淺談分層注水工藝管柱存在問題及防治措施

李發(fā)旺(長慶油田分公司超低滲透油藏第二項(xiàng)目部 甘肅 慶城 745100)

分層注水工藝是一種常見的采油技術(shù)，在油田開發(fā)中應(yīng)用分層注水技術(shù)可以對(duì)地層能量進(jìn)行補(bǔ)充，并提高低滲透油藏剩余油的采收率[1]。在分層注水中所采用的工藝管柱是影響油田開發(fā)效益的重要因素，因此在實(shí)際工作中要明確工藝管柱存在的問題，并同時(shí)采取一定的防治措施。本文結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)分層注水管柱的相關(guān)問題進(jìn)行了探討，旨在促進(jìn)采油工業(yè)的發(fā)展。

一、分層注水工藝管柱存在的問題

1.封隔器存在的問題

封隔器是分層注水管柱中的重要組成部分，封隔器存在的問題主要包括以下兩種：（1）目前常用的封隔器包括Y 341封隔器及K 344封隔器，在油井注水壓力發(fā)生大幅度波動(dòng)的情況下，就會(huì)導(dǎo)致Y 341封隔器中的膠筒上下蠕動(dòng)，在蠕動(dòng)狀態(tài)下，丁氰橡膠膠筒的塑性增加、彈性減小，因此會(huì)致使膠筒發(fā)生嚴(yán)重磨損現(xiàn)象。K 344封隔器中的膠筒難以承受不同層間巨大的壓差，在層間壓差的剪力作用下膠筒極容易出現(xiàn)破裂問題，當(dāng)膠筒破裂時(shí)其密封性也會(huì)受到影響，并由此導(dǎo)致密封失效及層間竄通。（2）“鎖爪”為目前常見的膠筒坐封鎖緊形式，在鎖爪形式的作用下鎖緊機(jī)構(gòu)后退距可達(dá)2 mm～6 mm，后退距的存在可造成膠筒松弛、密封漏失，甚至可能出現(xiàn)完全解封的不良狀況[2]。此外，在坐封后注水壓差會(huì)導(dǎo)致膠筒肩部凸出間隙，因此密封性能會(huì)降低；當(dāng)膠筒肩部凸出時(shí)還會(huì)導(dǎo)致套筒內(nèi)壁與膠筒之間的接觸力降低，在膠筒無法與套管內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)有效接觸的情況下就會(huì)出現(xiàn)耐壓下降、錯(cuò)封、密封失效、自動(dòng)解封、串封及中途坐封等問題。

2.配水器存在的問題

分層注水工藝管柱中的配水器主要包括偏心配水器及空心配水器兩種，配水器的主要作用在于根據(jù)油井各層段實(shí)際情況注入不同的水量，由于注水量不一致，配水嘴的直徑也不相同。（1）空心配水器的水量發(fā)生變化時(shí)可對(duì)配水嘴性能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致配水嘴出現(xiàn)嚴(yán)重刺壞現(xiàn)象。另外，配水器中的定壓彈簧容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，芯子膠圈也容易發(fā)生滑落問題，在這樣的情況下高速水流可能會(huì)將節(jié)流閥沖出溝槽，并由此導(dǎo)致配水器無法繼續(xù)工作。（2）如在工藝管柱中使用偏心配水器，則當(dāng)管柱因結(jié)垢或腐蝕而導(dǎo)致空間變小時(shí)，堵塞器容易出現(xiàn)無法順利投進(jìn)或撈出的問題[3]。在油井生產(chǎn)中通常將固定水嘴安裝在偏心配水器中，如此一來就會(huì)給水嘴的調(diào)換工作帶來一定的難度，如需要測(cè)量流量及對(duì)堵塞器進(jìn)行反復(fù)投撈等。由于更換水嘴的過程較為復(fù)雜且通常需要作業(yè)人員進(jìn)行高強(qiáng)度勞動(dòng)，因此在配注過程中也容易引起其他問題。

