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(中國(guó)石油 華北油田分公司，河北 任丘 062552)①

分層采油可以提高最終采收率、降低老油田自然遞減率，具有控水增油的效果，得到了諸多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的證實(shí)[1-6]。對(duì)油層出砂和層間矛盾突出的非均質(zhì)油藏，張雷等人[7]針對(duì)?139.7mm套管內(nèi)機(jī)械防砂后井筒尺寸改變小，分層采油工藝無法實(shí)施的問題，提出了機(jī)械防砂與分層采油一體化管柱，在勝利油田成功應(yīng)用30井次；閆晶波[8]研制出了具有獨(dú)立進(jìn)液和沉砂通道的分層采油防砂卡封隔器，得到吉林油田10口油井的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證；呂超等人[9]對(duì)一趟管柱籠統(tǒng)充填、籠統(tǒng)高速水充填防砂和兩趟管柱分層擠壓充填工藝進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)后，應(yīng)用一趟管柱分層擠壓充填防砂技術(shù)，在埕島油田22口油井成功應(yīng)用；國(guó)外淺層稠油油藏防砂采用割縫篩管“防大放小”方式完井、篩管礫石充填配套大排量舉升工藝進(jìn)行防排砂[10]；西非海上分6套層系開發(fā)的油藏采用膨脹篩管、壓裂充填等防砂方式，以防砂效果、表皮因數(shù)及單井產(chǎn)能等方面進(jìn)行了高度評(píng)價(jià)[11]；單彥魁等人為解決砂埋油層、井筒砂堵、設(shè)備磨蝕砂卡等問題，成功應(yīng)用了一趟五層高速水管內(nèi)礫石充填防砂工藝[12-13]；李志廣等人[14]研制了由過橋式抽油泵、壓差式油套連通閥、Y241自驗(yàn)封封隔器等組成的防止分層采油生產(chǎn)管柱砂卡舉升工藝和分層擋砂合采工藝[15]；周鷹提出了薄互層狀出砂稠油油藏[16-17]的水平井分層開發(fā)、礫石充填完井、控液防砂技術(shù)；但對(duì)定向斜井出砂油藏分層開采存在一定的缺陷。研究發(fā)現(xiàn)[18]，懸掛泵、繞絲篩管、Y211-114型封隔器、帶繞絲篩管的分流控制器、油管扶正器等管柱組合，形成斜井分層采油與防砂聯(lián)作工藝技術(shù)，解決了控制下層產(chǎn)量、保證上層產(chǎn)量的油井分層采油和防砂問題，現(xiàn)場(chǎng)13口油井應(yīng)用后，單井日產(chǎn)油量平均增加3.5 t，含水率平均下降27.8%。

1 斜井分層采油與防砂聯(lián)作工藝原理

“懸掛泵+繞絲篩管+Y211-114型封隔器+帶繞絲篩管的分流控制器+油管扶正器”管柱組合中，繞絲篩管阻擋地層砂進(jìn)入懸掛泵泵筒；Y211-114型封隔器從縱向上分隔壓力等級(jí)不同的油層；帶繞絲篩管的分流控制器控制不同油層的產(chǎn)液能力和防止地層砂分流控制器通道；油管扶正器將帶繞絲篩管的分流控制器在斜直井段進(jìn)行扶下，減輕其所受的沖擊載荷。

1.1 懸掛泵結(jié)構(gòu)

斜井采油常用的普通管式泵、偏置閥式斜井泵、防砂卡斜井泵等[19-20]在不同斜度油井得到了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的驗(yàn)證。因任意油層間存在量子糾纏“貓”態(tài)和超距感應(yīng)，油層糾纏的量子貓態(tài)存在經(jīng)典油藏描述無法解釋的關(guān)聯(lián)[21-22]；量子糾纏與量子關(guān)聯(lián)在不同油層的孔隙度、滲透率、飽和度、壓力系數(shù)等體系中的動(dòng)力學(xué)演化以及在分層開采領(lǐng)域產(chǎn)生的作用將越來越受到人們的關(guān)注。為適應(yīng)油層中參數(shù)的變化，分層采油管串上帶有封隔器和分流控制器，使常用的斜井采油管式泵受到限制。懸掛泵由懸掛接頭、懸掛短節(jié)、抽油泵和過橋總成組成(如圖1～2)，泵筒外增加過橋管，保護(hù)泵筒免受液柱載荷、外部擠壓、沖擊等，防止泵筒在井斜段的彎曲變形；泵筒采用底部固定，頂部浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)，泵筒只受外壓，下沖程時(shí)液柱重力加載于外管上，避免泵筒受到?jīng)_擊載荷，使泵筒疲勞壽命延長(zhǎng)；懸掛泵下可連接20 t尾管，也可與?56 mm及以下規(guī)格普通管式泵配套使用。如圖3所示。

圖1 懸掛泵總成

圖2 過橋泵總成

圖3 懸掛泵結(jié)構(gòu)示意

1.2 帶繞絲篩管的分流控制器

帶繞絲篩管的分流控制器采用雙油嘴設(shè)計(jì)，正常生產(chǎn)時(shí)，油井內(nèi)液體經(jīng)繞絲篩管沿生產(chǎn)油嘴，進(jìn)入油管內(nèi)；根據(jù)地質(zhì)要求需要開啟備用油嘴時(shí)，入井前在試驗(yàn)臺(tái)加壓5 MPa，活塞剪斷剪釘下行，備用油嘴打開，生產(chǎn)油嘴和備用油嘴同時(shí)進(jìn)液；油嘴直徑的大小依據(jù)文獻(xiàn)[3]中的方法確定，室內(nèi)采用壓力流量實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)設(shè)計(jì)油嘴進(jìn)行流量壓力試驗(yàn)，結(jié)果與設(shè)計(jì)相符。如圖4。

