羅必林,王子建,于九政,申曉莉

(1.長慶油田公司 油氣工藝研究院,西安710021;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,西安710021)

多層小卡距分注工藝研究與應(yīng)用

羅必林1,2,王子建1,2,于九政1,2,申曉莉1,2

(1.長慶油田公司 油氣工藝研究院,西安710021;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,西安710021)

隨著長慶油田精細(xì)分層注水試驗(yàn)的持續(xù)進(jìn)行,低滲透油藏油層細(xì)分層注水工藝技術(shù)還需進(jìn)一步提高。針對長慶靖安油田“厚油層、層內(nèi)多小層”的油藏特點(diǎn),通過分注工藝優(yōu)化、工具研制及管柱組合優(yōu)化等,實(shí)現(xiàn)從籠統(tǒng)注水、2層分注模式向多層小卡距的分注模式轉(zhuǎn)化。改進(jìn)后的多層小卡距分注工藝成功實(shí)現(xiàn)了百米內(nèi)6級分注與更精細(xì)的分層,提高了低滲透油藏縱向多個小層的動用程度,從技術(shù)上解決了分注井層數(shù)限制與油藏開發(fā)需求之間的矛盾。

分層注水;工藝;工具

長慶油田現(xiàn)有注水井11 000余口,分注井約有3 000口,分注率為25.4%,主要以橋式偏心和常規(guī)偏心工藝為主,分別占總分注井?dāng)?shù)的45%和42%。分2層的注水工藝已經(jīng)規(guī)模應(yīng)用,占總分注井?dāng)?shù)的92%。在精細(xì)分層注水現(xiàn)場試驗(yàn)過程中,開展了多級分注與小卡距分注工藝試驗(yàn)研究與配套工具研究,但是分注層數(shù)限制在3層之內(nèi),無法動用多個小層,分注工藝適應(yīng)性還需進(jìn)一步提高。長慶油田主要有侏羅系和三疊系兩大開發(fā)層系,侏羅系包括延7～延10,三疊系包括長1～長10油層,地質(zhì)上存在多層疊合現(xiàn)象,且單層內(nèi)存在多個小層,非均質(zhì)性強(qiáng)。因此,注水井的層間、層內(nèi)吸水差異大,造成了部分區(qū)塊水驅(qū)動用程度低。隨著油田開發(fā)的深入,對精細(xì)分層注水工藝試驗(yàn)性、可靠性提出更高要求,需要有效發(fā)揮各小層生產(chǎn)潛力。

依據(jù)低滲透油藏非達(dá)西滲透理論,在一定的井網(wǎng)井距、壓力系統(tǒng)條件下,分注后,隨著層內(nèi)滲透率級差的減小,動用層數(shù)增多,縱向動用程度將明顯提高。因此,本文在精細(xì)分層注水技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)項(xiàng)目依托下,針對長慶靖安油田“厚油層、層內(nèi)多小層”的油藏特點(diǎn)開展多層小卡距分注工藝研究,解決分注工藝在測試調(diào)配、封隔器坐封等問題。

1 分注工藝簡介

1.1 主要工藝

長慶油田主要的分注工藝有偏心分注工藝和橋式偏心分注工藝,分注工藝管柱如圖1所示。其中,偏心分注工藝管柱主要由Y341型封隔器、偏心配水器及球座等組成。

圖1 分層注水工藝管柱組合示意

分注原理:選好的配注層段下入分層注水管柱,利用封隔器將各層隔開,對要求配注的層段,在注水管柱的對應(yīng)位置上裝有偏心配水器,配水器的堵塞器內(nèi)裝有直徑大小不同的水嘴,利用水嘴節(jié)流作用,控制不同層段的注水量,從而達(dá)到非曾配注的目的。橋式偏心分注工藝主要針對偏心分注管柱在單層壓力、流量測試中存在的問題而研制,設(shè)計(jì)了橋式偏心配水器,通過在橋式偏心配水器的主通道內(nèi)投入測試密封段,即可實(shí)現(xiàn)各個小層的壓力與流量測試工作。該工藝實(shí)現(xiàn)了流量壓力單層直接測試,提高了測試精度[1]。

分注管柱下井前,工作人員需要根據(jù)地質(zhì)材料確定出封隔器卡距和配水器跨距。其中,封隔器卡距指的是兩個相鄰注水層之間的距離,即上油層下端與下油層上端之間的距離;配水器的跨距指的是相鄰兩級配水器之間的距離,即相鄰兩級堵塞器投撈間距。目前,長慶油田分層注水時(shí),封隔器坐封距離需要大于5 m,測調(diào)投撈堵塞器間距需要大于7 m,否則無法實(shí)現(xiàn)封隔器坐封和堵塞器對接。

1.2 存在問題

偏心層注水工藝與橋式偏心分層注水工藝是長慶油田控制地層注水量、提高儲層動用程度的一項(xiàng)有效措施。但是,分注工藝在測試調(diào)配、封隔器坐封等過程中存在3個方面的問題。