3.其他常見問題

分層注水工藝管柱中存在的其他常見問題包括以下幾種：（1）油管腐蝕及結(jié)垢問題。油管內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象后將會(huì)引起內(nèi)徑變小、配水器及油管堵塞問題，而油管腐蝕后則容易出現(xiàn)穿孔，進(jìn)而引起洗井不通、無法成功打撈及測(cè)試遇阻等問題。（2）管柱蠕動(dòng)。當(dāng)管柱受力情況發(fā)生改變時(shí)，管柱就會(huì)出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致分注失效或解封問題。（3）高溫高壓分層注水問題。在利用分層注水工藝管柱對(duì)高溫高壓且埋深較大的油藏進(jìn)行開采時(shí)，難以保證分層注水的有效性，這主要是因?yàn)樵诟邷馗邏杭奥裆畲蟮挠筒貤l件會(huì)導(dǎo)致管柱承壓能力不斷降低。例如，當(dāng)井深＞4500 m時(shí)，堵塞器難以投勞成功；在高溫高壓條件下需要封隔器的耐壓差為35M Pa～50 M Pa，耐溫150℃，而目前常用的封隔器膠筒的耐壓差及耐溫性能難以滿足長期注水要求。

二、分層注水工藝管柱存在問題的防治措施分析

1.應(yīng)用新型工藝管柱

根據(jù)油田生產(chǎn)實(shí)際情況選用新型工藝管柱是有效解決目前工藝管柱常見問題的有效途徑。在選用新型工藝管柱的過程中應(yīng)注意遵循以下原則：（1）管柱中的膠筒應(yīng)具有較強(qiáng)的抗剪切能力、耐溫性能、耐腐蝕及耐壓能力，同時(shí)在肩部安裝有特殊的保護(hù)裝置，避免肩部凸出時(shí)對(duì)封隔器的密封性能造成影響[4]。（2）當(dāng)工藝管柱坐封后，確保封隔器當(dāng)中的膠筒繼續(xù)受到壓縮作用力，從而使封隔過程不受到工作壓差的影響。（3）鎖緊機(jī)構(gòu)應(yīng)位于封隔器上部，從而有效保護(hù)鎖緊機(jī)構(gòu)，避免鎖緊機(jī)構(gòu)受注水壓力變化或波動(dòng)的影響，從而有效減輕管柱蠕動(dòng)。

2.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

為了解決注水管柱中常見的問題，則可以將新型懸掛分層注水管柱應(yīng)用到油田的實(shí)際生產(chǎn)工作當(dāng)中。（1）懸掛式注水管柱采用了CZK 344-115I I I型封隔器及Y 342型封隔器，采用的配水器為普通空心式配水器及ZJK軌道配水器。Y 342型封隔器與Y 341型封隔器的結(jié)構(gòu)原理相似，與Y 341型封隔器不同的是，Y342型封隔器的解封方式為旋轉(zhuǎn)式，耐溫范圍為120℃～150℃，工作壓力≤35M Pa。此外，CZK 344-115III型封隔器的密封部件分為自密封部件與膨脹密封部件兩個(gè)部分，因此可以實(shí)現(xiàn)雙重密封，在正常工作狀態(tài)下可承受的壓差范圍為15M Pa～30 M Pa。在某油田的25口注水井中應(yīng)用懸掛式注水管柱后，有效注水量增加了35677.3 m3，生產(chǎn)時(shí)間平均為153.8 d；井深為2534.5m～3641.8 m，注水壓力為6 M Pa～14M Pa。

結(jié)束語

綜上所述，分層注水能夠在石油開采過程中起到非常重要的作用，所以應(yīng)從分層注水管柱入手，進(jìn)一步優(yōu)化分層注水工藝。在對(duì)工藝管柱技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的過程中應(yīng)充分重視防治封隔器、配水器中存在的問題，并注意提高管柱的耐腐蝕性及耐壓性。此外，在應(yīng)用注水管柱時(shí)應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，從而為注水的順利實(shí)施提供有利條件。

[1]張國輝,李建軍.技術(shù)開路制度保障大港油田采油三廠實(shí)現(xiàn)注水井調(diào)剖調(diào)驅(qū)降本增效[J].中國石油和化工,2011(5):23.

[2]崔傳智,姜華,段杰宏,楊勇,王建.基于層間均衡驅(qū)替的分層注水井層間合理配注方法[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(5):94-96.

[3]白敬妍.淺析水井多級(jí)細(xì)分與淺調(diào)剖措施在杏九區(qū)西部精細(xì)分層注水試驗(yàn)區(qū)應(yīng)用效果[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014(7):186.

[4]許琳,張春生,耿燕飛,向茜云.分層注水測(cè)試異常井分析——以大慶油田杏北開發(fā)區(qū)為例[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然版),2011,8(6):65-67.