分层采油工艺技术的研究及改进

1、前言前言分层采油工艺在胜利采油厂有着广泛应用，但是，由于其应分层采油工艺在胜利采油厂有着广泛应用，但是，由于其应用时间较长，工具及配套模式中存在一定问题，已经无法完用时间较长，工具及配套模式中存在一定问题，已经无法完全满足特高含水期条件下生产的需要，因此，有必要改进、全满足特高含水期条件下生产的需要，因此，有必要改进、完善现有的分层采油工艺技术，提高工艺应用成功率，减少完善现有的分层采油工艺技术，提高工艺应用成功率，减少因配套失效造成的各种损失。因配套失效造成的各种损失。目录目录一、胜采厂分层采油工艺现状一、胜采厂分层采油工艺现状二、失效因素分析二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制三、

2、新型分层采油工艺的研制四、典型井例及效益分析四、典型井例及效益分析五、结论及建议五、结论及建议一 、 分 层 采 油 工 艺 现 状一 、 分 层 采 油 工 艺 现 状截至截至20042004年年1212月，胜采厂共有分层采油工艺生产井月，胜采厂共有分层采油工艺生产井946946口，占口，占全厂总开油井数全厂总开油井数14651465口的口的64.664.6。 带封生产带封生产65%65%光管生产光管生产35%35%工工艺艺类类型型采封一体化工艺采封一体化工艺防 顶 工 艺防 顶 工 艺自验封工艺自验封工艺生产层生产层卡封层卡封层优点：优点：结构简单、施工工序简结构简单、施工工序简单单 缺点

3、：缺点：易受泵封间距影响、无易受泵封间距影响、无法及时检验井下封隔器法及时检验井下封隔器工作状态、套变井段难工作状态、套变井段难座封座封生产层生产层卡封层卡封层优点：优点：结构简单、消除了泵封结构简单、消除了泵封间距的影响间距的影响缺点：缺点：无法及时检验井下封隔无法及时检验井下封隔器工作状态、套变井段器工作状态、套变井段难座封难座封生产层生产层卡封层卡封层优点：优点：消除泵封间距影响、提消除泵封间距影响、提高座封可靠性、可使用高座封可靠性、可使用在在机械式封隔器难座在在机械式封隔器难座封油井上封油井上缺点：缺点：无法真正实现自验封功无法真正实现自验封功能、进行验封能、进行验封封封隔隔器器类类

4、型型机 械 式 封 隔 器机 械 式 封 隔 器液 压 式 封 隔 器液 压 式 封 隔 器目录目录一、我厂分层采油工艺现状一、我厂分层采油工艺现状二、失效因素分析二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制三、新型分层采油工艺的研制四、典型井例及效益分析四、典型井例及效益分析五、结论及建议五、结论及建议2003-20052003-2005年年5 5月，胜坨油田共有月，胜坨油田共有126126口分层采油生产井因各种原因，口分层采油生产井因各种原因，导致高含水作业导致高含水作业, ,作业作业139139井次，其中高含水返工作业井井次，其中高含水返工作业井5858口，累计口，累计作业作业7171井

5、次，其平均检泵周期为井次，其平均检泵周期为4040天，日均损失产油量天，日均损失产油量2 2吨以上吨以上，累计损失产油量超过累计损失产油量超过45004500吨吨，造成我厂累计经济损失超过，造成我厂累计经济损失超过300300万元万元/ /年年 通过对通过对03-05.503-05.5我厂出现的我厂出现的5858口高含水返工井的综合调查，油井作口高含水返工井的综合调查，油井作业后高含水返工主要是由以下几个因素造成的：业后高含水返工主要是由以下几个因素造成的：1 、 封 隔 器 性 能 有 限、 封 隔 器 性 能 有 限2 、 作 业 施 工 质 量、 作 业 施 工 质 量3、地层含水认识不

6、清、地层含水认识不清1 1 、 封 隔 器 性 能 有 限、 封 隔 器 性 能 有 限封隔器性能有限主要是由于现有油井封隔器采用的丁晴材质胶筒虽封隔器性能有限主要是由于现有油井封隔器采用的丁晴材质胶筒虽然能满足大部分条件然能满足大部分条件 下的油井生产环境，但是无法完全满足层间下的油井生产环境，但是无法完全满足层间压差较大的生产环境下的生产要求，导致封隔器卡封失效压差较大的生产环境下的生产要求，导致封隔器卡封失效现场表现现场表现由封隔器导致返工作业的油由封隔器导致返工作业的油井在现场的表现为：油井作井在现场的表现为：油井作业后正常生产短时间内，含业后正常生产短时间内，含水突然上升水突然上升性

