多级多段分层注水管柱的推广与应用

两级三段分层注水管柱的 推广与应用 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 1 页 共 16 页 目 录 一、前言 二、施工工艺及工艺原理 （一）管柱结构 （二） 施工工艺 （三）技术指标 （四）空心配水管柱的性能特点 （五）配套工具及工艺原理 三、分层测试、调配工艺技术 四、实施情况及典型井例 （一）、整体实施情况 （二）、典型井例 五、结论与认识 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 2 页 共 16 页 两级三段分层注水管柱的推广与应用 一、前言 文 南油田是一个异常高温、高压、高饱和、低渗透的复杂断块油气藏，油藏埋藏深， 储层物性差，注水压力高 ， 最高达 48向上渗透率级差达 10 倍以上， 层间矛盾突出，目前储层较好的一类层水驱动用较好，已大面积水淹，而储层物性较差的二、三类层水驱动用差。文南油田自 1984年投入注水开发， 经过近 20 几年的注水开发，层间注采矛盾日益突出， 1990年以来，我厂相继开展了油套分注、双层（三层）自调、空心配水等分注方式，但受当时封隔器性能差和注水水质不达标等多方面的影响，分注工艺经历了一个不断尝试、不断否定、不断反复的曲折过程。 1999 年在总结前几年分注失败的基础上，因地制宜地开展了油套分注工艺，首次形成了分注的规模效 应，对缓解层间矛盾起到一定作用，截止 2004 年底，文南油田共有封隔器分注井、卡漏和顶封保护共 152 口井，注单层 6 口井，分注率为 油套分注注一段总井数为 105 口，开井 56 口，关井 49 口，平均油压 均套压 均日注 ，封隔器平均有效期 509 天，平均单井日注 ；注两段井 47 口，开井 42 口 ,关井 5 口，平均油压 平均套压 均单井日注 ，平均有效期 588 天 ;卡漏 10 口井，开井 6 口，关井 4 口，平均油压 均套压 均单井日注 42 3，平均有效期 695 天。 文南油田分注工艺主要采用油套分注工艺，目前已相当成熟，但工艺较简单，尚不能满足文南油田细分层系注水要求，因此在目前注水水质和封隔器性能已达标的基础上， 2005 年文南油田引进了二级三段空心分注工两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 3 页 共 16 页 艺试验，全年实施 5 口井，平均单井注水压力升高 16成功的进行了测试调配工作。 二、 施工工艺及工艺原理 （一）管柱结构 该注水管柱由 水封隔器、 水器、水力锚、支撑卡瓦、补偿器等组成（如右图所示）。 （二） 施工工艺： 1、封隔器的坐封：先按照施工设计将注水完井管柱下入注水井中 （如右图） ， 按要求洗井合格， 然后从油管内打压 1618 20点稳压 3可完成封隔器的坐封。 2、注水： 倒好正注流程，自油管正 注，配水器在注水压力下被打开，即可实现正常注水。 3、反洗井：需要反洗井时， 倒好反洗井流程，进行 反洗井。 4、测试、调配：从油管内下入测试仪器，即可进行逐级测试。调配时，下入打捞工具将原配水芯子捞出，重新投入所需配水芯子即可。 5、解封：需要解封封隔器时，直接旋转或下放管柱即可实现管柱解封，起出井下 管柱。 。 （三）技术指标 分注层数： 5 层 封隔器座封压差： 1620额定工作压差： 38级三段分层注水管柱的推广与应用 第 4 页 共 16 页 额定工作温度： 130 C 配水器开启压差： 补偿器补偿距： 适应套管内径： 工具连接螺纹： 2 7/8（四）空心配水管柱的性能特点 液力助捞工艺是一种利用液力助捞器借用液压力打捞空心配水芯子的新型打捞工艺技术，主要应用于分注井调配。 