油井找水与选层开采一体化技术

油井 找 水 与 选 层 开采 一 体 化 技术 武汉 奥 赛 特 石 油 技 术 开 发 有 限 公 司 二 00 七年五月 1 油井 找 水 与 选 层 开采 一 体 化 技术 继兵 一、 问题的提出 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。其实施有两种方法，一是作业施工法。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。二是液压调控法。该方法是通过地面泵压开关井下工具，打开或关闭油层，只能适应两个油层的开与关，换层少，不能任意换层，并且作业施工成功率不高。 为此，我们研制了一种油井找水与选层开采一体化技术 （ ，它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。该方法施工简单，节省生产成本，提高了生产效率，不污染环境。此技术特别适用含水高、且出水层位不明确的油井。 油井 找水和选层开采一体化 ( 术 是针对含水 油井 寻找水淹层和进行选择性开采的需要 而研制的。 二、 术 管柱结构及工作原理 1、管柱结构： 该工艺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两部分组成，管柱图如下图所示。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 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 2 图 1 术 分层采油管柱图 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。 三、 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： 35隔器座封压力：15封载荷： 20撑器支撑力 30管柱丢手压力 8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 114100小内通径 29长 1310作温度 120，工作压力 30 打开力 内，关闭力 内，进油孔径 252，两端连接螺纹 27/8 4、电动开关控制器耐温 150，耐压 35形尺寸 25 1700量 3 其对接爪撑开外径 全销剪断力： 10 5、仪器在 井下滑套开关器内定位精度 四、 术 主要 井下工具及电动开关控制仪的结构和工作原理 1、 堵水封隔器： 主要由以下几部分组成： 密封部分：采用压缩式高温胶筒。 锁紧部分：采用外螺纹开口锁环结构。 坐封部分：采用双级活塞腔低压坐封。 防中途坐封部分：采用销钉锁定，确保封隔器下井不中途坐封。 平衡部分：采用两级平衡活塞，可平衡封隔器承受上压时产生的解封负荷。 上提解封部分：采用上提管柱剪断解封销钉。 其工作原理如下： 坐封：从中心管加液压，液力经中心管出液孔传入活塞室，推动坐封活塞上行， 随着泵压上升，坐封销钉被剪断，开始压缩胶筒，同时锁环入卡。当泵压达到额定坐封压力时，实现坐封并锁紧。 承上压：封隔器胶筒承受向下的解封负荷的同时，液压对两级平衡活塞产生向上的作用力，可平衡解封负荷，阻止下胶筒座下行，封隔器胶筒不能克服锁紧力，不会反弹而保持密封状态。 承下压：下压对封隔器胶筒施加向上的作用力，与坐封方向相同，对下胶筒座的作用力上下相等，封隔器胶筒不能克服锁紧力，不会反弹而保持密封状态。 2、井下滑套开关器： 主要由上接头、外套、内套、滑套、弹簧爪、上下限位体及下接头等组成，在外套和内套之间有上 下连通的过液通道。其工作原理是在地面上提电缆利用电动开关控制器提拉滑套实现滑套开关器的打开，提拉弹簧爪实现滑套开关器的关闭。此种特殊结构保证了滑套开关器开关的灵活可靠。 3、井下支撑器： 主要由上接头、中心管、连接套、锥体、弹簧片、外套、限位环、平衡活塞及下接头等组成。其工作原理是来自中心管的液压，经过中心管上的孔推动活塞锥体，剪断销钉，活塞锥体下行，撑开弹簧片。 4、定深装置： 主要由定深主体、衬套、连接头等组成。其工作原理是定深装置内有三个内凹处，通过接箍定位器探测定深装置可精确定深。在接箍定位器下行探测到 定深装置的三个凹处后，再上提仪器，当第二个（即中间）凹处的接箍定位器信号（即打开滑套开关器的定深点）一出现，立即刹住电缆绞车，此时电动开关控制器的对接爪恰好停在滑 4 套开关器的滑套的弹簧爪与下限位体的上端面之间，此时，撑开对接爪，上提仪器，电缆张力逐步上升，当上升到某一数值时又突然下降，同时测试电缆车弹簧突然卸载，即可判断滑套开关器被拉开，刹住绞车；当接箍定位器探测到定深装置的最下面的凹处信号出现后，再下放仪器 12m，仪器对接爪完全处于滑套开关器下面，刹住电缆绞车，通电撑开电动开关控制器的对接爪，上提仪器，当 电缆张力显示突然下降，即可判断滑套开关器被关闭，此时立即刹住电缆绞车。 