同心双管分防分注技术研究

同心双管分防分注技术研究

王明

中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司海洋试修工程部， 山东东营 257000

摘要：胜利海上油田自开发以来，累计生产近60年，开发区块普遍含水高达90%，全面进入高含水、高采出程度阶段，开发存在诸多问题，地层非均质性强、油藏开发“三大矛盾”突出，开发难度越来越大，常规测调工艺存在仪器遇阻等问题，无法满足现场开发需求。开发的同心双管分防分注工艺，无需后期测试，直接由地面控制配注量，极大幅度降低现场生产成本，现场应用效果良好，具备广阔应用前景。

关键词：海上油田; 高含水；同心双管；降本增效；

胜利海上油田经过高强度开发后，普遍进入高含水阶段，油藏埋层深、举升液面低、地层矿化度高， 油藏非均质性强，开发难度越来越大、开发效果越来越差。

疏松砂岩油藏开发，分布广，储量大，是上产主阵地，但是，开发也存在一定技术难度：地层易出砂，需要完井前做好防砂工艺，延长工艺使用寿命、从而降低维护成本；二是满足开发工艺尽量满足油藏地质配产配注指标，做好井网注采平衡。

针对现场生产需求，开展了同心双管分防分注技术研究，形成了适于疏松砂岩油藏的一体化开发工艺，实现了高含水海上油田的低成本开发配套技术，现场试验推广后取得良好应用效果。

1 单管分注技术

单管分注技术，可以实现有效分层，但是更换水嘴需要钢丝投捞或者液力投捞。这种工艺存在一定限制：滩浅海区域受船舶、气候影响大，冬季冰封期和夏季季风期，无法开展施工，影响油藏开发效果；二是管柱结垢严重，测试仪器下入遇阻故障频发，无法满足开发生产参数调整。

针对上述生产技术难题，现场急需开发配套新型生产工艺，满足现场长效、安全开发目标。同心双管分防分注工艺，可以通过井口闸门分别控制注水井各地层的注入量，后期无需测调，节省测试费用及工作量，提高现场维护管理可操作性。

图1 单管分注工艺管柱示意图

2 同心双管分防分注工艺

传统同心双管如图2所示，在井筒内下入内外两套油管，外管先下入、内管后下入。外管上，设置有液控封隔器、注水筛管和密封筒灯，内管管柱则布置有密封插管，由外管上的液控封隔器实现油层分隔，外管注水通道最终通向上层、内管注水通向下层，工艺满足2个油层的注入开发。

图2单管分注工艺管柱示意图

在滩浅海地区的疏松砂岩油藏，需要先期分层防砂，后期下入同心双管完井管柱。设计的管柱如图3所示。分层防砂管柱由防砂管柱顶部封隔器、分层封隔器及油管锚、滤砂管等组成，在油层段完成坐封、丢手，实现可靠地层可靠防砂，有效期满足现场长期生产需求。分注外管管柱，主要工具有液控封隔器、分流配水器、环空安全封隔器等，注水内管则由密封插管及油管柱组成，完井内外管实现内外管可靠密封、封隔，外管注入通道实现上层注入、内管则注入地层下层，内外管分别实现井口地面控制流量，无需后期测试，节省大量测试工作量。

环空安全阀用来连接内外两层注水管柱，实现注水环空的开启与紧急情况下的自动关闭，起到防止井喷或溢流的作用。

分流配水器用来达到井下流体分流的目的，内层流体经过由封隔器密封的注水管柱从分流配水器中心通过，外层流体在注水压差的作用下打开注水通道，从外层通过，内外两层流体的流量由井口控制。

井下安装注水安全阀，注水安全阀为单流阀，液体只能从管柱流向地层，安全阀中的大小两个密封球体在不到1MPa的注水压差下即可实现注水，没有注水压差单流阀即自动关闭，防止液体逆流。

在注水管柱中包括两个大小通径的液控封隔器，上部的大通径液控封隔器和防砂管内的液控封隔器。液控封隔器的作用是在液压的控制下实现地层环空的密封，同时可以控制解封，实现全井筒洗井。

在管柱中还包括井下管柱补偿器，补偿器可以实现管柱的密封伸缩，可以保证双管的精确协调性，防止设计或施工中管柱的轻度移位或伸缩产生的偏差。

图3 同心双管分防分注工艺管柱示意图

同心双管分防分注工艺具有以下技术特点：

（1）分层注水量在井口控制，操作方便、调配精确；

（2）采用液控封隔器与密封插头实现分层，可靠性更高；

（3）可以实现全井筒大排量洗井；

（4）防砂管柱结构不变。

3 室内试验及现场应用

为验证工艺管柱核心工具性能，开展了室内试验，进行了相应的性能测试，各项试验表明，设计的工具性能满足现场应用，能够做到安全、可靠生产。

环空安全阀的主要实验项目包括阀板开启压力、工作压力、室内稳压能力和反向密封压力，以确定环空安全阀是否符合现场应用的要求。

对环空安全阀的实验过程在井下安全阀检测实验室进行，如上图11所示安装好仪器，将环空安全阀下端用丝堵密封，从液控管线加压，测试安全阀阀板开启压力。然后将安全阀两端压差增加到工作压力25MPa，在室内稳压30天，测试安全阀两侧压降。最后将液压系统泄压，将安全阀两侧反向加压，测试其反向密封压力。改变不同压力及参数，重复上述过程。

图4  环空安全阀实验图及测试性能曲线

如图5所示，将两套YK344封隔器用筛管首尾连接，液控系统用1/4in液控管线连接后，置于90mm套管短节内，从液控管线加压，首先打开控制阀，使封隔器座封，并保持液控系统压力稳定，从油管内用清水打压验封。试压30分钟后泄掉验封压力后，再泄掉液控系统压力，观察胶筒恢复情况及封隔器解封情况。保持液控系统座封压力50以上天，再次重复以上操作，验证封隔器各项性能变化情况。

图5 液控封隔器室内试验装置连接示意图

在现场开展了多井次的推广应用，年均推广20余井次，取得良好应用效果，具备广阔市场前景。以某井为例，开展同心双管分防分注工艺后，上层注入100m3/d、注入压力为6MPa，下层注入57m3/d、注入压力为2.3MPa，分层效果显著。

图6 现场应用井例生产数据

4 结语

伴随高含水、高矿化度，海上油田开发相对技术难度更大，最大限度降低开发成本是各开发单位的首要问题，常规单管配注工艺后期测试存在一定技术限制，不能满足现场生产需求，配套开发的同心双管分防分注工艺，通过井口闸门控制各层注入量，无需后期下入仪器测试，有效解决现阶段单管分注工艺的问题、降低油田企业生产成本，推广应用效益显著，为实现油田延寿、长效、低成本开发，提供有力技术支撑，为其他油田提供借鉴和参考。

参考文献

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通讯作者：王明（1980—），男， 山东东营人，本科，研究方向：采油工艺技术研究与应用。