1) 機(jī)械對接精度低 分注井測試調(diào)配是分注工藝實(shí)施的關(guān)鍵,目前長慶油田主要采用鋼絲作業(yè)來投放堵塞器。投撈堵塞器時(shí),利用電纜試井車的鋼絲投送流量測試調(diào)節(jié)儀入井,調(diào)節(jié)儀的打撈頭卡住堵塞器送至配水器的偏心孔,進(jìn)行流量測試與調(diào)節(jié),如圖2所示。測試結(jié)果實(shí)時(shí)反饋至地面控制儀,根據(jù)流量大小實(shí)時(shí)控制完成水嘴大小的調(diào)節(jié),控制注入層水量達(dá)到地質(zhì)配注要求[2]。偏心分注與橋式偏心分注的單層流量調(diào)配需要“測-撈-投-測”等反復(fù)作業(yè)工序,重復(fù)作業(yè)工作量大,存在投撈效率低和機(jī)械對接精度低問題。目前,長慶油田橋式偏心鋼絲+電纜投撈工藝下的一次測調(diào)成功率≤50%;偏心鋼絲投撈工藝的一次測調(diào)成功率≤30%;調(diào)研的356口橋式偏心采出水回注井的一次測調(diào)成功率≤10%。由現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出,鋼絲投撈堵塞器不能完全滿足多級分注需求。

2) 洗井排量壓力大 采用Y341型封隔器系列管柱進(jìn)行分注,當(dāng)封隔器級數(shù)達(dá)到3級以上時(shí),管柱上提解封力和洗井節(jié)流壓差大,后期起鉆風(fēng)險(xiǎn)大。管柱整體解封容易出現(xiàn)“拔不動”現(xiàn)象;洗井排量和壓力達(dá)不到作業(yè)要求,不能滿足多級分注需求。

圖2 堵塞器在配水器中位置示意

3) 坐解封難度大 長慶油田定向井占總井?dāng)?shù)90%以上,井斜集中在20～40°,最大井斜達(dá)到49°,如圖3所示,當(dāng)封隔器在斜井中坐封時(shí),作用應(yīng)力較直井坐封時(shí)發(fā)生變化,密封可靠性變差。多層細(xì)分后,封隔器坐封卡距縮小,相鄰配水器跨距縮小,在用的分注工藝無法準(zhǔn)確定位對接投撈,不能適應(yīng)多級分注需要。

圖3 定向井封隔器應(yīng)力云圖

2 多層小卡距分注工具

針對現(xiàn)有分注技術(shù)中存在的問題,本文從工具研制及管柱組合優(yōu)化入手,優(yōu)化形成多層小卡距分注工藝,用以解決分注測調(diào)機(jī)械對接精度問題、洗井排量壓力大問題以及定向井分注管柱長效密封問題。

2.1 橋式同心配水器

橋式同心配水器采用可調(diào)水嘴和配水工作筒一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如圖4所示。該配水器從根本上解決堵塞器與配水器偏心孔對接精度低的問題,實(shí)現(xiàn)了中心通道測試調(diào)配,無需鋼絲投撈作業(yè)。與電動直讀驗(yàn)封配合使用,可以實(shí)現(xiàn)水嘴流量連續(xù)調(diào)節(jié)和地面直讀可視作業(yè)。現(xiàn)場試驗(yàn)顯示,一次測調(diào)成功率90%以上。

圖4 橋式同心配水器

2.2 封隔器

Y344、K344型注水封隔器采用環(huán)空加壓方式解封,解決多層分注井起鉆拉力大、洗井困難的問題。其中,Y344型封隔器,如圖5所示,采用“硬+軟+硬”三膠筒組合,適用于坐封卡距>2 m的注水井中,具有密封性能、洗井功能可靠的優(yōu)勢。

圖5 Y344型注水封隔器

K344型注水封隔器采用長膠筒結(jié)構(gòu),如圖6。適用于卡距≤2 m的注水井中,解決小卡距和多層細(xì)分井密封效果差、洗井及檢串難度大等技術(shù)難題。

圖6 新型K344型封隔器

2.3 測調(diào)工具

同心電動井下測調(diào)儀采用動力傳遞設(shè)計(jì)為同心連桿機(jī)構(gòu),集流量測試和水嘴調(diào)節(jié)于一體,實(shí)現(xiàn)測調(diào)同步,如圖7所示。儀器下井后可對任意層進(jìn)行調(diào)節(jié),一次下井即可完成全井測調(diào)任務(wù);儀器具備磁定位功能,可以準(zhǔn)確判斷配水器和封隔器位置,實(shí)現(xiàn)層內(nèi)多級小卡距條件下儀器準(zhǔn)確定位。