5、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。 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。 五 、 术 工艺特点 电缆头 接箍定位器 电机 图 2 开关控制仪结构示意图 对接爪 导锥 电动开关控制器 电机控制电路 5 1、 术 分层采油管柱可根据井况和生产要求进行任意配置； 2、施工工艺简单可靠，可在不停产不动管柱的条件下完成井下任意层段的开关调整； 3、滑套开关器可以多级使用，一次下入电动开关测试仪即可完成井下任意一级开关器的开关动作； 4、此工艺将找水、堵水及堵水层段的调整有机地结合在一起，不仅可以提高找水的准确性，而且可以降低堵水作业费用，发挥机械 堵水的优越性，提高经济效益。 六 、 术 选井原则 1、 根据地质动态分析，选择含水上升、产油量下降的高含水井及需要调层生产的井； 2、 不能用于 斜度大于 13 以上的 斜井及大泵井。 3、不能用于出砂、严重结垢井。 4、不能用于套管外串槽井。 5、套管完好，不变形。 七 、 术 操作规程 （ 1）起出原井内管、杆柱。 （ 2）下入 5 1/2管器刮至最下一级封隔器卡点下 15m，且在封隔器卡点处反复多刮几次。 （ 3）起出刮管器，下冲砂管柱探砂面，有砂则冲砂至人工井底，直至返出液干净无砂为止，若无砂则洗井一周。 （ 4）起出冲砂管柱，按管柱示意图下入找堵水管柱（ 球随座封滑套带入） 。 （ 5）坐封封隔器： 接管线正蹩压，坐封封隔器，要求稳压 5封完毕后继续蹩压打开 座封滑套。 （ 6） 从油管内投入 球 （或球杆） ，正蹩压 8手并起出丢手管柱 。 （ 7） 用 测试车通过电缆 下入电动开关控制仪，打开所选生产层的 滑套开关器 。 （ 8）按分层采油管柱要求 下泵生产（下泵数据以工艺室设计为准，必须使用偏心井口）。生产一段时间 后，若 需調层 ，从油套环空下入电动开关控制仪关闭原生产层的滑套开关器，打开 需打 开 层的滑套开关器进行生产。若以后要重新调层生产，可以同样方法直接进行调层。 八 、应用实例 目前， 油井 找水和选层开采一体化 （ 术 已经在江汉油田、河南油田 、 中原油田 得到应用， 共应用 21 口井， 取得了好的降水增油效果。 6 面 1共有两个油层， 层 ( 层 (该井产液 82m3/d，含水 98%，含水较高，根据地质部门要求，需要进行堵水措施。下入丢手封隔器管柱和抽油管柱， 生产 业后 正常生产 10 天，该井产液 52m3/d，含水 100%，即 明应打开 闭 整油井生产层位。所以，决定下电动开关仪进行施工，打开 闭 现场施工步骤如下：用电缆绞车将电动开关仪由油套环形空间以 1500m/432油层对应滑套开关器上方，电缆下放速度减至 260m/h，电动开关仪进入丢手封隔器管柱内。此时，仪器正向供低电压，连续记录接箍定位曲线，当接箍定位曲线出现图 3 所示曲线时，说明仪器已通过定位接头，处于滑套开关器下方，停止下放仪器。然后以260m/h 速度缓慢上提仪器，当接箍定位曲线出现定位接头的两个小信号时（见图 4）， 立即停止上提仪器。给电动开关仪正向供高电压张开对接爪，由于开启滑套开关器的行程是已知的，因此以260m/h 速度缓慢上提仪器预定距离，与此同时，发现电缆车载荷计由载荷缓慢上升至约200突然卸载，立即刹住电缆车，说明 给下井仪反向通高电压，收回仪器对接爪。然后，将仪器下到 上述方法，缓慢上提仪器，当接箍定位曲线出现定 位接头的三个小信号时（见图 5），立即停止提升仪器，张开对接爪，上提仪器预定距离，关闭 后，收回仪器对接爪后起出仪器。 措施后，该井产液为 50m3/d，含水 92%，说明换层堵水成功，达到了在不停产的条件下，完成分层找水、堵水任务。 河南油田采油一厂 4002 井堵水施工前，油井产水 120m3/d，几乎不产油，下入一体化找堵水管柱后，先打开最下面油层生产，油井产液 15m3/d，产油 。 15 天后由油套环形空间 下仪器 打开 中间 的油层 ，产液几乎不变。又关闭 最下面油层生产，油井几乎不产液 。 1 天 后 又从 油套环形空间 下仪器 打开最下面油层 ，关闭中间 油层生产 ， 油井总 7 产液 19m3/d，产油则为 ，生产稳定。 判断该井上部产水，中部不产液，下部含油。通过措施 达到了 清楚 地 认识油层、任意调层 和 显 著 的降水增油 效果。 河南油田 井斜 7，井深 1700m。 2005 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 2