水平井實時測控精細分層采油工藝技術

摘要：針對目前水驅區(qū)塊多層油井面臨水淹、水竄、底水錐進的跡象和油田精細精確分層注水、分層采油的需要，研制了一套適合海上多層采油井精確控制各層流量的工藝管柱。整套工藝管柱包括液控分層開關為核心的液控管線穿越系列工具，主要包括側過線纜錨定器、液控封隔器、液控分層開關、多路控制器、液控安全接頭以及其他輔助工具等。該分層采油工藝管柱利用安裝在管柱中的流量、壓力傳感器等儀器測量的參數，不斷地進行生產優(yōu)化，通過地面控制井下分層開關或滑套，對油層進行選擇性開采的控制系統(tǒng)。在現場3井次的應用效果表明，水平井實時測控分層采油工藝具有很好的智能效果，為油水井進行精細精確分層采注提供了一個指導方向，具有較高的推廣應用價值。

關鍵詞：水平井 精細 測控 分層 采油工藝

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0079-02

隨著埕島油田注水工作的全面深入和提液強度的增加，目前整個區(qū)塊已進入中高含水階段，層間矛盾將更加突出。隨著含水上升，埕島油田館陶組油藏的出砂將日趨嚴重，井下機采系統(tǒng)工作條件變壞，故障率增加，免修期縮短，同時還給集輸系統(tǒng)造成更大壓力，這與油田精細精確分層注水、分層采油的目標是背道而馳的，更是高速強采提高油井采收率的短命海上平臺的嚴重挑戰(zhàn)。因此如何加強對油井的監(jiān)測，強化油層管理，有效提高各砂層組的采收率、提高開發(fā)效率是我們亟待解決的課題。為此，筆者所在課題組對海上水平井實時測試并實時控制各油水層采收率技術方面進行了研究，研制了一套適合海上多層采油水平井精確控制各層流量的工藝管柱，經過現場試驗應用，取得了理想效果。

1 技術分析

1.1 工藝原理

水平井實時測控精細分層采油工藝管柱下在斜井或水平井油層井段套管內（圖1），是利用多管穿越封隔器，結合測試裝置和液控開關實現各油層流量控制開采的一種技術。該管柱設計了穿越液控管線的系列特種工具：多管穿越封隔器實現對各油層的分隔，同時為液控開關和測試裝置的線纜提供穿越通道；側過線纜的機械錨對管柱進行錨定，同時也為控制開關和測試裝置的線纜提供穿越通道。各層對應的測試裝置可以對正在生產的層位進行壓力和流量測試，液控開關實現對該油層生產通道的開啟和關閉。

1.2 施工工藝

水平井實時測控精細分層采油工藝主要包括選井原則、井筒準備、下測控采管柱等。

1.2.1 選井原則

（1）油層間距大于3m的直井、斜井或水平井；（2）油層分段開采層數≤3；（3）分層段套管未嚴重變形。

1.2.2 井筒準備

首先起出原井采油管柱，然后進行通井、刮管和洗井作業(yè)。

通井：下通井管柱帶通井規(guī)通井至井底。刮管：起出后，下套管刮管器至人工井底，在封隔器坐封位置上下5m處，反復刮削3～5次；洗井：洗井液徹底洗井2周以上，洗出井內污物及雜質，至替出液干凈為止。這樣可防止套變等現象，便于管柱的下入和有效坐封。

1.2.3 下測控采管柱

按設計要求，測控采管柱組成由下到上依次為：絲堵+扶正器+液控開關+測試裝置+多管穿越封隔器+油管+液控開關+測試裝置+多管穿越封隔器+油管+液控開關+測試裝置+多路控制器+扶正器+安全接頭+側過線纜錨定器+電泵+扶正器+油管（圖1）。測控采管柱下入要求操作平緩，各級封隔器及測量、控制管線的安裝牢固嚴密，下放緩慢，防止損壞膠筒，擠壓管線變形或斷裂。

1.2.4 坐封坐錨

封隔器坐封：測控采管柱下到設計位置后，在地面通過換位液控管線對多路控制器打壓使油路通向最下方的多管穿越封隔器液缸，再對打壓液控管線加壓10、16和20MPa，各穩(wěn)壓5min，確保該封隔器坐封良好。接著通過換位液控管線對多路控制器打壓使油路通向上方的多管穿越封隔器液缸，再對打壓液控管線加壓10、16和20MPa，各穩(wěn)壓5min，同樣確保該封隔器坐封良好。液控開關關閉：封隔器坐封后，在地面通過換位液控管線對多路控制器打壓使油路分別通向各油層液控開關，再對打壓液控管線加壓8、12和16MPa，各穩(wěn)壓5min，確保各液控開關可靠關閉。側過線纜錨定器錨定套管：各油層液控開關都關閉后，油管內加壓8、10和12MPa，各穩(wěn)壓5min，確保側過線纜錨定器錨定套管內壁。