1、工艺特点： 采用液压力有效增加打捞动力，减小打捞车负荷。 设计 有下井安全机构及打捞安全机构，可以单级打捞，也可以多级同时打捞。 2、工作原理： 液力助捞器由录井钢丝悬挂，通过防喷器下入注水井中，当下到预定层位后，捞爪到达芯子时，捞爪内收，捞杆穿过芯子，密封段进入芯子内孔，当液力助捞器继续下行到限位接头时，仪器不再下行；捞爪从芯子内孔出来，在扭簧作用下张开，下井完毕。然后拉紧钢丝，通过油管放压或反洗井，水从油套环空经底球进入油管，到达配水器，由于密封段密封作用，该工具与芯子形成临时活塞，芯子上下产生压差，液压力推动助捞器上行，助捞器捞爪捞住芯子一起上行，将芯子起出配水器 ，由录井钢丝捞出地面。打捞配水器芯子时，要从上到下逐级进行。当芯子捞不动时，可利用液压力，释放打捞器，从井内安全起出 。 3、使用操作方法： 打捞器下井前要认真检查，要求表面清洁，密封面及胶圈无损伤变两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 5 页 共 16 页 形，捞爪回弹有力。 打捞器下井时，严禁猛提猛放，力求操作平稳。 利用钢丝打捞配水器芯子时，要从上到下逐层打捞；利用钢丝绳打捞时，也可从下到上一次多级同时打捞。 利用钢丝打捞，捞住配水器芯子后，先使注水井停住，再按下列步骤逐项进行操作。 利用钢丝绞车缓慢上提，一直拉至钢丝破断力的 80%，尽量利用钢丝捞出配 水器芯子。 若钢丝拉力捞不出配水器芯子，可保持钢丝拉力，并在井口使油管缓慢放压，利用地层压力将配水器芯子推出配水器工作筒，待钢丝拉力降低后，再利用钢丝将芯子提出地面。 若地层压力捞不出芯子，可保持钢丝拉力，倒井口反洗井流程，缓慢升高反洗井压力，直至钢丝拉力降低，再利用钢丝提出打捞器。 井口检查打捞器，若打捞器安全机构释放没有捞出配水器芯子，可检修或更换打捞器后继续打捞。 （五）配套工具及工艺原理 1、 井封隔器 （ 1）结构特点及工作原理： 井封隔器是一种靠油管憋压一次座封，上提油管解 封的水力压缩式封隔器。主要由坐封机构、锁紧机构、平衡机构、密封机构、洗井机构和安全机构等几部分组成，如下图： 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 6 页 共 16 页 封隔器坐封时，高压液一边推动洗井活塞下行，密封内外中心管的洗井通道，同时推动平衡机构；一边推动坐封活塞上行压缩胶筒径向变形。与此同时，卡环进入锁套的锯齿扣内，锁紧径向变形的胶筒，使封隔器始终密封油套环形空间。 井封隔器采用上提管柱进行解封，安全可靠。多级使用时，封隔器之间的受力能起到平衡作用，便于封隔器密封。 （ 2）性能特点： 采用了上提管柱解封 ，操作简单、灵活可靠，封隔器的解封充分考虑了管柱受温度效应和压力效应的影响，从而保证了管柱分层，保护套管的可靠性。 封隔器密封件加了防突机构。 水封隔器上采用了软金属护罩，其工作寿命比不加护罩延长 ，而其密封压力也由原来的不足 155上。 选择了新型密封材料氰化丁晴橡胶，有效提高了封隔件抗老化性能，提高了其工作可靠性。 采用了双活塞坐封和双胶筒密封，提高了密封压力。 封隔器坐封：将封隔器按设计要求下至完井深度，从油管打压16压 5可实现封隔器的座封。 封隔器解封：上提油管即可实现封隔器的解封。 （ 3）技术指标： 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 7 页 共 16 页 封隔器型号 115 总长度 (1248 钢体最大外径 (115 钢体最小通径 (59 适用套管内径 (封压力 (18作压差 (35 工作温度 (C) 120 两端连接螺纹 2 7/8、 封控制配水器 （ 1）结构特点及工作原理： 封控制配水器主要由配水机构和控制机构两部分组成。