地面控制多級分注裝置結(jié)構(gòu)及在深井中的應用

宋祖廠，劉 揚，蓋旭波，李 倩，杜京蔚，狄 宏，杜樹勛

（1.大港油田公司a.采油工藝研究院；b.采油五廠；c.石油工程研究院，天津300280；2.大港油田公司采油二廠，黃驊061103） ①

地面控制多級分注裝置結(jié)構(gòu)及在深井中的應用

宋祖廠1a，劉 揚1a，蓋旭波1a，李 倩1a，杜京蔚1b，狄 宏1c，杜樹勛2

（1.大港油田公司a.采油工藝研究院；b.采油五廠；c.石油工程研究院，天津300280；2.大港油田公司采油二廠，黃驊061103）①

大港南部油田含油層系多，層間矛盾突出。為提高注水開發(fā)效果和低滲油藏的動用程度，先后開展了插入式地面分注工藝技術(shù)和同心雙管分注工藝技術(shù)先導試驗，并在南部油田應用了5口井，均取得了良好的分注效果。現(xiàn)場試驗證明，采用地面多級分注技術(shù)能夠有效解決井深、注水壓力高、油稠、結(jié)垢以及投撈測配難度大的工藝難題，提高分注技術(shù)水平。

分層注水；深井；井口裝置；管柱

大港南部油田主力區(qū)塊目前已進入注水開發(fā)中后期，且屬于多層系、復雜斷塊油藏，層間吸水差異大，矛盾突出，實施分注技術(shù)已成為油田開發(fā)中解決層間矛盾、實施有效注水、提高采收率和水驅(qū)動用儲量的主要手段［1－3］。

南部油田油層埋藏深，注水壓力高，注水水質(zhì)不達標，井筒腐蝕結(jié)垢嚴重，投撈測配煩瑣，遇阻、掉、遇卡現(xiàn)象頻繁，周期長且成功率低。多年來，分注工藝全部采用1級2段地面油套分注，無法實現(xiàn)套保，造成套損、套變嚴重，大修幾率高，管柱有效期短，剩余油潛力不能充分有效挖掘，難以滿足油田開發(fā)對各層段精細配水的需要，導致南部油田分注技術(shù)水平和其他油田相比仍有較大差距。

為實現(xiàn)多級分注，近幾年多次開展偏心分注技術(shù)試驗［4］，由于井深、壓力高、腐蝕結(jié)垢等問題，投撈測配難度大，一直沒有取得理想的效果。為此開展了插入式地面分注工藝技術(shù)和同心雙管新分注工藝技術(shù)研究與試驗，并取得顯著效果。

1 插入式地面分注工藝技術(shù)

1.1 技術(shù)原理及特點

利用Y111、Y211型封隔器將油套環(huán)空注水層段分為3段，油管內(nèi)部下入空心桿，在油管下部利用油管密封器將油管和空心桿環(huán)空密封，注入水經(jīng)井口分配器分別進入油套環(huán)空、油桿環(huán)空以及空心桿內(nèi)，從而實現(xiàn)2級3段地面分層注水的目的。

該分注工藝技術(shù)適應性強，具有3個特點。

1） 地面控制水量，可以根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)水量。2） 結(jié)構(gòu)簡單可靠，施工方便，便于管理。

3） 可以節(jié)省因投、撈作業(yè)失誤而造成的重復作業(yè)費用，封隔器驗封方便。

1.2 系統(tǒng)組成

1） 井口裝置 結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 插入式地面分注井口裝置

2） 管柱 結(jié)構(gòu)如圖2所示。配套工具主要包括Y111型封隔器、注入短節(jié)、Y211型封隔器、空心桿、油管和油管密封器等。

圖2 插入式地面分注管柱結(jié)構(gòu)及配套工具

表1 空心桿技術(shù)參數(shù)

1.3 空心桿技術(shù)參數(shù)（如表1）

2 同心雙管分注技術(shù)

大港油區(qū)小集油田的井深、注水壓力高，且管柱腐蝕結(jié)垢嚴重，需實施套管保護工藝。采用插入式地面分注工藝技術(shù)，由于空心桿強度受限，只適用于井深＜2 000m的中淺井，無法在小集等油田應用。為此，開展了同心雙管分注技術(shù)的研究與試驗，并于2010年底在小集油田成功開展了現(xiàn)場先導試驗，一次成功率100%。該技術(shù)有效地解決了南部地區(qū)由于油稠、結(jié)垢，井筒分注投撈測配難度大的工藝難題，從而提高了南部分注配套技術(shù)水平。

2.1 技術(shù)原理

主要包括專用的同心雙管地面配注裝置及相配套的注水工藝管柱，同心雙管地面配注裝置控制每層的注入量，同時通過流量表測得每個層的注水量，壓力表與閘板閥相配合可以檢驗井下封隔器的密封狀況。該技術(shù)采用地面控制水量，調(diào)節(jié)方便，且避免了投撈作業(yè)，適用于高溫、高壓的深斜井。

2.2 系統(tǒng)組成

1） 井口裝置裝置 結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 同心雙管分注井口裝置

2） 管柱 在外層油管內(nèi)插入中心油管，形成油套環(huán)空、油管環(huán)空、小油管內(nèi)腔3個注水通道，通過地面配注實現(xiàn)一級二段套保分注或二級三段分注。配套工具主要包括高溫高壓封隔器、配注器總成、插入密封管、滑套、篩管以及絲堵等，如圖4所示。

