分注分采井下工具及配套工藝技術探究

于勐

（中油遼河油田公司燃氣集團公司，遼寧 盤錦 124010）

1 稠油注蒸汽開采配套工具研究

1.1 注蒸汽封隔器

1.1.1 K331熱采封隔器。K331熱采封隔器是一種靠注汽溫度座封的自封式熱采封隔器。注汽結束溫度下降后，上提管柱自動解封。目前已形成適用于各種常規(guī)套管井的系列工具，主要用于稠油蒸汽吞吐井中的稠油注蒸汽工藝。

封隔器密封腔內灌入膨脹藥劑，當溫度升高時，膨脹藥劑漲開膨脹筒及膠筒，實現密封。其結構如圖所示：

圖1-1 K331熱采封隔器

1.1.2 Y331熱力式封隔器。Y331熱力式封隔器主要是用于分層注蒸汽井的一種封隔器。該封隔器是通過熱力使化學藥劑膨脹推動液缸壓縮密封件使封隔器密封。注汽結束溫度下降后，上提管柱自動解封。目前已形成適用于各種常規(guī)套管井的系列工具，其結構如圖所示：

圖1-2 Y331熱力式封隔器

1.1.3 QK361多級長效汽驅密封器。QK361多級長效汽驅密封器適用于蒸汽驅及SAGD間歇注汽井，可以長期注入蒸汽的一種封隔器。多級長效汽驅密封器在結構上主要由中心管、多級膨脹腔、液體擴張劑、支撐隔環(huán)等四部分組成。該密封器采用多腔體密封，同時支撐環(huán)在高溫和擠壓作用下變形，加強了多級長效密封器的密封效果和使用壽命。采取上提泄壓的方式解封，減少解封負荷。該密封器由于采用全金屬密封，并采用獨特的軟金屬密封填充，因此密封效果更好更長效。

1.2 注汽控制裝置配套工具研究

遼河稠油大多為互層狀油藏，針對這類油藏常采用分層配注汽的辦法來提高油藏的動用程度。在分層配注汽過程中需要應用注汽控制裝置來控制各層的配注汽量。針對不同注蒸汽技術研發(fā)了四種注汽控制裝置。

1.2.1 分層定量注汽閥。在分層定量注汽工藝中，需要先對一部分單元強制注汽，達到注汽量后封閉該注汽單元，改注另一單元。由于各注汽單元的注汽量是固定的，不需要通過機械的或孔道的大小去控制或調整，理論上注汽量不存在誤差，因此稱其為分層定量注汽。在這一過程中分層定量注汽閥起到控制蒸汽流向的作用。注汽閥的原始狀態(tài)為一個流道開啟，另一個流道關閉。在需要改變注汽流道時，投入鋼球堵住原開啟流道，在蒸汽壓力的作用下滑套被啟動，打開原關閉流道。目前已形成適用于各種常規(guī)套管井的系列工具。

圖1-3 分層定量注汽閥

2 稠油注蒸汽開采配套技術研究

2.1 蒸汽吞吐注蒸汽開采配套技術研究

2.1.1 分層配汽工藝技術：（1）概況。針對油層動用程度低，部分油層未動用是蒸汽吞吐階段主要問題，研制開發(fā)了分層配注汽工藝技術，通過該項技術的實施來改進注汽井的注汽方式，調整吸汽剖面，改善注汽效果。分層配汽技術適用于油層滲透率錯綜復雜且符合射孔完井、油層井段固井質量合格、套管無重大變形、吸汽剖面資料比較明顯的油井。在同一井段內將油層分成二至三個以上的油層單元，一次注汽中同時對其進行分層配汽，并根據各油層或各組油層的不同特性進行定量配汽。這樣就實現了細分層注汽的目的，同時也就大大平衡了油層縱向吸汽不均的矛盾。（2）技術原理。分層配汽技術根據油層井段內各小層的物性數據、傳熱特性、管柱的結構尺寸以及配汽參數，利用分層配汽計算軟件優(yōu)化設計各油層合理的蒸汽注入量，并設計相應油層的配汽器，依靠配汽嘴的大小來調解各油層的蒸汽分配量，它與分注封隔器一起構成分注管柱，按油層的實際動用情況定量配汽，使高滲透層的吸汽量受到有效、定量的限制，中、低滲透層的吸汽量得到定量的分配，這就大大平衡了油層縱向吸汽不均的矛盾，提高了油層的動用程度。該技術實現一次注汽過程同時對兩個或兩個以上的油層單元進行注汽，消除了各油層單元的燜井時間差問題。（3）技術特點：a.Y331熱力式封隔器在注汽溫度壓力（溫度不小于230℃）條件下，利用蒸汽的熱能自動座封。該封隔器整體上采用無卡瓦無級壓縮型式，同時具有體積小，重量輕，操作簡單的特點。當溫度降至封隔器工作溫度以下時，解封機構運動，完成解封動作，上提注汽管柱即可。b.在配汽器中設計均勻配汽結構，包括對翼形渦流混流器和氣動式噴管。使流經配汽器的汽液混合物，依靠壓力梯度的改變，調整汽、液分布，使汽液兩相均勻混合注入地層，提高了注入油層的蒸汽質量。c.分注管柱耐溫350℃，耐壓17Mpa,不動管柱有效期達到半年。（4）應用情況及效果評價。該技術在遼河油田的歡采、特油公司、金馬油田等地應用100余井次，施工成功率98%，有效率98%，增油1.5萬噸。采用分層配注汽工藝技術后，一次注汽管柱可以同時配注多個油層，節(jié)省了作業(yè)費用；層間差異造成的油井縱向吸汽不均的現象得到明顯的改善，增加了油層的動用程度，提高了油井的產能，使稠油油藏的注汽開發(fā)方案更趨于合理。對于多層稠油油藏中的蒸汽吞吐開采，提高了稠油井的蒸汽吞吐效果和油藏的階段采收率。