配水 机构主要由芯子和水嘴组成；控制部分主要由控制活塞、阀体、阀套和定压弹簧组成 ，见下图： 从油管内打压坐封时，注入水作用在控制活塞上，剪断剪钉，控制活塞下行，坐封完毕后，油管泄压，阀套和阀体在定压弹簧作用下下行，配水器打开，保持注水状态，配水器转入正常注水。注水量由水嘴进行调控。关井时，阀体在弹簧力的作用下关闭，可防止层间串通。 （ 2）性能特点： 封控制配水器下井时，可直接携带所需水嘴，不需投捞死芯子即可一次性完成封隔器的坐封，并转入正常注水，简化了施工工艺。 封控制配水器设计有新型的节流控制开关，停注时能保证配水器的密封，可防止因洗井液由配水器进入油管而导致洗井不彻底现象。 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 8 页 共 16 页 （ 3）技术指标： 配 水 器 型 号 作筒最小内径 7 53 49 45 41 芯子最小内径 49 44 39 34 26 最 大 外 径 115 总 长 度 634 开 启 压 差 高工作压差 35 工 作 温 度 C 160 3、 偿器 （ 1）结构特点及工作原理： 水井补偿器是锚定补偿式注水管柱的配套工具之一。该工具可有效补偿管柱因温度和压力效应造成的伸缩，改善管柱的受力条件，延长管柱的使用寿命。 水井补偿器主要由伸缩补偿和控制机构两部分组成 ，如下图： 水井补偿器工具下入井后，补偿器为闭合状态。封隔器坐封时，控制机构释放，补偿机构开始工作。当管柱收缩时，补偿器伸长；当管柱伸长时，补偿器收缩，从而有效补偿管柱长度变化，消除管柱蠕动对封隔器的影响，改善管柱和封隔器的受力条件，提高工作压力和工作寿命。 （ 2）性能特点： 根据分析和计算，管柱在封隔器坐封时，此时井温最高，压力最高，管柱长度最长，因此补偿器设计为常闭式，可以很好的起到补偿作用。 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 9 页 共 16 页 控制活塞的启动压差经过了优化，在其它工具完成动作后再释放，使补偿器能够正常起到作用。 补偿器具备振击器的辅助功能，可以起到振击解卡的作用。 （ 3）技术指标： 项 目 参 数 钢体最大外径 (115 钢体最小通径 (62 总长 (1872 补偿距 (1000 适用压力 (35 工作温度 ( ) 160 两端连接螺纹 27/8、 力卡瓦 （ 1）结构特点及工作原理： 力卡瓦是锚定补偿式注水管柱的配套工具之一。该工具可有效支撑管柱，使封隔器位置保持固定，保持其密封压力，延长管柱的使用寿命。力卡瓦主要由卡瓦锚定部分、坐封机构和控制机构三部分组成 ，如下图： 工具按设计下井，到设计位置后，从油管打液压，活塞在高压水作用下，剪断安全剪钉，推动卡瓦托上行使卡瓦坐卡，在释放液 压后，管柱重量作用在卡瓦上，保证处于支撑状态。当外压高（洗井）时，液压力只作两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 10 页 共 16 页 用于活塞上，对卡瓦不起作用，始终处于支撑状态，同时外压作用于封隔器上推动管柱下滑，使卡瓦越坐越紧。内压高时和坐卡状态相同，活塞推动卡瓦托使卡瓦越坐越紧。当需要解卡时，上提管柱，中心管带动上锥体向上移动，卡瓦失去内支撑解卡。 （ 2）性能特点： 坐卡活塞和卡瓦托有机分开，坐卡后卡瓦不受外压影响，始终保持支撑状态。 （ 3）技术指标： 力卡瓦的主要技术指标 项 目 参 数 型 号 力卡瓦 钢体最大外径 (115 钢体最小通径 (62 总长 (609 工作压力 (35 工作温度 (160 两端连接螺纹 27/8、分层测试、调配工艺技术 1、测试： 采用井下流量计进行分层测试（推荐采用电磁流量计），测试时借助井口测试防喷器将流量计下入井内，由下层开始逐层向上进行注水量测试，然后计算出每层的注水量，进行分析。 2、调配工艺（采用液力助捞器打捞配水芯子） : 需调配时，借助井口防喷器用钢丝将液力助捞器下入井内至配水器以下，再上提即可将配水芯子捞出（如遇到捞不动 时，可采用反洗井方式进行液力助捞），更换水嘴后再将配水芯子投入井内，并用加重杆锤击，使其两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 11 页 共 16 页 到位后，再进行注水。也可用常规的钢丝绳打捞工艺打捞配水器芯子。 3、特点 : （ 1）采用电磁流量计进行井下测试，测试数据准确可靠。 （ 2）采用液力助捞器打捞，以钢丝代替常规的钢丝绳打捞使打捞工艺及设备简化。 四、实施情况及典型井例 （一）、整体实施情况 2005 年在文南油田进行了空心配水管柱试验，截止目前共实施 6 口井（ 333326695335其中 266于上部套管漏失出砂造成管柱卡，未实施成功，其余 5 口井均实施成功， 5 口井分注后注水压力都得到了提升，平均单井注水压力上升 施情况详附表 1。 （二）、典型井例 1、 33级三段分层注水情况 （ 1）实施后注水情况 ： 级三段分注前油压 8配注 90 际日注水92 注后油压 32 压 0下面两段，日配注 100 际日注 102 11 月两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 12 页 共 16 页 18 日进行投捞调配，中间层配水 50应油井为 33上图所示。 （ 2）措施前后吸水情况对比 该井施工目的为封上注中、下两层，措施后有效限制了 2 主吸水层，增强了中、下层 5 的吸水，如下表。 措施前后注水量变化情况统计表 层位 小层号 井段 厚度 措施前 措施后 相对吸水 绝对吸水 吸水强度 相对吸水 绝对吸水 2 5 0 5 2 下 4 21 5 24 25 26 27 28 29 2 0 1 2 下 5 38 2 81 8 5 6 00 210 100 78 （ 3）见效情况 该井对应油井 2005 年 4 月有见效显示，见效前日产液 产油 效后日产液 产油 液明显，增油效果不明两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 13 页 共 16 页 显。下图为 生产曲线。 2、 33级二段实施情况 33注前油压 21压 配注 50际日注 54注后注上面两段，油套压为 32配注 50际日注水 54应油井 33效前日产液 产油 见效后日产液 产油 图为 33生产曲线。 两级三段分层注水管柱的推广与应用 第 14 页 共 16 页 五、结论与认识 1、二级三段空心配水管柱其液力助捞方式解决了投捞测试困难的难题。 1990 年以来，我厂相继开展了油套分注、双层（三层）自调、空心配水等分注方式，但均未获得成功，主要是由于文南油田井深、压力高，投捞芯子困难； 2005 年引进空心配水管柱在结构上可使用钢丝投捞，但如果投捞困难，可采用液力助捞方式，因此克服了以前分注管柱投捞困难的缺点，分别在 3395上投捞测试获得成功 ，其中 33是作业后 8 个月后进行调配。 2、二级三段空心配水管柱应用封隔器主要为 隔器，耐压差为38过 2005 年在文南油田的成功应用说明该管柱可以解决文南油田部分中、低压井的多级多段分注问题。 3、通过一年来两级三段空心配水管柱的应用，说明该工艺适合文南油田的注水要求，建议 2006 年继续在中高压井上