7、能项目性能项目丁晴丁晴拉伸强度（拉伸强度（Mpa）不小于）不小于1313扯断伸长率（）不小于扯断伸长率（）不小于150150硬度（邵尔硬度（邵尔A）58080热空气老化热空气老化9024h体积变化率体积变化率%，不小于，不小于30301010号柴油号柴油909024h24h体积变化率体积变化率% %，不小于，不小于1515酸常温酸常温9024h体积变化率体积变化率%，不小于，不小于5 58%8%压缩永久变形压缩永久变形5050下放速度过快下放速度过快规定下放速度不规定下放速度不超过超过3030根根/ /小时小时目前现场速度目前现场速度40-5040-50根根/ /小时小时封隔器胶筒在下放过程中

8、封隔器胶筒在下放过程中可能与套管发生接触、产可能与套管发生接触、产生摩擦，使得胶筒因摩擦生摩擦，使得胶筒因摩擦损坏或被套管内壁的毛刺损坏或被套管内壁的毛刺挂坏挂坏施工质量问题施工质量问题由于以前配套技术限制，无法在现场对井下封隔器工作状态进行及时验证，对作业队的由于以前配套技术限制，无法在现场对井下封隔器工作状态进行及时验证，对作业队的现场座封质量进行有效监控，造成因施工质量造成的返工井频繁发生现场座封质量进行有效监控，造成因施工质量造成的返工井频繁发生由于作业队施工座封吨位不够造成封隔器无法实现有效卡封由于作业队施工座封吨位不够造成封隔器无法实现有效卡封2 2 、 作 业 施 工 质 量、

9、作 业 施 工 质 量由施工质量导致返工作业的油井在现场的表现为：油井完井后一直高含水生产，作业返工后含水下由施工质量导致返工作业的油井在现场的表现为：油井完井后一直高含水生产，作业返工后含水下降，恢复正常降，恢复正常3 3、地层含水认识不清、地层含水认识不清在在58口高含水返工井中，共有口高含水返工井中，共有8口井口井因地层含水认识不清返工，占总井因地层含水认识不清返工，占总井数的数的13.7，其共反复作业，其共反复作业18井次，井次，占总返工作业次数的占总返工作业次数的25.3 ，平均，平均单井返工作业单井返工作业2.25次，造成了人力物次，造成了人力物力的严重浪费。力的严重浪费。 地层含

10、水认识不清容易造成油井反复作业，产生巨大的人力物力浪地层含水认识不清容易造成油井反复作业，产生巨大的人力物力浪费，但是，由于目前缺乏对地层含水状况的有效验证手段，技术人费，但是，由于目前缺乏对地层含水状况的有效验证手段，技术人员不了解地层的真实含水情况，造成无效作业的反复发生。员不了解地层的真实含水情况，造成无效作业的反复发生。 由地层含水认识不清导致返工由地层含水认识不清导致返工作业的油井在现场的表现为：作业的油井在现场的表现为：油井完井后一直高含水生产，油井完井后一直高含水生产，作业返工后多次、采取措施治作业返工后多次、采取措施治理后含水仍然居高不下理后含水仍然居高不下目录目录一、我厂分层

11、采油工艺现状一、我厂分层采油工艺现状二、失效因素分析二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制三、新型分层采油工艺的研制四、典型井例及效益分析四、典型井例及效益分析五、结论及建议五、结论及建议针对胜采厂目前分层采油工艺配套模式中存在的种种针对胜采厂目前分层采油工艺配套模式中存在的种种不足，我们开展了技术攻关，通过对现有封隔器进行不足，我们开展了技术攻关，通过对现有封隔器进行了结构改进，并随之研发了新型分层采油配套工艺技了结构改进，并随之研发了新型分层采油配套工艺技术术封隔器技术改进封隔器技术改进胶 筒 材 质 的 改 进胶 筒 材 质 的 改 进针对丁晴材质胶筒无法有效满足井内密封生产的现状

12、，我们使用针对丁晴材质胶筒无法有效满足井内密封生产的现状，我们使用氢氢化丁晴化丁晴材质胶筒来部分代替现有的材质胶筒来部分代替现有的丁晴丁晴材质胶筒，从而实现提高封材质胶筒，从而实现提高封隔器使用效果，延长封隔器使用寿命的效果。隔器使用效果，延长封隔器使用寿命的效果。封隔器技术改进封隔器技术改进设 计 应 用 防 突 机 构设 计 应 用 防 突 机 构封隔器密封质量的好坏，关键是在于封隔器密封质量的好坏，关键是在于接触压力接触压力，封隔器座封时能否，封隔器座封时能否获得较高的接触压力，座封后又能否长时间的保持座封压力，这是获得较高的接触压力，座封后又能否长时间的保持座封压力，这是确保封隔器良好