圖4 同心雙管分注管柱結(jié)構(gòu)及配套工具

2.3 技術(shù)參數(shù)

1） 同心雙管地面配注井口裝置 工作壓力有35MPa和25MPa 2種。

2） 同心雙管注水工藝管柱 參數(shù)如表2所示。

表2 同心雙管注水工藝管柱技術(shù)參數(shù)

2.4 管柱組合優(yōu)化計算

采用同心管分層注水管柱注水時，由于日注水量大，注入水在同心管內(nèi)、外管流動將會產(chǎn)生水力摩阻壓降，此摩阻損失的大小將直接影響到同心管分層注水管柱是否能滿足注水開采方案的要求。因此水力摩阻計算對于注水方案編制和管柱優(yōu)化組合具有重要意義。理論計算得到的小油管水力摩阻、油管環(huán)空水力摩阻和油管環(huán)空局部水力摩阻數(shù)據(jù)如表3所示［5－6］。

表3 同心雙管管柱組合時水力摩阻計算結(jié)果

3 現(xiàn)場應用及效果分析

地面多級分注技術(shù)自2001年在南部油田試驗以來，已成功完成5口井的現(xiàn)場應用，最大井深3 000m，單井最大注水壓力23MPa，分注合格率達到100%。現(xiàn)場試驗表明，地面分注技術(shù)較為成熟，各項參數(shù)均能達到設計要求，且水量調(diào)配方便，避免了投撈測配作業(yè)。

3.1 插入式地面分注工藝技術(shù)

在官5－10－1井開展了二級三段插入式分注技術(shù)先導試驗，效果顯著。由于管柱腐蝕結(jié)垢等因素影響，目前空心桿已經(jīng)注不進水，而且已使用約10 a，正常檢管難度較大。

3.2 同心雙管分注技術(shù)

截止到2011－07，同心雙管分注技術(shù)已在小集油田完成了小10－15、小13－19、小新15－8－3和小新11－13共4口井試驗，井深＞3 000m。目前注水均正常，如表4所示。

表4 小集油田同心雙管注水井分注數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1） 地面分注技術(shù)把測調(diào)工序放在地面，操作方便，分注合格率高，成功解決了南部油田投撈測配成功率低的難題。

2） 插入式地面分注工藝技術(shù)已在現(xiàn)場成功應用，取得了南部油田2級3段多級分注技術(shù)突破，解決了南部油田不宜投撈井的地面多級分注或1級2段套保分注難題，但適用于中淺井。

3） 現(xiàn)場試驗表明，同心雙管分注技術(shù)適用于高溫、高壓的深井，能有效解決南部地區(qū)由于井深、注水壓力高、油稠、結(jié)垢等工藝難題，提高南部油田分注技術(shù)配套水平。

［1］ 劉 揚，晏明晴，杜樹勛，等.井下壓控開關(guān)配水技術(shù)在大港南部油田的試驗［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，4（23）：97－98.

［2］ 蓋旭波，王興偉，李占軍，等.G6封隔器工作原理及應用［J］.鉆采工藝，2002，4（25）：91－92.

［3］ 宋祖廠，蓋旭波，劉 揚，等.HRP液壓封隔器性能參數(shù)數(shù)值模擬研究［J］.石油機械，2011，5（39）：41－44.

［4］ 孫桂玲，竇守進，關(guān) 巍，等.雙通路偏心分注技術(shù)適應性改進與試驗［J］.石油礦場機械，2010，39（7）：34－36.

［5］ Alex Sas－Jaworsky，troy D Reed.一種改進的預測連續(xù)油管環(huán)空摩阻壓降的計算方法［J］.張和茂，譯.新疆石油科技信息，1999（1）：22－29.

［6］ 袁恩熙.工程流體力學［M］.石油工業(yè)出版社，1986.

Application and Structure of Multistage Separated Injection Equipment of Surface Control

SONG Zu－chang1a，LIU Yang1a，GAI Xu－bo1a，LI Qian1a，DU Jing－wei1b，DI Hong1c，DU Shu－xun2
（1.a.Oil Production Technology Research Institute；b.The 5th Oil Production Plant；c.Petroleum Engineering Research Institute，Dagang Oilfield Company，Tianjin300280，China；2.The 2nd Oil Production Plant，Dagang Oilfield Company，Huanghua061103，China）

The reservoirs in Dagang south oilfield is multi－layer and conflict between layers.In order to improve injection efficiency and production degree of low permeability reservoir，and realize multistage separate injection，the plug－in surface separated injection technology and concentric dual－barrel separated injection technology were developed and applied in five wells in south－oilfield，which proved that the pilot test was effective.The results of test showed that the matching technical level of separated injection was improved and some difficult technology problems of deep well，high injection pressure，condensed oil，scaling and great difficulty of pulling and running for water injection allocation can be solved using the surface multistage separated injection technology.

separate layer water injection；deep well；wellhead equipment；pipe string

1001－3482（2012）02－0073－05

TE934.107

B

2011－09－02

大港油田公司科技攻關(guān)項目（20110204）

宋祖廠（1982－），男，河南鹿邑人，碩士，2009年畢業(yè)于中國石油大學（華東）材料學專業(yè)，現(xiàn)從事分注工藝設計、井下工具及計算機輔助設計與數(shù)值模擬計算方面的工作，E－mail：songzuchang＠163.com。