2.1.2 分層定量注汽工藝技術：（1）概況。分層定量注汽工藝的特點是強制注汽，先注一部分單元，達到注汽量后封閉原注汽單元，改注另一單元。由于各注汽單元的注汽量是固定的，不需要通過機械的或孔道的大小去控制或調整，理論上注汽量不存在誤差，因此稱其為分層定量注汽。（2）技術原理。該工藝管柱適用于經多輪注汽后開發(fā)層系需要調整為由上到下或由下到上的調補層井以及具有正韻律油藏條件（即高滲透率段位于油層底部，經多輪吞吐后，下部動用程度遠遠好于上部，進一步開發(fā)的重點為上部油層）的油井。分層定量注汽管柱是通過分注閥先注一個單元，達到注汽量后再投球封閉該注汽通道，注另一個單元。由于該工藝方式各注汽單元的注汽量是固定的，不需要通過機械的或孔道的大小去控制或調整，理論上注汽量不存在誤差，因此稱其為分層定量注汽。該工藝的工藝管柱包括分層定量注汽I型管柱和分層定量注汽II型管柱兩種。分層定量注汽工藝技術主要適用于如下地質條件：a.調補層井：從開發(fā)的角度來說，開發(fā)層位的選擇原則是由下到上，因此調補層位（即主力層位）多位于上部注汽單元。b.正韻律的油藏條件：即高滲透率段位于油層底部，經多輪吞吐后，下部動用程度遠遠好于上部，進一步開發(fā)的重點為上部油層。定量注汽II型是針對主力油層位于上部的油藏條件而設計的，其目的是合理調整上、下注汽單元的注汽時序及燜井時間，達到最理想的分注效果。定量注汽I型與II型所適應的油藏條件相反，它們的配套使用對于調整稠油開采中后期層間矛盾，充分利用注入蒸汽的熱能，改善吸汽剖面，最終提高油藏動用程度發(fā)揮了作用。（3）技術特點。分層定量注汽I型管柱是針對主力油層位于下部的油藏條件而設計的，其目的是合理調整上、下注汽單元的注汽時序及燜井時間，達到最理想的分注效果。分層定量注汽II型管柱與分層定量注汽I型管柱所適應的油藏條件相反，II型管柱適用于主力油層位于上部的油藏。分層定量注汽I型管柱與分層定量注汽II型管柱的配套使用對于調整稠油開采中后期層間矛盾，充分利用注入蒸汽的熱能，改善吸汽剖面，最終提高油藏動用程度發(fā)揮了作用。該管柱的優(yōu)點在于結構簡單，上、下閥間的關閉、開啟同步進行，施工簡單，投球時不用停注。封隔器密封可靠，解封容易。（4）應用情況及效果評價。目前該技術在遼河油田累計現場實施1000余井次，增油10萬余噸，施工成功率達到100%，取得了很好的經濟效益。從現場應用情況來看，封隔器密封后，套管不起壓，解封順利，沒有任何卡井情況發(fā)生。上、下分層注汽閥啟動正常，實現了選注上、后注下的工藝過程，可靠性強，可以對適應這種工藝條件的分注井推廣應用。

分層定量注汽I型管柱

層定量注汽II型管柱

結論

該系列技術在遼河油田的歡采、特油公司、金馬油田等地應用100余井次，施工成功率98%，有效率98%。采用分注分采工藝技術后，一次注汽管柱可以同時配注多個油層，節(jié)省了作業(yè)費用；層間差異造成的油井縱向吸汽不均的現象得到明顯的改善，增加了油層的動用程度，提高了油井的產能，使稠油油藏的注汽開發(fā)方案更趨于合理。對于多層稠油油藏中的蒸汽吞吐開采，提高了稠油井的蒸汽吞吐效果和油藏的階段采收率。

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[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.8.

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