13、工作特性的重要条件。确保封隔器良好工作特性的重要条件。 PK=PKC+PK 2211ookRrRLzPP当当r=Ro(即支撑环半即支撑环半径等于套管内径时径等于套管内径时)，PK值将增加到一个最值将增加到一个最大值大值 PPk1可见，使用可见，使用“防突防突”结构结构可以有效的提可以有效的提高胶筒与套管高胶筒与套管间的接触应力间的接触应力 无无“防突防突”结构结构的密封元件的密封元件 有有“防突防突”结构结构的密封元件的密封元件 胶筒在初封之后，在外载作用胶筒在初封之后，在外载作用下继续变性，朝封隔器钢体和下继续变性，朝封隔器钢体和套管之间流动，导致接触应力套管之间流动，导致接触应力下降，直接

14、影响密封质量下降，直接影响密封质量 “防突防突”件会展开罩住封隔器件会展开罩住封隔器与套管壁之间的环形空隙，与套管壁之间的环形空隙，迫使元件呈各向均匀压缩的迫使元件呈各向均匀压缩的状态处在一密闭空间内状态处在一密闭空间内封隔器技术改进封隔器技术改进为了对比改进后封隔器性能，我们进行了普通封隔器（为了对比改进后封隔器性能，我们进行了普通封隔器（Y221-115Y221-115) )与新型封隔器（与新型封隔器（Y221-115GY221-115G) )的承压能力对比测试。的承压能力对比测试。Y221-115Y221-115封隔器封隔器Y221-115GY221-115G封隔器封隔器上压上压下压下压

15、上压上压下压下压时间时间minmin压力压力MpaMpa时间时间minmin压力压力MpaMpa时间时间minmin压力压力MpaMpa时间时间minmin压力压力MpaMpa3 31818压力打至压力打至10.7Mpa10.7Mpa胶筒失效胶筒失效3 320203 320206 618186 620206 620209 918189 920209 92020121218181212202012122020151518181515202015152020在对封隔器进行结构改进的同时，我们开展了新型分层采油工艺配在对封隔器进行结构改进的同时，我们开展了新型分层采油工艺配套模式的研究，研发了如下三

16、种新型分层采油配套模式：套模式的研究，研发了如下三种新型分层采油配套模式：可验封工艺配套模式可验封工艺配套模式新型液压自验封工艺配套模式新型液压自验封工艺配套模式无卡瓦牙工艺配套模式无卡瓦牙工艺配套模式Y211Y221Y211Y221封隔器封隔器Y111Y111封隔器封隔器DJDDJD开关开关可 验 封 工 艺 配 套 模 式可 验 封 工 艺 配 套 模 式卡封层卡封层生产层生产层卡封层卡封层生产层生产层封封上上抽抽下下管管柱柱封封下下抽抽上上管管柱柱DJD开关开关DJD开关开关可 验 封 工 艺 配 套 模 式可 验 封 工 艺 配 套 模 式可 验 封 工 艺 配 套 模 式可 验 封

17、工 艺 配 套 模 式管 柱 特 点管 柱 特 点1 1、管柱下井后即可验封管柱下井后即可验封，可以对作业队的作业质量进行有效监督，可以对作业队的作业质量进行有效监督，避免因施工质量问题造成的高含水返工井的出现避免因施工质量问题造成的高含水返工井的出现2 2、管柱在井下工作时可随时验封管柱在井下工作时可随时验封，能够对失效的封层管柱进行失，能够对失效的封层管柱进行失效点分析，有效的找出失效原因，避免因失效原因认识不清而造成效点分析，有效的找出失效原因，避免因失效原因认识不清而造成的高含水返工井的出现。的高含水返工井的出现。3 3、对欲改层而新层含水状况认识不清的油井可使用该管柱、对欲改层而新层

18、含水状况认识不清的油井可使用该管柱进行地层进行地层含水状况认识含水状况认识4 4、投入低、成效大，投入产出比显著、投入低、成效大，投入产出比显著传统自验封无验封传统自验封无验封孔，无法实现验封孔，无法实现验封功能功能改进点改进点1:1:两组胶筒代替一组胶两组胶筒代替一组胶筒，提高卡封可靠性筒，提高卡封可靠性改进点改进点2:2:增加验封孔，作业时增加验封孔，作业时可进行验封可进行验封新 型 液 压 自 验 封 工 艺 配 套 模 式新 型 液 压 自 验 封 工 艺 配 套 模 式验封验封生产生产 管柱特点：管柱特点：管柱下入后可及时验封，检查封隔器的工作状管柱下入后可及时验封，检查封隔器的工作

