牛心坨油田分層注水配套工藝改進與完善

徐鳳廷

（中油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧盤錦124011）①

牛心坨油田分層注水配套工藝改進與完善

徐鳳廷

（中油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧盤錦124011）①

牛心坨油田油藏埋藏深，油品為高凝稠油，目前主要分注工藝為油套分注和雙管分注，存在封隔器穩定性差、雙管無法實施洗井、高壓井管柱彎曲及出砂結垢井管柱堵塞等問題，影響了注水開發效果。針對上述問題，加強了分層注水工藝的改進和完善，研制了更為穩定的可洗井封隔器，研發了可洗井雙管分注管柱和高壓井平衡注水管柱，設計了出砂井防堵注水管柱。通過上述配套工藝的形成，牛心坨油田分層注水穩定性得到明顯提高，為區塊的高效注水開發提供了技術支持。

分層注水；洗井；封隔器；雙管分注管柱

牛心坨油田位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡北端，主要開采目的層為第三系沙河街組四段牛心坨油層和太古界潛山油層，油層平均埋深1 350～2 400 m，油層厚度130～135 m，區塊原油物性差，屬于高凝稠油，目前采取注水開發模式。但受油品、井深限制，偏心配水技術投撈測試難度較大，目前仍然以地面定量的分注方式為主，主要為油套分注和雙管分注2種工藝。

油套分注工藝主要由井下封隔器、單向水力錨、定壓開關等組成，上層注水通過油套環形空間注入，下層注水是通過油管注入。地面雙管多級分注技術主要由雙層油管與2個封隔器、高壓分流器及插入管組成，上層注水是通過油套環形空間注入，下層注水是從油管注入，中間油層通過雙層油管環形空間注入。

1 存在的問題

隨著注水開發的不斷推進，注水的精細化要求越來越高，細分注水井次也逐漸增多，近幾年分注率呈快速上升態勢，但在生產中也逐漸暴露出如下問題，影響了分層注水開發效果。

1） 可洗封隔器反洗閥開啟不穩定 為提高注水精細化水平，減少井筒注水污染，2008年以來在區塊開始實施可洗井分層注水工藝，但在正常注水過程中，反洗閥出現自動開啟問題，導致層間連通，無法實現真正意義的分注；在洗井過程中，有時反洗閥開啟不順，致使洗井失敗。

2） 雙管分注管柱無法實施洗井 目前的雙管分注工藝中的高壓配水器為簡單的滑套結構，為實現正常注水，需要插入管將其壓開后打開中層注水通道，此時節流功能已經失去，而配套使用的可洗井封隔器需要一定的壓差，才能使洗井后開啟的反洗閥關閉，以此實現層間的有效封隔。但因配水器不具備節流功能，因此洗井后封隔器無法恢復密封，使雙管分注管柱無法洗井。

3） 出砂結垢井分注管柱易堵塞 定壓開關主要用于封隔器坐封和反洗閥的關閉，同時也是正常注水時的水流通道，其結構為滑套式，球座位于滑套下部10 cm處，一旦水井返吐砂或管柱內有污物回落到球座上，滑套將不能上行，導致注水通道被堵，從而被迫進行返工。另外，由于長期注水水質不合格等問題導致注水管柱腐蝕結垢嚴重，水井測試時儀器下行將垢片刮落也會導致注水管柱堵塞。

4） 高壓差井管柱易發生蠕動彎曲 受地質開發要求，部分井采取了單注下層的工藝，另外受油層非均質影響，部分井下部壓力明顯高于下層，層間壓差最高達到了25 MPa，在注水過程中封隔器上下受力不均，底部承受更大的液柱推力，致使封隔器向上移動，迫使注水管柱發生彎曲，最終導致分注工藝的失效。

2 工藝改進與完善

為了更好地解決分注井存在的問題，對目前分注工藝進行了深入的剖析，明確了各種分注工具、工藝的優缺點，找出了問題存在的原因和解決辦法。

2.1 Y341型可洗井封隔器

在反洗閥空腔內增加了鎖壓和泄壓結構，提高反洗閥的抗壓差能力和開啟可靠性。當水井開注時，隨著注水壓力的升高，注入水一部分從鎖壓機構進入反洗閥空腔內，使反洗閥徹底關閉，解決了反洗閥關閉不嚴和抗壓差低的問題；在洗井時，水井停注后放壓，反洗閥鎖壓腔內的壓力比管柱內壓力高而從泄壓裝置釋放掉，從而降低了反洗閥開啟壓力，提高了反洗閥開啟成功率。另外，在原反洗閥結構的基礎上增加了反洗閥密封段長度，提高反洗閥的密封效果，如圖1。

