長慶油田多層分采工藝技術探討

李大建，牛彩云，何 淼，王 百，朱洪征，崔文昊

（1.中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018）

針對多層系疊合油藏開發，為了有效動用各產層產能、提高單井產量，國內外油田主要采用射開多層完井生產。但是由于產層間壓力、配伍性差異因素影響，多層系開采過程中，籠統合采油井層間往往存在一定程度層間干擾矛盾，部分產層產能受到抑制，無法有效發揮，影響了多層系開發效果，單井產量低，為此國內外油田先后提出不同分層采油工藝技術，旨在有效克服層間干擾矛盾，進一步提高單井產量。

調研顯示，目前疊合油藏多層開采常見的分采工藝主要是基于兩層分采，多層分采工藝技術鮮有文獻報道及現場應用實例，在此背景下，結合長慶油田疊合油藏多層開采特征，研究借鑒水平井分段智能找水技術以及水井分層注水工藝技術的基礎上，創新提出了多層分采工藝技術實現方式，進一步完善了分層采油技術系列，為疊合油藏高效多層開發提供了技術儲備。

1 國內外分采工藝技術現狀

國外油田多層系開采技術研究最早在20 世紀30年代已經開展，到20 世紀60～70年代在現場投入試驗應用，具有代表性的是俄羅斯韃靼石油公司、POCHEφTb 石油公司、ЬAШHEφTb 石油公司研發的不同類型兩層分層采油工藝技術。

韃靼石油公司先后研發了單管式、雙管式、分抽泵分層采油工藝[1]，技術原理主要是通過封隔器將生產層系分為兩套相互獨立的采油系統，各采油系統通過不同進液通道進入油管或分抽泵，由抽油泵舉升至地面，其中雙管分采技術對井眼尺寸要求較高（168 mm 尺寸井眼），截至目前已經在西伯利亞大型多層系油田現場應用500 余口井，實現單井平均日增油3.8 t。

POCHEφTb 石油公司開發了一種“電動離心泵+桿式深井泵”分層采油工藝，原理是通過封隔器將上下產層分開，利用“離心泵+桿式泵”組合進行分層采油，2009年試驗應用了12口井，平均單井日增原油9 t。

ЬAШHEφTb 石油公司開發了一種雙泵分層采油工藝。工藝原理：上下油層利用封隔器進行分開，由兩個上下串聯的桿式泵分別對上下產層生產，可以實現分采混出、分采合出兩種方式，試驗井單井日增液2.2 m3，主要適應168 mm 井眼油井分層采油。

國內油田分層采油工藝技術研究時間相對較晚，只是在近10年才開展了現場應用研究，主要應用于大慶油田、勝利油田、吉林油田、中原油田、長慶油田等，具有代表性是分采泵、定壓配產器、比例泵兩層分采工藝技術[1]，其中長慶油田防氣式分采泵兩層分采工藝現場應用60 余口井，試驗井單井日均增油達到0.45 噸以上[2]。

2 多層系疊合油藏開發對分采工藝技術的要求

長慶油田侏羅系、三疊系油藏縱向上發育多套含油層系，部分疊合區塊投產油井射開多層、籠統合采，統計顯示，目前射開層位最多已達到5 層；由于儲層非均質性、隔夾層不連續導致注水開發過程中層間干擾矛盾的存在，分層注水井對應油井開展分層控制、分層開采，最大程度消除層間干擾矛盾，改善注采對應關系，已成為多層合采油井進一步提高單井產量的重要技術手段。從目前水井分層注水情況來看，為了有效動用各產層（層系或小層）產能，水井分注逐漸轉向精細化分層注水，分注級數逐漸增加，目前水井分注主要以二級、三級分注為主，最高分注技術已達到六級，隨著分注工藝技術的不斷進步完善，油田整體分注級數無疑將持續增加。但目前分注井對應油井分采仍局限于兩層分采，主要以防氣分采泵為主的分采技術，目前分采技術已無法滿足長慶油田多層系疊合油藏多層開發的技術要求，多層分采技術急需研究攻克。