19、状态，确保封隔器正常工作，同时，液压封隔器态，确保封隔器正常工作，同时，液压封隔器座封可靠性高，可在常规机械式封隔器难座封座封可靠性高，可在常规机械式封隔器难座封油井上使用油井上使用新 型 液 压 自 验 封 工 艺 配 套 模 式新 型 液 压 自 验 封 工 艺 配 套 模 式无 卡 瓦 牙 工 艺 配 套 模 式无 卡 瓦 牙 工 艺 配 套 模 式为了减少封隔器卡瓦牙对套管的损伤、减少因封隔器卡瓦牙无法收为了减少封隔器卡瓦牙对套管的损伤、减少因封隔器卡瓦牙无法收回造成的卡钻事故的发生，我们研制了无卡瓦牙管柱配套模式。回造成的卡钻事故的发生，我们研制了无卡瓦牙管柱配套模式。油层油层封上抽

20、下管柱示意图单流阀341封341封常开滑阀泄油器+泵筒+可投式凡尔泵+锚封两头抽中间管柱示意图油层油层油层泄油器+泵筒+可投式凡尔+锚Y341封Y341封Y341封油层油层Y341封单级封下抽上管柱示意图桥式阀泄油器+泵筒+可投式凡尔+锚优点：减少了长期座封对下部套管的损伤，同时减少了作业遇卡机率优点：减少了长期座封对下部套管的损伤，同时减少了作业遇卡机率缺点：工具下入较多、对油管的密封条件要求相对较高缺点：工具下入较多、对油管的密封条件要求相对较高 特点：利用油管锚特点：利用油管锚提供上部支撑点，提供上部支撑点，利用利用Y341液压封隔液压封隔器进行下部卡封器进行下部卡封特点：利用油管锚特点

21、：利用油管锚提供上部支撑点，提供上部支撑点，利用利用Y341Y341液压封隔液压封隔器进行下部卡封器进行下部卡封通过对各种新型分层采油工艺适用条件的整合，我们整理出了通过对各种新型分层采油工艺适用条件的整合，我们整理出了胜利采油厂新型分层采油工艺配套模式胜利采油厂新型分层采油工艺配套模式通过该表，根据油井的实际情况选择合适的分层采油工艺技术，可通过该表，根据油井的实际情况选择合适的分层采油工艺技术，可以有效的降低高含水返工作业井的出现，节省大量相关费用。以有效的降低高含水返工作业井的出现，节省大量相关费用。新型分层采油工艺配套模式表新型分层采油工艺配套模式表目录目录一、我厂分层采油工艺现状一、

22、我厂分层采油工艺现状二、失效因素分析二、失效因素分析 三、新型分层采油工艺的研制三、新型分层采油工艺的研制四、典型井例及效益分析四、典型井例及效益分析五、结论及建议五、结论及建议其中，其中，可验封工艺配套模式可验封工艺配套模式共在我厂共在我厂4444口井上得到了试验应用，其口井上得到了试验应用，其中进行高含水作业返工井治理中进行高含水作业返工井治理1919口，改层含水验证口，改层含水验证2525口，减少无效口，减少无效作业作业2525井次井次2004.9-2006.7,2004.9-2006.7,新型分层采油工艺配套模式共在我厂应用了新型分层采油工艺配套模式共在我厂应用了7777井次井次新型液

23、压自验封工艺配套模式新型液压自验封工艺配套模式共在我厂共在我厂3131口口井上得到了试验应用，其中机械式封井上得到了试验应用，其中机械式封隔器难座封井应用隔器难座封井应用2727口口，改层含水井验证，改层含水井验证4 4口口，减少无效作业，减少无效作业1818井次井次，应用效果，应用效果较好，但是其存在着打捞遇卡率较高、解卡困难易大修的缺点，需要进一步改进。较好，但是其存在着打捞遇卡率较高、解卡困难易大修的缺点，需要进一步改进。砂埋油层砂埋油层1口井；封口井；封隔器以上套漏隔器以上套漏1口井；口井；地层高含水地层高含水6口井；口井；失效失效1口口通过应用新型分层采油工艺配套模式，累计减少无效作

