱配套工具影响

分注管柱主要由封隔器、配水器、洗井阀及相应配套工具组成，具有种类多、数量多的特点，故风险点相应增多。分注管柱寿命取决于“短板”寿命，据不完全统计，封隔器管柱失效比例最大，占比约35%，主要原因在于管柱蠕动影响、胶筒材质结构影响等（图5）。

图4 聚合物堵塞工具实物

图5 工具中心管断脱及胶筒损坏实物图

1.2 油藏系统影响

1.2.1 油藏类型影响

胜利油田油藏多样，涵盖整装、断块、低渗、滩海等多种类型，各类型油藏物性不一，直接影响注水效果及分注管柱寿命。注水作为油藏能量补充的主要方式之一，注水水平直接影响油藏的开发水平，同时油藏特点又直接影响注水水平，直接影响分注管柱的寿命长短。为此，针对油藏特点，合理的分注政策研究，对分注管柱提高寿命具有重要意义。

1.2.2 油藏政策影响

油藏描述是一个不断精细、不断深入的认识过程，其提出的开发政策、制定的调整方案等，都将对分注管柱产生直接影响。例如细分层、层系调整，都需分注管柱进行相应的调整或检换。

1.3 地面系统影响

地面系统主要包括水源、联合站、配水间、集输管线、注水井井口等，就地面系统而言，主要是提供合适的水源。目前，水质一方面会对分注管柱整体产生腐蚀、结垢的影响，引起管柱寿命缩短（图6）；另一方面，水质与地层的配伍性，又间接作用于分注管柱。

1.4 其他因素影响

除上述“三大系统”影响以外，还将受到作业质量水平、分注井措施作业、日常管理水平、政策法规等因素的制约。作业施工质量决定着分注工艺的成败，并影响长期效果，任何一个环节的疏忽都将导致分注工艺的失败[9]。例如细分层时，由于卡封距的限制，对作业质量提出更高要求。分注井不动管柱酸化、调剖等措施作业，也将缩短原井管柱寿命。此外，油田的各项政策法规，始终影响着系统的各个节点，其完善性及执行程度，都将对分注管柱寿命产生一定影响。

图6 油管腐蚀、结垢实物

2 对策研究

综上所述，分注管柱延寿是一个“立体的系统工程”，其改善实施将是一项长期工作。面对低油价的新常态，水驱效益开发提升对于油田稳产迫在眉睫，为此，本文结合油田近几年的工作开展情况，针对分注管柱提出了以下由简至繁的相应对策。

2.1 原因再分析，做到精准判别

2.1.1 地面系统

综上可知，注水水质是影响分注管柱寿命的重要因素之一。针对目前水源水质检测多，沿程水质检测不足及井筒实时水质不能检测的情况，在逐步加大检测频率、提升沿程检测质量的基础上，攻关实现井筒水质实时检测，为分注管柱延寿提供依据。

2.1.2 井筒系统

目前主要存在问题：①套损井日益增多，贴堵管（新井套管）防腐防垢性能、寿命无详实依据；②油管防腐类型多样，区块针对性选型评价较少；③井下分注管柱各配套工具的实际工作状况缺乏实时监测手段，而检换作业通常由多种原因综合引起，无法精准判别“短板”。针对上述问题，在结合水质评价的基础上，加大对套管（贴堵管）、油管、配套工具的室内性能评价，同时，结合智能分注技术，实现对井下工具工作状态的实时监测及精准判断。

2.1.3 油藏系统

针对目前油藏描述、油藏工程验证周期长的特点，在技术进步的同时，结合智能注采技术的进步，为油藏系统方案的制定、调整、优化，提供更为客观的依据。

2.2 工艺再提升，做到精准优化

2.2.1 地面系统优化

就本文而言，地面系统最终目的是提供适合油藏需求的水。在不断完善沿程水质、井筒水质检测工艺的基础上，攻关实现便捷式水处理工艺、加药工艺，实现水质的沿程控制，以满足油藏需求。

2.2.2 井筒系统、油藏系统优化

针对“短板”，结合现今新材料、加工新工艺、理论新进展等，进行重点提升、精准优化。不断优化完善不同油藏、不同井况的分注工艺技术。同时，在不断完善智能分注的基础上，攻关更为便捷的井下监测工艺及数据实时传输技术，为分注管柱延寿提供更扎实依据。

2.3 政策再研究，做到推陈出新

目前，油田各类标准、规范相应比较完善，但是随着新材料、加工水平等的提升，分注工艺、作业水平等也得以发展；同时，随着长寿命分注管柱目标的提出，有必要在室内实验、现场试验等基础上，对相应的政策法规进行修订、提升。

以检管周期为例，对分注井而言，直接决定了分注管柱的寿命，油田目前现行的《注水井检换管柱技术规范》就规定了不同情况下的注水井检换作业的时间。

2.4 典型再树立，做到由点及面

“十一五”以来，通过老油田一体化治理、双低单元治理等措施，油田形成了一批典型区块，起到了引领示范作用，大大提高了油田的水驱开发效果。随着长寿命分注管柱目标的提出，可结合实际，选择“地面系统-井筒系统-油藏系统”等三大系统协调性好的区块，政策上给予“绿灯”，并依托“区块承包”等，建立相应示范区、承包区块等，鼓励一部分井、区块先实现长寿命。依托长寿井、长寿区块的辐射效应，“短板”技术的科研攻关、相关技术的进步等，逐步实现油田整体分注井寿命的提升。

3.1 地面系统加强水质沿程监测

近两年来，油田相关单位对15家开发单位、70余座采出水处理站的回注水水质、“三防”药剂投加等情况，进行了定期监督检查；同时对8个开发单位、31座精细注水站、127个节点覆盖区域开展系统水质监测，分析出制约精细水质合格的主要原因，明确了低渗透油藏水质恶化的关键节点，为地面系统水质提升提供了条件。

3.2 井筒系统“短板”提升

1）通过智能分注井，实现对井下工具实际工作状态的实时监测，为“短板”的定位提供依据。按数据传输的方式不同，目前胜利油田主要有有缆式智能分注及无线智能分注两种，其中，有缆式智能分注井实施约30井次，无线智能分注约10井次，实现了对井下工具实际工作状态的实时监测。

2）井筒配套工具进行性能提升，对分注井配套工具封隔器、配水器、洗井阀等进行了重点提升，以定压沉砂洗井阀为例：一是改进洗井阀结构，由定压单球阀优化为“定压球阀+活动球阀”的双球阀结构；二是阀球材质由9Cr18Mov→TiC；三是管柱配套自锁单流阀，若后期底球漏失后，投球建立新的单流阀机构。据不完全统计，目前采用该工艺，管柱在井时间5年依然有效。

3）分注工艺技术优化提升，针对整装、断块、低渗等油藏特点，油田不断优化完善了整装油藏多级细分工艺技术、断块油田大压差分注工艺技术、高温高压锚定补偿分注工艺技术等，为实现长寿命分注提供了技术支撑。

3.3 油藏系统实现实时监测

目前主要是通过建立智能分注示范区+动态分析、智能注采示范区等，通过对分注井、采油井生产数据的实时监测，逐步实现注采联动，为油藏方案编制的长期性提供依据。

4 结束语

综上所述，分注管柱长寿命研究是一个涵盖油藏工程、工艺技术、地面工程、政策法规等多个方面的“立体”系统工程，其实现也将是一个长期的循序渐进的过程。相信，经过各方紧密配合、系统研究，分注管柱寿命实现陆上中高渗油藏5年、海上8年将指日可待，必将进一步提高水驱油田效益开发水平。