投球分層注水工藝模擬試驗

鄭亮（遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

投球分層注水工藝模擬試驗

鄭亮（遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

研制了可視化的投球分層注水模擬實驗裝置。利用該裝置研究了多層不同吸水量剖面工況下調剖球的運動狀態和封堵規律。并通過試驗，驗證了多層不同吸水量剖面工況下，調剖球的運動狀態、封堵效果與剖面吸水流量占比、目標層深度等因素具有重大相關性，其中剖面吸水流量占比是首要影響因素，目標層吸水流量占比大于60%時，投球工藝效果普遍較好。

投球；分層注水；模擬；試驗

投球分層注水工藝是一種新型的分注調剖工藝。該工藝針對工具無法下入、層內矛盾無法解決的特殊注水井，通過井口或井內投球，利用調堵球選擇性封堵炮眼，實現注水層間剖面的調整，提高細分注水效果。該具有施工工藝簡單、工作量小、費用低、不污染地層環境等優點，在遼河油田普遍存在的大斜度井、套損（變）井、出砂嚴重井，以及夾層發育不良或超薄隔層油藏具有廣闊的應用前景。筆者研制了可視化的投球分層注水模擬實驗裝置。本文利用該裝置研究了多層不同吸水量剖面工況下調剖球的運動狀態和封堵規律。

1 模擬試驗系統研制

根據投球分層注水工藝技術原理與試驗需求，自主研制了投球分層注水模擬實驗裝置。該裝置模擬管柱采用高強度有機玻璃制成，在管壁螺旋分布直徑圓洞模擬射孔套管，高強度有機玻璃管連接三個出水口模擬吸水地層。通過調節主閥門及節流閥門的大小來控制干線排量，通過與有機玻璃管連接的3個回路閥門來控制回水量大小，通過流量計觀測干線及各回路流量。在投球閥門控制的三通處進行投球操作。該裝置模擬多層不同吸水量剖面工況下投球分層注水工藝，具有投球運動、封堵狀態直觀可視，注水流量、剖面吸水量動態可調，實驗數據實時可測的特點。

2 模擬試驗方法與效果評價方法

2.1 多層不同吸水量剖面工況的模擬方法

在實際工況下，多層剖面的不同吸的現象是由地層壓力，油層孔隙率等多種因素綜合作用的結果。為了在試驗中模擬多層不同吸水量剖面的工況，通過對閥門的調節流量的原理進行了分析。管道中的流體流經閥門時，其流動參數可以由流體力學的公式求解。由于閥口為薄壁孔口，其流量公式可以由伯努利方程推導得出：

式中：q為流經閥口的流量；C為常量；A（x）為閥門的過流斷面面積；Δp為閥口兩端的壓力差。

因此，采用地層吸水量特性閥門調節的模擬方法可以實現模擬多層不同吸水量剖面工況，解決了多層不同吸水量剖面工況的模擬技術難題。

2.2 模擬試驗效果評價方法

在投球分層注水模擬試驗中，試驗效果的科學評價是關鍵所在。根據實驗裝置的特點和工藝原理，采用直觀定性評價和流量及流量占比變化定量評價相結合的方法，分析評價分注調剖工藝模擬試驗效果。

2.2.1 直觀定性評價

利用實驗裝置透明可視的特點，將試驗效果描述為封堵、部分封堵或未封堵。根據各層封堵孔數判斷封堵效果。

2.2.2 流量及流量占比變化定量評價

設定評價參數L和β，L為注水流量；β為單層分注流量占比，單位為%。以第一層為例：

L=L1前-L1后其中L為第一層流量變化，L1前與L1后為第一層投球前后單層流量

β1前=L1前/L前其β1前為第一層投球前單層分注流量占比，L前為投球前注水總流量

β1后=L1后/L后其β1后為第一層投球后單層分注流量占比，L后為投球后注水總流量

通過比較投球前后L（注水流量）與β（單層分注流量占比）的變化來評價投球分注調剖工藝模擬試驗效果。

3 試驗結果與分析

多層不同吸水量剖面工況下，調剖球的運動狀態、封堵效果與剖面吸水流量占比、注水流量、目標層深度等因素具有重大相關性。下圖為同一注水流量下，投球前后流量占比變化情況。實驗結果表明，注水流量2.5m3/h，初始流量占比為7：2：1；投球后，流量占比為4：2.9：3.1投球有效封堵高吸水層，達到了投球目的。

4 結語

4.1 試驗表明，投球分層注水工藝可有效實現多層不同吸水量剖面工況下選擇性注水層間剖面的調整，提高細分注水效果。

4.2 剖面吸水流量占比是首要影響因素，目標層吸水流量占比大于60%時，投球工藝效果普遍較好。

4.3 在目標剖面吸水流量占比較小時，注水流量和目標層深度共同決定了投球工藝效果。目標層在底部時，注水量大，投球效果較好；目標層在頂部時，注水量小，投球效果較好。