24、业通过应用新型分层采油工艺配套模式，累计减少无效作业4343井次井次，避免了重复作，避免了重复作业的发生，节省了大量的人力物力业的发生，节省了大量的人力物力典型井例典型井例33X5833X58该井是典型的封串难治理井，该井自该井是典型的封串难治理井，该井自05.9.1205.9.12日改层作业后，因高含水返工作业日改层作业后，因高含水返工作业3 3次，期间采用了防顶管柱、自验封管柱进行高含水治理，均未取得良好的治理效次，期间采用了防顶管柱、自验封管柱进行高含水治理，均未取得良好的治理效果，最后通过应用可验封配套工艺治理了该井的封串高含水问题果，最后通过应用可验封配套工艺治理了该井的封串高含水问

25、题 第一第一次高次高含水含水作业作业（2005.2005.12.312.3） 作业日期作业日期 作业原作业原因因 卡封井卡封井况况 管柱类型管柱类型 施工工施工工序序 作业前生产数据作业前生产数据 作业后生产数据作业后生产数据 液量液量 油量油量 含水含水 液量液量 油量油量 含水含水 2005.12.3 2005.12.3 高含水高含水 封上抽封上抽下下 防顶管柱防顶管柱 换封、换封、验塞验塞 23.723.70.50.597.997.947.447.41.61.696.696.6本次作业的采用封上抽下的防顶管本次作业的采用封上抽下的防顶管柱进行高含水治理，完井一个月后柱进行高含水治理，完井

26、一个月后含水突然由含水突然由8383上升至上升至9696，封隔封隔器失效器失效 第二第二次高次高含水含水作业作业（2006.2006.1.191.19）作业日期作业日期 作业原作业原因因 卡封井卡封井况况 管柱类型管柱类型 施工工施工工序序 作业前生产数据作业前生产数据 作业后生产数据作业后生产数据 液量液量 油量油量 含水含水 液量液量 油量油量 含水含水 2006.1.192006.1.19高含水高含水 封上抽封上抽下下 自验封自验封 换封、换封、验塞验塞 47.447.41.61.696.696.651.251.21.21.297.797.7针对上次防顶管柱仍然失效的情况，针对上次防顶管

27、柱仍然失效的情况，本次作业采用自验封管柱进行高含本次作业采用自验封管柱进行高含水治理，完井后含水并无明显变化，水治理，完井后含水并无明显变化，仍然居高不下仍然居高不下第三第三次高次高含水含水作业作业（2006.2006.5.125.12）作业日期作业日期 作业原作业原因因 卡封井卡封井况况 管柱类型管柱类型 施工工施工工序序 作业前生产数据作业前生产数据 作业后生产数据作业后生产数据 液量液量 油量油量 含水含水 液量液量 油量油量 含水含水 2006.5.122006.5.12高含水高含水 封上抽封上抽下下 可验封管可验封管柱柱 换封、换封、验塞验塞 51.251.21.21.297.797

28、.765.165.14.14.193.793.7根据该井频繁出现高含水问题的现根据该井频繁出现高含水问题的现状，本次作业采取了可验封管柱对状，本次作业采取了可验封管柱对该井进行高含水治理，通过本次治该井进行高含水治理，通过本次治理，该井含水由治理前的理，该井含水由治理前的97.797.7降至降至93.793.7，应用情况良好应用情况良好典型井例典型井例3610036100该井属于改层生产后含水突然上升井，通过应用可验封配套工艺及进行相关技术该井属于改层生产后含水突然上升井，通过应用可验封配套工艺及进行相关技术分析，确定了该井高含水原因是地层高含水所致，避免了无效作业的发生。分析，确定了该井高含

29、水原因是地层高含水所致，避免了无效作业的发生。 第一第一次高次高含水含水作业作业（2004.2004.6.136.13） 96.696.61.61.647.447.497.997.90.50.523.723.7换封、换封、验塞验塞 防顶管柱防顶管柱 封上抽封上抽下下 高含水高含水 2005.12.3 2005.12.3 含水含水 油量油量 液量液量 含水含水 油量油量 液量液量 作业后生产数据作业后生产数据 作业前生产数据作业前生产数据 施工工施工工序序 管柱类型管柱类型 卡封井卡封井况况 作业原作业原因因 作业日期作业日期 该井该井04.6.1304.6.13作业生产作业生产3333天后含水突天后含水突然由然由6060升至升至9494，技术人员怀疑，技术人员怀疑封隔器失效。封隔器失效。97.797.71.21.251.251.296.696.61.61.647.447.4换封、换封、验塞验塞 自验封自验封 封上抽封上抽下下 高含水高含水 2006.1.192006.1.19含水含水 油量油量 液量液量 含水含水 油量油量 液量液量 作业后生产数据作业后生产数据 作业前生产数据作业前生产数据 施工工施工工序序 管柱类型管柱类型 卡封井卡封井况况 作业原作业原因因 作业日期作业日期 95.71.228.2改层改层改层改层 可验封管可验封管柱柱 封上