大斜度井高壓分注工藝技術

沈　威，焦明遠，陳　景，楊佰陽，肖誠誠，董軍鋒，司光禮

(河南油田 石油工程技術研究院，河南 南陽 473132)*

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大斜度井高壓分注工藝技術

沈威，焦明遠，陳景，楊佰陽，肖誠誠，董軍鋒，司光禮

(河南油田 石油工程技術研究院，河南 南陽 473132)*

摘要：河南油田進入特高含水期，綜合含水達到96%，儲層油水分布復雜。為提高儲層動用程度，減少無效注水，針對不同區塊、不同井況開展滿足油田精細注水的研究。通過研究大斜度井高壓分注工藝管柱及配套工具，提高了注水管柱的整體耐壓性能，并通過管柱組配將配水器均置于直井段內，投撈測試工藝與直井常規偏心配水的投撈測試工藝配套，解決了大斜度井投撈測試的難題，滿足了精細注水的需要。

關鍵詞：大斜度井；高壓；分注；測試

隨著河南油田進入特高含水期，綜合含水達到96%，儲層油水分布復雜。為提高儲層動用程度，減少無效注水，并針對不同區塊，不同井況開展滿足油田精細注水的研究。但隨著定向井和斜井的不斷增加，受井斜大、注水壓力高等因素的影響，導致斜井高壓分注的分層密封和投撈測試等問題日益突出，難以實現精細細分注水[1-2]。

常規分注工藝技術適用井斜在30°以下(2 000 m以內)，投撈測試成功率90%左右；斜度在30°以上、45°以下、井深2 000 m以內的井，投撈測試成功率50%左右；斜度在45°以上，常規分注工藝投撈測試無法實施，限制了大斜度井的分注。測試斜度在45°以上的井時，受摩擦力的影響，堵塞器常常投撈不到位、試井鋼絲拉斷次數多，需要放壓后投撈調配，反復工作才能實現分注。且隨著注水壓力的不斷提高，在正常的工作制度下難以實現高壓井的投撈測試工藝。

因此，需要開展大斜度井高壓分注工藝技術的研究，滿足油田精細注水開發的需求，為水驅區塊精細調整，實現長期穩產提供技術支持。

1大斜度井高壓分注管柱及配套工具

1.1大斜度井高壓分注管柱

如圖1所示，大斜度井高壓分注管柱由?73 mm油管、?48.3 mm油管、插管密封器、大斜度井注水封隔器、橋式插管分流器、中部配水器、底部配水器、上部配水器、低傷害水力錨、連通閥、篩管、絲堵組成。

圖1　大斜度井高壓分注管柱

1)下入工序。①先下入絲堵+篩管+插管密封器+封隔器+連通閥+封隔器+水力錨+?73 mm油管；②下入底部插管密封小管+?48.3 mm油管+橋式插管分流器；③下入底部配水器+中部配水器+上部配水器+?73 mm油管，至設計位置。

2)工藝過程。①坐封：中間配水器投活嘴，上下配水器投死嘴通過油管打壓坐封；②打開連通閥：升壓超過坐封壓力3～5 MPa后，連通閥打開，管柱與地層連通；③注水：將死嘴堵塞器更換為活嘴堵塞器后，可對3個層位進行注水。

3)工藝特點。通過管柱的組配形成了3個獨立的注水通道，包括上部配水器形成的上部通道，中部配水器及橋式插管分流器形成的中部通道，及底部配水器與插管密封器形成的下部通道。且3個配水器均在直井段內，可以實現管柱直井段內的投撈測試，有效地提高了大斜度井的投撈測試的成功率。通過低傷害水力錨錨定管柱，減少了對套管的損傷，保證了解封的可靠性。

1.2Y341-114型大斜度井注水封隔器

Y341-114型封隔器的結構如圖2所示，主要組成部分包括：反洗機構、密封機構、坐封機構、解封機構。

圖2斜井高壓注水封隔器

由于管柱采用插管結構，?48.26 mm(1.9 英寸)油管(接箍外徑?55.9 mm)需要通過斜井高壓注水封隔器。因此，將封隔器的內通徑設計為?62 mm，為保證封隔器的整體強度，通過減少活塞和膠筒徑向的截面積以增加壁厚。設計有雙極活塞結構，保證坐封能力，并在膠筒的兩端硫化了肩部保護，提高膠筒的耐壓強度[3]。同時設計了壓差式反洗閥，其特點在于與油管連通面的面積大于與套管連通面的面積，因此當油套平衡時，反洗閥仍能順利關閉，即在液柱的壓力下也能順利關閉。

Y341-114型封隔器主要技術參數為：最大外徑 114 mm；最小內徑62 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.3FLQ-114型橋式插管分流器

FLQ-114型橋式插管分流器的結構如圖3所示，主要由提掛短接、密封管、橋式接頭、分流器外管、密封短接組成。

圖3橋式插管分流器

橋式插管分流器是大斜度井高壓分注工藝管柱的核心部件，為大斜度井3層分注管柱提供分流通道，保證了配水器下在直井段或斜度較小的位置。同時，底部的雙層油管與橋式插管分流器的下端進行連接。

設計的橋式插管分流器中心通道與底部配水器形成密封注入最下層，側面的通道與中部配水器形成密封注入中間層。其側面的通道截面積為中部配水器偏孔截面積的4倍，使液體過流時不產生節流壓差。主要技術參數為：最大外徑114 mm；最小內徑28 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.4中部偏心配水器