圖1 改進后的Y341型可洗井封隔器

2.2 雙管分注可洗井高壓分流配水器

在高壓分流配水器上添加了反洗節流閥，該閥主要是利用面積差實現開啟與關閉。當洗井時，反洗閥外側的作用力大于內側作用力，反洗閥開啟，洗井液順利進入高壓分流配水器，實現了洗井。當洗井結束后，從高壓分流配水器給中層注水，注入水對反洗閥產生推動作用，反洗閥壓縮彈簧，從而產生節流作用，使高壓分流配水器上部的Y341型可洗井封隔器的反洗閥能夠順利關閉，如圖2。

圖2 改進后高壓分流配水器結構

2.3 定壓開關防堵結構

通過對現有管柱的剖析，發現管柱堵塞的主要原因是定壓開關和球座之間距離過短，砂及垢片容易沉積堵塞；另外，注水管柱下端無防砂篩管，水井洗井、停注驗封時地層砂進入管柱也會堵塞管柱。因此針對水井出砂井多、出砂量大的情況，本著簡單、實用、靈活的設計理念，將定壓開關的滑套和球座拆為2個部分，在兩者之間連接油管，油管連接的數量可根據出砂嚴重性調節，在管柱最下端連接激光割縫篩管。該改進方案的實施有效地解決了定壓開關易堵的難題。改進的防堵分層注水管柱結構如圖3。

圖3 防堵分層注水管柱

2.4 涂層油管防腐技術

針對普通注水管柱易腐蝕結垢，長期注水后水垢在球座堆積造成管柱堵塞，導致注水工藝失效的問題，研究應用涂層油管替代普通油管，使用改性間苯酚環氧-聚砜納米防腐漆作為新的涂層材料。室內試驗在100℃的堿水中浸泡48 h未見起泡和脫落，防腐防垢效果較好，使用后可有效延長注水井檢管周期并提高分注井洗井成功率。

2.5 高壓差平衡注水管柱

根據力學平衡原理，采用雙封隔器進行上下壓力平衡，并使用水力錨固定扶正上部管柱，達到進一步防止管竄的目的。同時，在兩封隔器之間還采用了洗井器來實現下部封隔器坐封和連通洗井通道，從而使該平衡注水管柱既實現了平衡層間注水壓差，又實現了洗井2種功能。如圖4。

圖4 平衡注水管柱

3 應用效果評價

2012年以來，分注配套技術共實施96井次，其中Y341型可洗井封隔器實施46井次、高壓分流配水器實施8井次、定壓開關實施20井次、平衡注水管柱實施2井次、防腐涂層油管20井次。通過對分注配套技術的應用，區塊分注合格率從60.0%提高到目前的86.8%，分注洗井成功率從20%提高到84.6%，解決了分注管柱易堵的問題，實現了層間高壓差井的有效分注，取得了良好的經濟效益。

4 結論

1） 分注配套技術解決了分注井生產中出現的洗井成功率低、高壓差井分注管柱彎曲和多管三段分注井無法洗井等難題，為注水區塊穩步開發提供了新的技術支持。

2） 分注配套技術的現場應用表明，5項技術能夠滿足現場的需要。下一步將加大改進后技術的推廣力度，以達到提高水井分注合格率和洗井成功率的目的。

3） 繼續推進分注配套技術研究，查找生產中存在的各種問題，利用科研手段解決生產中暴露出來的實際問題，為區塊穩油上產提供更有力的技術保障。

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Improvement and Perfection of Separate Layer Water Injection in Niuxintuo Oilfield

XU Feng-ting
（Shuguang Oil Production Plant，Liaohe Oilfield Company，Panjin 124011，China）

Niuxintuo oilfield reservoir is buried deep and its production is of high density.The water injection technique uses the ground control separate layer water injection string.Due to the production of heavy oil，the serious sand production and high formation pressure，the water injection strings failure frequently，such as packer invalidation，tubing bending and blockage of the strings.These problems impact the effects of water-flood development.According to the above problems，since 2011 they strengthened the study of layered water injection technology，a more stable but the well-flushing packer was developed，forming the well-flushing layered water injection string，the high pressure injection string，and preventing clogging injection string，etc.Through the form of the matching technology，the stability of layered water injection string for Niuxintuo oilfield is improved to ensure the high-efficiency of water-flood for the block.

separate layer water injection；well cleanout；packer；layered water injection string

TE934.4

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.023

1001-3482（2014）07-0087-03

2014-01-11

徐鳳廷（1965-），男，遼寧凌源人，高級工程師，博士，主要從事油氣田開發管理工作，E-mail：xft7523888＠163.com。