1.2.5 測試與控制

井口各種設備安裝好后，地面計算機系統(tǒng)通過光纜接收井下各油層測試裝置的溫度、壓力和流量信號，系統(tǒng)判斷分析后，發(fā)出信號給地面控制裝置控制換位液控管線加壓，使多路控制器中油路換位至需要控制的油層液控開關，對打壓液控管線卸壓或加壓之一定壓力，控制該液控開關通道大小，實現油層開采流量精確控制。

1.2.6 施工注意事項

①必須按設計提前準備好井下工具、測試系統(tǒng)和控制裝置，不合格的器材堅決不上現場。②起下管柱要平穩(wěn)，每根油管均要安裝液控管線保護器，確保液控管線和光纜在井下安全。③封隔器坐封位置避開套管接箍，管柱坐封坐錨后嚴禁上提，以防損壞套管內壁和封隔器解封。

1.3 技術特點

該精細分層采油工藝管柱中多孔穿越封隔器、側過線纜液壓油管錨、多管穿越井口密封器等工具的應用保障了該工藝管柱在大斜段、水平段的成功坐封和密封；配套的多路控制器既減輕了液控管線數量，又能保證封隔器和液控開關的功能使用。所有配套工具井下耐溫160℃，耐壓50MPa，整體系統(tǒng)無故障運行時間≥2年。適應目前大多數直井、斜井、水平井精細分層開采需求。

2 實施井例

2009年，我們課題組在某油田GO-x-x井實施應用了該項實時測控精細分采工藝技術。

2.1 井例基本數據

該井套管下深1497.51m，內徑157.08m，采油井段1354.9～1374.2m，為3層，層間距為12.5m、53.1m，油層基本不出砂，套管無變形，滿足選井要求。

2.2 施工設計及要求

根據甲方要求，對該井實施封上層，對下兩油層進行實時測控分層采油工藝設計，完井施工設計管柱如圖2。其中重點施工要求設計如下：

2.2.1 通井：調整井架對正井口，下油管帶外徑152mm通井刮管一體化工具通井至1400m，大排量反洗井至出口潔凈，起出通井刮管管柱。執(zhí)行標準《通井、刮削套管作業(yè)規(guī)程》SY/T5587.5-93。

2.2.2 刮管：用7in刮管器刮至井底，在1280～1290m井段、1340～1350m井段、1370～1390m井段反復刮屑5次。洗井2周，至返出液目測干凈為止。

2.2.3 下生產完井管柱：按完井管柱設計圖配好管柱，平穩(wěn)下入（速度不大于10根/h），將液控管線與液控開關、封隔器連接，將傳感器與光纜連接，液控管線和光纜隨油管柱一同下入，利用橡膠保護器做好光纜和管線的固定。液控管線及光纜穿越封隔器，接懸掛器，管線從套管側翼閘門穿出，安裝井口穿越器。

2.3 實施效果

該井應用該工藝技術后，及時測出了兩油層段的壓力、流量和溫度等參數，通過地面液控設備對油層液控開關進行控制，有效實現了該井兩油層的平衡開采，取得了顯著經濟效益。此后，在該油田某區(qū)塊其他2口水平井進行了實時測控分層采油工藝現場應用，均成功開采出原來不能經濟開采的儲量，有效率達100%，實現了預期效果。同時為這3口井各油層的實時測量并即時調節(jié)開采量的控制提供了地面設備，初步取得了智能開發(fā)平衡開采的目標。該工藝的成功實施為多油層水平井精細開發(fā)，平衡開采各層系提供了一條有效路徑。

3 結語

（1）水平井精細分層采油工藝技術的實踐證明，該技術可以更好了解油藏及油藏內的油、氣、水流，控制不同油層，進行優(yōu)化開采，減少采出水流或氣流，降低生產的無效電耗、水處理費用以及注水費用，改善區(qū)塊注水開發(fā)效果。（2）可以控制不同油層產量或控制分支井，從而減少井網的布井數目，利于減少地面設備及其操作費用。（3）免去卡水、換層或層間調整、生產測試等作業(yè)費用，在海上油田的應用效益就更加明顯。

參考文獻

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