圖4 帶繞絲篩管的分流控制器

1.3 Y211-114型封隔器

Y211-114型封隔器上部采用雙級(jí)平衡機(jī)構(gòu)，平衡上壓差造成的下推力，封隔器不會(huì)因上壓差過大而失效。

2 選井條件

采用帶繞絲篩管的分流控制器一體化分采管柱，突破了控制下層產(chǎn)量、保證上層產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)兩層分采同出和防砂的技術(shù)“瓶頸”問題；且懸掛泵更加適用于超深井、大位移井、大斜度井等復(fù)雜油氣井，懸掛泵的過橋管能夠保護(hù)泵筒，避免液柱載荷作用及外部擠壓、沖擊等(例如：山東威馬泵業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的懸掛泵)。其選井的條件為：

1) 封隔器卡點(diǎn)無套管變形。

2) 最大井斜角小于45°。

3) 帶繞絲篩管的分流控制器、封隔器卡點(diǎn)井段全角變化率小于15%。

4) 50 ℃原油黏度小于450 mPa·s。

3 斜井分層采油與防砂聯(lián)作施工工序

3.1 施工準(zhǔn)備

1) 拆井口。井口放壓，徹底洗井，井口無溢流后，拆井口，安裝井口防噴裝置。

2) 起出生產(chǎn)管柱。起出生產(chǎn)管柱，包括油管、抽油泵和抽油桿。

3) 通管。用鍋爐車將油管、抽油桿刺洗干凈，在地面用?59 mm×800 mm油管規(guī)對(duì)油管逐根進(jìn)行通徑。

4) 通井。在井下套管內(nèi)下入帶有?118 mm×1.5 m通徑規(guī)的通井管柱，通井至人工井底，在坐封段連續(xù)通3次，保證暢通無阻，速度控制在30根/h。

5) 套管刮削。在井下套管內(nèi)下入帶有?134 m套管刮削器，對(duì)全井段套管內(nèi)壁進(jìn)行一趟鉆刮削，清除井下套管內(nèi)壁的垢、蠟及其它套管內(nèi)壁阻塞物。

6) 洗井。從油套環(huán)空泵入清水洗井，洗井液從油管返出，洗井液排量控制在25～30 m3/h，待從油管返出清水停止洗井；起出套管刮削管柱。

3.2 管柱施工

1) 下入分層采油和防砂聯(lián)作管柱。管柱由井口自上而下依次為：油管懸掛器、73 mm油管短節(jié)、73 mm加厚油管、懸掛泵、73 mm加厚油管、繞絲篩管、73 mm加厚油管、Y211-114型封隔器、73 mm加厚油管、帶繞絲篩管的分流控制器、扶正器、73 mm加厚油管、倒錐。管柱下入速度<40根/h。

2) 封隔器坐封。用泵車采用清水或油田污水將油管與套管環(huán)空灌滿，在井口油管懸掛器上端螺紋連接1.5 m油管短節(jié)，然后上提油管懸掛器1.5 m，緩慢下放管柱，觀察作業(yè)車上指重表讀數(shù)，管柱加壓坐封，然后放下油管懸掛器，卸掉1.5 m油管短節(jié)，坐封完成。

3) 下入分層采油和防砂聯(lián)作桿柱。由井口自上而下依次為：28 mm光桿、25 mm抽油桿、22 mm抽油桿、19 mm抽油桿、19 mm拉桿、懸掛泵柱塞。下入速度<30根/h；柱塞進(jìn)入泵筒后，按桿柱上提防沖距0.85 m/1 000 m后完井。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

斜井分層采油與防砂聯(lián)作工藝在13口油井應(yīng)用后，單井日產(chǎn)油量平均增加3.5 t，含水平均下降27.8%。

典型井例：晉XXX-35井，于2014-02實(shí)施補(bǔ)孔分采作業(yè)，補(bǔ)孔40#、41#層；分采要求為上段40#、41#層，10 m3/d；下段110#、111#、112#、115#層，20 m3/d。初期日產(chǎn)液5.9 m3，油4.2 t，含水28%，動(dòng)液面1 762 m；根據(jù)目前生產(chǎn)狀況，要求重新下分采管柱，要求卡下段110#、111#、112#、115#層，與上段40#、41#層合采，下泵要求為日產(chǎn)液30 m3，液面1 500 m。如表1。

表1 晉XXX-35井小層數(shù)據(jù)

晉XXX-35井應(yīng)用“1 787 m×73 mm加厚油管+10 m×?38 mm懸掛泵+353 m×73 mm加厚油管+1.0 m繞絲篩管+286 m×73 mm加厚油管+1.0 m×Y211-114型封隔器+1.5 m帶繞絲篩管的分流控制器+1 m油管扶正器+30 m×73 mm加厚油管+絲堵” 分層采油和防砂聯(lián)作管柱組合，油井單井產(chǎn)量平均增加9.5 t，含水平均下降56.9%。

5 結(jié)論

1) 斜井分層采油和防砂聯(lián)作工藝可達(dá)到油井控制下層產(chǎn)量、保證上層產(chǎn)量，兩層分采同出和防砂的目的，起到控水增油的作用。

2) 進(jìn)行分層采油和防砂聯(lián)作工藝施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按工藝設(shè)計(jì)組配管柱，按工具的下井順序、組配工序認(rèn)真核對(duì)；斜井段管柱施工時(shí)，控制下放速度，才能確保施工一次成功。

3) 3層以上的油井分采同出工藝還需要進(jìn)一步研究完善。