3 多層分采工藝技術探討

相對于兩層分采工藝技術，多層分采工藝方式的實現需要解決兩個問題：一是分層控制的實現方式，二是多級封隔器坐封、解封。

針對問題一，研發、提出了預置式、遙控式井下分采工具。

圖2 遙控分采控制器分采管柱及實物圖

預置式井下分采工具：橋式分采器，其結構（見圖1）。橋式分采器與分采管柱一起下入井內預定位置，各產層之間由封隔器分隔為相互獨立的采油系統，通過分采器閥球作用建立產層產液與油管內腔一種單向通道，橋式分采器對應產層產液通過分采器側向進液通道、閥球進入到油管內，其余橋式分采器對應產層產液首先以同樣的方式進入油管后，然后分別通過不同級分采器環空通道進入抽油泵下油管內，然后由抽油泵舉升至地面，完成多層分采過程，由于橋式分采器閥球單向流動作用，避免了各產層之間因壓力差異導致層間相互干擾，各產層產能得到有效發揮。該種分采工具下入井內預定位置后開關狀態固定，無法改變，所以不能夠根據各產層供液、含水情況進行及時合理調整，對于產層含水差異明顯的油井分采，尚不能夠發揮分采的最優效果（不提液情況下實現最大程度增油），在此背景下，研發形成一種遙控式井下分采工具[3,4]。遙控式井下分采工具：遙控分采控制器（見圖2）。

遙控分采控制器隨分采管柱下入井內預定位置后，分采管柱可以采用丟手、或非丟手的形式，分采管柱通過封隔器將分采層位依次隔開，形成相互獨立的采油系統，各產層產液通過分采控制器側向進液控制閥進入油管，其側向進液通道同樣為單流通道，可有效消除層間壓力差異產生的層間干擾。同時，可以依據產層分層測試資料，通過井口微電腦控制打壓的方式（見圖2），遙控控制井下分采控制器側向進液控制閥開關狀態，靈活實現控制閥處于最大導通狀態、最小導通狀態、次大導通狀態、關閉狀態，及時關閉水淹層，合理發揮高產能產層，從而實現分采，有效發揮各產層產能，最大程度提高單井產量。

多層分采技術的實現需要解決的第二個問題就是多級封隔器坐封、解封問題。傳統兩層分采只需要一級封隔器，選擇空間大，主要采用Y211、Y221 型封隔器，如何實現多級封隔器坐封、解封，主要是借鑒了水井多級分層注水工藝、水平井多段找水工藝技術配套使用的Y341（逐級解封）、Y344（見圖3）、Y441、Y445（丟手管柱使用）封隔器[5,6]，通過井口油管打壓的形式實現井下多級封隔器同時坐封，井口打壓或上提管柱的形式實現解封，從而實現多層分采管柱多級封隔器的坐封、解封問題。

4 結論與認識

（1）多層分采工藝技術是多層系疊合油藏實現高效多層開發的技術前提，是水井精細分層注水條件下，實現油水井注采分層控制、改善注采對應關系的重要技術手段。

（2）在分析多層分采工藝技術實現前提條件基礎上，提出了預置式、遙控式兩種多層分采工藝技術實現方式、分采原理及配套工具，理論上完全能夠實現多層分采技術要求，進一步完善了分層采油技術系列，為疊合油藏高效多層開發提供了新的技術儲備。

圖3 Y344 封隔器結構示意圖

［1］李大建，牛彩云，何淼，等.幾種分層采油工藝在長慶油田的適應性分析［J］.石油地質與工程，2011，25（6）：124-126.

［2］李大建，牛彩云，何淼，等.防氣式分采泵分層采油技術在長慶油田的應用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：68-69.

［3］王金忠，肖國華，陳雷，等.水平井分段遙控分采技術與應用［J］.石油機械，2011，39（2）：66-68.

［4］張紹東，古光明，李蓉，等.不動管柱換層采油工藝技術與應用［J］.石油機械，2002，30（4）：36-37.

［5］于九政，陳偉，等.多級分注井封隔器研制與應用［J］.石油礦場機械，2012，41（11）：66-68.

［6］呂億明，王百，等.水平井找水測試一體化工藝技術［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：93-95.