橋式分采器的研制與應用

李大建 甘慶明 牛彩云 呂億明 王 百 朱洪征

（1.長慶油田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）

長慶油田縱向含油層系多，部分層系局部疊合，為有效解決多層系開發過程中籠統合采油井層間干擾矛盾，最大程度發揮各層產能，提高多層系開發效果，近年來開展了分采工藝技術試驗，形成了防氣式分采泵兩層分采主體技術，現場試驗78口井，分采增油有效率73.6%，累計增油6 817.7 t，平均單井日增油達到0.58 t/d，有效解決了兩層合采油井層間干擾矛盾，但對于油井三層及三層以上多層分采，該技術卻無能為力。

關于油井三層及多層分采，國內外油田也沒有相對成熟技術應用實例，大慶油田在水井精細分層注水前提條件下，通過分層測試了解掌握油層各產層壓力、產能情況，研究形成了油井分層配產工藝技術：采用封隔器將產層有效封隔，各產層對應設置配產器，環空下入測控儀，對配產器進行操控調節，實現對各層合理配產，降低層間干擾矛盾，抑制高含水產層產液，實現控液增油、提高單井產量的目的，該技術已在現場取得一定應用效果。相對于大慶油田以直井為主開發，長慶油田多層系開發區塊主要以叢式井組定向井開發，以上提到的分層配產工藝在長慶油田技術適應性有待提高；同時，多層系開發油井動態監測顯示，多數油井由于儲層滲透率較低，非均質性強，地層能量補充滯后，且層間壓力差異較大，部分產層甚至出現地層能量虧空、發生倒灌現象，所以區別于大慶油田分層配產，長慶油田油井三層及多層分采的主要目標是最大程度發揮各層產能來降低層間干擾矛盾，實現提高單井產量的目的。

為實現長慶油田多層系開發油井三層分采，在分析、借鑒防氣式分采泵兩層分采技術基礎上［1-4］，提出了三層分采技術思路，研發了橋式分采器，設計了橋式分采器三層分采工藝管柱，2013年在長慶油田首次成功開展了三層分采試驗，取得良好分采效果。

1 橋式分采器

針對長慶油田多層開采油井，分采配套裝置必須具備以下功能：產層產液單向過流進入油管、油管內各產層產液多級過流進入抽油泵、產層間實現有效封隔以消除層間干擾。為實現以上目的，提出了“層間封隔器封隔、產層產液單流閥式單向過流、層間橋式過流”橋式分采器技術思路，設計了橋式分采器。

橋式分采器設置側向進液通道、單流閥球、排液孔，建立產層產液由油套環空到油管之間單向油流通道；設置過橋通道，建立上下產層產液在油管內的橋式過流通道，各產層產液最終在油管內匯合，由抽油泵舉升至地面（圖1）。其中導向閥罩對閥球導向作用，避免一定傾斜條件下閥球旁落、漏失，側向過流通道出液孔設計為側開，有效防止油管內贓物對閥球的堵塞，上下接頭分別通過絲扣與油管連接。

圖1 橋式分采器

2 橋式分采器三層分采管柱

根據橋式分采器結構特征，設計了“橋式分采器+Y211封隔器+Y111封隔器+普通管式抽油泵”三層分采工藝技術管柱（圖2），主要分采技術原理是：利用Y211封隔器、Y111封隔器將開采層位分隔為3個相互獨立的供液（采油）系統，各產層對應配置橋式分采器，產層產液由橋式分采器側向進液通道流經排液孔進入油管內，油管內各層產液通過分采器橋式過流通道、抽油泵固定閥進入泵筒，由抽油泵舉升至地面。

施工步驟：首先對分采試驗井進行通洗井作業，確保井筒干凈；然后按照油層中深、井眼軌跡、套管接箍等數據設計封隔器坐封位置、抽油泵泵掛、井口坐封預留高度，分采管柱由下向上通過油管依次連接油管絲堵+橋式分采器+Y211封隔器+橋式分采器+Y111封隔器+橋式分采器+普通管式抽油泵，分采管柱下井后，進行管柱坐封；最后油管柱內下入抽油桿完井上抽，實現油井三層分層采油。

在抽油泵上沖程舉升過程中，抽油泵以下油管內均處于低壓環境，各產層產液能夠在較低的流動壓力下打開分采器單向閥球進入到油管；油管與油套環空之間液體由于分采器單向球閥作用，只能進入油管，而油管內液體無法回流油套環空，能夠有效防止低壓、能量虧空產層發生流體倒灌現象；各產層間封隔器有效封隔，有效消除了層間干擾問題，實現了各產層協調均衡產液，釋放了低壓產層產能。

圖2 橋式分采器三層分采管柱結構

3 技術特點

（1）橋式分采器通過配套不同類型封隔器、普通抽油泵可以實現“一機、一桿、一泵”條件下油井三層分采。

（2）橋式分采器結構簡單，適應性強，加工成本低，可延長分采井檢泵周期，促進分采技術的規模推廣應用。

（3）配套應用液壓式封隔器、桿式抽油泵，可實現油井3層以上多層分采。

（4）由于分采器工具尺寸小（外徑110 mm，長度560 mm），能夠滿足小層間距（≥5 m）油井分采。

（5）橋式分采器閥球扶正結構實現了定向井或較大井斜角條件下分層采油。

（6）配套普通抽油泵，依據油井產量情況，泵徑、抽油泵類型（防砂、防氣）選擇空間大，適合在低產油井開展分采。

4 現場應用

2013年8月10日成功在旗7-22井上開展了橋式分采器分層采油工藝現場試驗，分采后高含水層得到有效抑制，含水量由分采前43.1 %下降到分采后11.6%，日產液由4.37 m3/d提高到5.35 m3/d，日增油1.95 t（圖3）；2013年10月，在柳125-22井上再次開展了現場試驗，分采后平均日增液2.72 m3，日增油1.42 t，取得了良好的三層分采效果（圖4）。

5 結論與認識

（1）在分采泵分采技術原理基礎上，結合長慶油田多層系開發油井儲層、井況特征，提出了三層分采技術思路，研制了橋式分采器等配套分采工具，形成橋式分采器三層分采技術。

圖3 旗7-22井分層采油曲線

圖4 柳125-22井分層采油曲線

（2）橋式分采器三層分采技術現場試驗表明，油井通過三層分采能夠有效消除層間干擾矛盾，釋放被抑制產層潛能，實現了提高單井產量的目的。

（3）橋式分采器結構簡單、尺寸小，從分采成本、技術適應性能方面，有助于促進技術的現場規模應用。

［1］ 劉玉文.遼河油田稠油分層采油技術［J］.石油鉆采工藝，2008，25（S0）：85-86.

［2］ 郭偉，于振東.兩層分采同步抽油技術研究與應用［J］.石油鉆采工藝，2001，23（1）：60-62.

［3］ 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.

［4］ 李大建，牛彩云，何淼，等.幾種分層采油工藝技術在長慶油田的適應性分析［J］.石油地質與工程，2011，25（6）：124-127.