圖7 同心電動井下測調(diào)儀

2.4 分注管柱

在各種工具的改進(jìn)與研制完成的基礎(chǔ)上,優(yōu)化完善分注管柱組合,形成多層小卡距分注工藝管柱,如圖8所示。

圖8 多層小卡距分注管柱示意

多層小卡距分注管柱主要有2種管柱形式:①Y344型封隔器+橋式同心配水器為主的分注管柱,主要應(yīng)用在分注層數(shù)≥3層、卡距大于2 m的多層分注井中;②K344型封隔器+橋式同心配水器為主的分注管柱,主用應(yīng)用于分注層數(shù)≥3層、卡距小于2 m的小卡距分注井中。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2011年以來,多層小卡距分注工藝在長慶油田現(xiàn)場應(yīng)用200余口井次,實(shí)現(xiàn)了6層分注。根據(jù)統(tǒng)計(jì),多層小卡距井最大井深達(dá)到2 975 m,最大井斜為46.2°,測調(diào)時(shí)間控制在10 h,測調(diào)誤差為10%～15%。從現(xiàn)場應(yīng)用情況可以看出,多層小卡距分注工藝有效地解決了測調(diào)儀器機(jī)械對接精度低、洗井檢串難度大以及封隔器坐解封難度大的問題,具有分注層數(shù)多、測試精度和效率高的優(yōu)勢,且能夠很好的適應(yīng)多層注水測調(diào)技術(shù)的發(fā)展。

靖安油田某區(qū)塊的L143-04A井,井深1 724.3 m,最大井斜26.09°,按照地質(zhì)要求,需要進(jìn)行6層分注,卡距由上向下依次為2、3、23、16、2 m。現(xiàn)場實(shí)施分注,采用K344型封隔器+橋式同心配水器為主的多層小卡距分注管柱組合,成功實(shí)施了6層分注。通過測試調(diào)配,各層配注量均控制在10 m3之內(nèi)。

如圖9所示,該井在78 m儲層厚度內(nèi)實(shí)施了6層橋式同心分注,注水層段由3層細(xì)分成為6層,吸水層數(shù)由4層增加到了6層,吸水厚度由28 m增加到了39 m,吸水剖面得到明顯改善。多層小卡距分層注水技術(shù)突破了分注技術(shù)界限,有效地緩解了分注井縱向剖面矛盾。

圖9 L143-04A井吸水剖面分注前后對比

4 結(jié)論

1) 采用新型Y344、K344型封隔器解決了分注井洗井排量壓力大及定向井分注管柱長效密封問題,實(shí)現(xiàn)從籠統(tǒng)注水、2層分注模式向多層小卡距的分注模式轉(zhuǎn)化。

2) 創(chuàng)新發(fā)明了橋式同心配水器及配套同心電動井下測調(diào)儀,不需要精確機(jī)械對接,實(shí)現(xiàn)中心通道作業(yè),增加了一定厚度油層內(nèi)的分注層數(shù),解決了分注井層數(shù)限制與油藏開發(fā)需求之間的矛盾。

3) 對比橋式偏心分注工藝,測調(diào)效率及精度大幅提高,降低了測試調(diào)配綜合成本。

4) 在長慶靖安油田應(yīng)用效果較好,可把多層小卡距工藝推廣應(yīng)用到同類油田。

[1] 巨亞鋒,陳軍斌,李明.橋式偏心精細(xì)分注工藝及測調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2011(11):118-120.

[2] 曾亞勤,郭方元,巨亞鋒.CFD技術(shù)在防堵塞系列配水嘴設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械,2010,40(12):76-80.

Research and Application of the Multilayer Injection of Short-Location Well

LUO Bi-lin1,2,WANG Zi-jian1,2,YU Jiu-zheng1,2,SHEN Xiao-li1,2
(1.Oil and Gas Technology Research Institute,Changqing Oilfield Company,Xi’an 710021,China;2.National Engineering Laboratory for Exportion and Development of Low-permeability Oil and Gas Field,Xi’an 710021,China)

As the stratified waterflooding test of Changqing Oilfield Company goes further,the stratified water flooding technology of low-permeability oil reserves needs to be improved.According to characteristics of“thick oil layers with various mini-layers”of Changqing Jing’an Oilfield,technologies including layered water injection optimization,tool development and tube string combination optimization are used to fulfill non-stratified waterflooding and transformation from two-layer water injection into multilayer short-location injection mode.The improved multilayer short-location water injection successfully achieves 6-stage multilayer injection capacity within 100 m depth and finer stratification,improving the longitudinal producing level of multiple mini oil layers in the low-permeability oil reserves.This solves the technological contradiction between the number of multilayer injection well layers and demand on oil reserves exploration.

separate layer water injection;technology;tool

TE934.103

B

1001-3482(2014)02-0061-05

2013-08-15

中石油科研開發(fā)項(xiàng)目“長慶油田精細(xì)分層注水工藝技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)”(1202-5)

羅必林(1983-),男,江蘇江都人,2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東),主要從事提高采收率技術(shù)研究,E-mail:lbl_cq@petrochina.com.cn。