中部偏心配水器的結構如圖4所示，主要由上接頭、導向體、工作筒主體、下接頭、分流器外管、連接頭等組成。

圖4中部配水器

中部配水器的下接頭與底部配水器連接，形成底部過流通道，注入最下層，分流外管與橋式插管分流器連接，形成中部過流通道，注入第2層。主要技術參數為：最大外徑114 mm；最小內徑46 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.5底部配水器

底部配水器的結構如圖5所示，主要由扶正接頭、止動外管、限位外管、密封插管、堵塞器總成等組成。堵塞器總成由打撈桿、投送接頭、凸輪、防堵塞外管、水嘴、密封接頭等組成。

圖5底部配水器

底部配水器為同心分注配水器，其中心為堵塞器總成。底部配水器的下端密封插管插入橋式插管分流器的中心通道內，形成最下層注水通道。主要技術參數為：最大外徑56 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.6CGMF-90型插管密封器

CGMF-90型插管密封器的結構如圖6所示，主要由限位接頭、外管接頭、密封內管、內管接頭等組成。

圖6CGMF-90型插管密封器

通過插管密封器密封底部的雙層油管環空，將雙層油管分隔為2個獨立的注入通道。插管密封是利用插管上密封元件與工作筒之間形鋼體配合形成的密封方式，具有密封效果好、抗磨損、使用周期長的特點。主要技術參數為：最大外徑90 mm；最小內徑26 mm；工作溫度120 ℃；工作壓差30 MPa。

1.7低傷害水力錨

低傷害水力錨的結構如圖7所示，主要由主體、錨牙、壓板、彈簧組成。

圖7　低傷害水力錨

隨著注水壓力的升高，水力錨的錨牙對套管的損傷逐漸增大，同時增加了斜井解封的風險。設計的低傷害水力錨錨牙外面積S=1 962.5 mm2、內面積S′=1 017.36 mm2，根據pS=p′S′，可以得出當注水壓力提高至30 MPa時，其錨定力相當于普通水力錨15 MPa的錨定力，這樣既減少了對套管的損傷，降低了解封的風險，又保證了管柱的可靠有效。主要技術參數為：最大外徑114 mm；最小內徑50 mm；工作溫度150 ℃；工作壓差30 MPa。

2現場應用

大斜度井高壓分注工藝技術經過室內試驗、中間井試驗、油浸試驗和試驗改進完善后，各項指標達到設計要求，具備現場試驗的條件。為了試驗工具、管柱以及大斜度井高壓分注技術的可靠性、適應性。從2014年開始，先后在雙河、下二門等油田的3口井開展了大斜度井高壓分注工藝現場試驗，按照工藝要求，管柱組配下井過程順利，坐封良好，工藝一次成功率100%。到目前為止，累計增注7 000 m3、控制無效注水4 000 m3，使油層得到很好動用，改善了開發效果，滿足了大斜度井高壓分注的需要。

本文以張1109井為例說明試驗情況(如表1)，張1109井井斜53°，原為籠統注水，采用大斜度井高壓分注工藝管柱后，將三級配水器從置于井深1 900 m的位置，斜度為9°，常規的投撈測試工藝可以滿足三級配水器的投撈調配工作，投撈過程順利，通過分層流量測試，各層均達到配注要求。平均2～3個月將底部配水器的堵塞器撈出，洗井1次，洗井后，反洗閥關閉可靠，封隔器密封良好。該井的分注有效期已達到10個月，截止投稿日期繼續有效。

表1　張1109井試驗數據

3結論

1)大斜度井高壓分注工藝管柱3個配水器均在直井段內，可以實現管柱直井段內的投撈測試，有效地提高了大斜度井的投撈測試的成功率。并在現場應用中取得了良好的效果。

2)大斜度井高壓分注工藝管柱的底部配水器為同心配水器，雖然增加有沉砂通道，但仍然需要定期將底部配水器的堵塞器拔出，進行反洗井，防止機雜、垢等雜質沉積。因此需要進一步的改進管柱，將同心配水器改為偏心配水器。

參考文獻：

[1]張琪.采油工程原理及設計[M].北京：石油大學出版社，2000.

[2]萬仁溥.采油工程手冊[K].北京：石油工業出版社，2000.

[3]羅漢生，余克讓．油田常用封隔器及井下工具手冊[K]．北京：石油工業出版社．1997.

Subsection Injection Technology of High Angle Well

SHEN Wei，JIAO Mingyuan，CHEN Jing，YANG Baiyang，XIAO Chengcheng，DONG Junfeng，SI Guangli

(ResearchInstituteofPetroleumEngineeringandTechnology，HenanOilfield，Nanyang473132China)

Abstract：In the period of higher water contain in Henan Oilfield，the total water contain is up to 96% and its reservoir becomes further complicated.In order to improve reservoir producing extent and reduce ineffective injection，the study of investigation was carried out for precise injection in different blocks and well-conditions.A study of separated layer injection in high angle well using processing strings and matching tools，the pressure performance of full length string was improved.And a water distributor was inter-placed in straight well section and fishing test tech was adopted in combination of regular eccentric water distribution tools and fishing test tech.The difficult problems of fishing in high angle well were solved and the requirement of precise injection was met.

Keywords：high angle well；high pressure；separated layer injection；test

中圖分類號：TE934.1

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.04.022

作者簡介：沈威(1989-)，男，河南南陽人，助工，主要從事機械采油工藝研究，E-mail：105573669@qq.com。

收稿日期：2015-10-15

文章編號：1001-3482(2016)04-0085-03