水平井分段防砂采油工藝技術(shù)

陳曉斌 曹 鵬 李文森

水平井分段防砂采油工藝技術(shù)

陳曉斌 曹 鵬 李文森

本文主要針對水平井分段開采的現(xiàn)狀，詳細介紹了水平井分段防砂開采工藝管柱的管柱結(jié)構(gòu)、工作原理和工藝特點。從現(xiàn)場實施來看：水平井分段防砂開采工藝管柱已得到比較廣泛的應(yīng)用，至今已在勝利、江蘇、大港等油田應(yīng)用12井次，累計增油50000多t，取得了不錯的效果。

前言

水平井技術(shù)是國內(nèi)新興的采油工藝技術(shù)，它可以增大泄油面積，減小滲流阻力，大幅度提高單井產(chǎn)量。目前，水平井在國內(nèi)油田得到了比較廣泛的應(yīng)用，至今國內(nèi)油田已有水平井5000余口，對油田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到了很大作用。在水平井開采過程中，往往遇到由于地質(zhì)儲層分布的非均質(zhì)性而引起水平段間滲透率、孔隙度等油層物性發(fā)生較大變化；或者水平井為雙臺階式分布的兩層結(jié)構(gòu)使水平井呈現(xiàn)開采的不協(xié)調(diào)；或者由于油井生產(chǎn)一段時間后，受底水或邊底水的影響，油井含水上升，常規(guī)技術(shù)無法有效控水，影響了水平井的開發(fā)效果；或者對于一個較長的水平井段，為了使它能夠更經(jīng)濟地開采，均需要對水平井段進行分段開采，來保證水平井開采的效率。

水平井分段防砂開采工藝管柱

管柱結(jié)構(gòu)

水平井分段防砂開采工藝管柱主要由頂部封隔器、濾砂系統(tǒng)、中間封隔器、套管、控制開關(guān)和導向絲堵等部分組成（見圖1）。

圖1 水平井分段防砂開采工藝管柱結(jié)構(gòu)圖

⑴分段封隔器：該分段封隔器由頂部封隔器和中間封隔器兩部分組成。頂部封隔器主要實現(xiàn)工藝管柱的懸掛和密封作用；中間封隔器實現(xiàn)段間的封隔密封作用。

⑵雙層結(jié)構(gòu)濾砂管：雙層結(jié)構(gòu)濾砂管由內(nèi)、外兩層組成。外層可分成不銹鋼金屬氈、繞絲和帶孔基管三部分，金屬氈由不同尺寸、不同比例的金屬絲按一定要求加工而成，通過繞絲把它纏繞在帶孔基管上，金屬氈外部再套上鋼管，其作用防止地層砂的逸出；內(nèi)層是一外徑73mm的油管，位于中心位置，與隔壁環(huán)及外層形成采油內(nèi)腔。金屬氈的擋砂精度可以根據(jù)地層砂的粒度中值和防砂的要求來設(shè)計配置，以適應(yīng)各種出砂地層，表1、表2分別為不銹鋼金屬氈濾砂管的技術(shù)參數(shù)和性能指標。

⑶井下控制開關(guān)：井下控制開關(guān)主要由控制開關(guān)主體、密封體、流道和上接頭四部分組成（見圖2）。由上接頭和雙層濾砂管內(nèi)管對接，密封體和濾砂管外管內(nèi)壁密封接合。流體從濾砂管內(nèi)腔經(jīng)控制開關(guān)流道進入控制開關(guān)主體。控制開關(guān)主體內(nèi)部設(shè)置有電磁靈敏元件，控制開關(guān)的閉合。電磁靈敏元件可以從地面發(fā)射信號遙控操縱。該控制開關(guān)工作溫度120℃，工作壓力40MPa，地下液流環(huán)境下可使用1000余次，連續(xù)工作時間2年。

表1 不銹鋼金屬氈濾砂管技術(shù)參數(shù)表

表2 不銹鋼金屬氈濾砂管性能指標

表3 水平井分段防砂開采實施情況

圖2 井下控制開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖1-控制開關(guān)主體；2-密封體；3-流道；4-上接頭

工作原理

把分段管柱下到設(shè)計位置，從油管內(nèi)打壓使兩級或多級封隔器座封，待多級封隔器座封完畢，再繼續(xù)憋壓直至頂部封隔器丟手，從而實現(xiàn)油井防砂完井程序。開采過程中，可以通過地面控制器把下段控制開關(guān)打開，下段儲層流體經(jīng)濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進入控制開關(guān)實現(xiàn)下段油層試油。待下段試油結(jié)束，關(guān)掉下段控制開關(guān)，再打開上段控制開關(guān)，儲層流體經(jīng)濾砂管充分過濾后流入濾砂管夾壁腔，并由此通道進入控制開關(guān)實現(xiàn)上段油層試油，待上段試油結(jié)束后，亦關(guān)掉上段油層，依此方式實現(xiàn)多段油層的試油。分析試油結(jié)果，決定開采方案，開采哪段打開哪段開關(guān)，從而實現(xiàn)水平井的智能化開采。

技術(shù)參數(shù)

適用套管：156～166mm；

封隔器剛體最大外徑：150mm；

打撈頭內(nèi)徑：62mm；

座封壓力：12～15MPa；

丟手壓力：18～20MPa。

應(yīng)用效果分析

水平井實施分段開采在油田已得到了大部分采油廠的認同，并在現(xiàn)場得到了初步的應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。例如L2-P8井在2010年3月完鉆，因鉆開下部高壓水層，需進行卡水作業(yè)。3次擠灰封堵，均驗封不合格。在2014年3月28日下入水平井分段工藝管柱，一次作業(yè)成功。丟手壓力22MPa，全井驗封20MPa，穩(wěn)壓10min，壓力不降。完井后生產(chǎn)日產(chǎn)油12t，含水73%，效果明顯。X151-P1井施工前日產(chǎn)液179m3，日產(chǎn)油5.4t含水高達97%，采用封上采下的工藝措施后，日產(chǎn)液121m3，日產(chǎn)油82t，收到了良好的增油降水效果。表3是部分水平井實施分段防砂開采情況。

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2016.06.002