CB11區注水分注工藝研究

秦永輝

摘 要：注水井管柱受封隔器漏失、反洗閥漏失、配水器故障的影響，其分層注水功能受到影響，層段合格率較低。通過研制應用壓縮式封隔器，有效縮短封隔器的泄壓時間；將反洗閥由坐球式改為側開式，降低了反洗閥的故障發生率；推廣應用軟錨定防蠕動密閉自鎖封隔器解決了常規擴張式封隔器停注時的層竄問題。經過上述改進措施，水井井下工具故障率由31.6%降低至6.6%；層段合格率由63.3%提升到了90%。

關鍵詞：海上油田、注水井、分注工藝、測調一體化

埕島油田CB11區是埕島海上油田最早投入開發的區塊，該區塊先后經歷了天然能量開發階段、注水開發階段、綜合調整階段三個階段，目前采油方式是水驅。注水工藝的可靠性是水驅開發的重要因素。本文通過研究影響水井有效性的影響因素，分析油管、封隔器、配水器、反洗閥等井下工具的有效性及對管柱壽命的影響，找出非地質方面的影響層段合格率的主要影響，制定針對性的措施，提升分層注水井層段合格率。

一、CB11區水井現狀

CB11井區22口注水井，按分注管柱類型液控測調一體管柱17口，同心雙管4口，籠統注水1口。按注水層段分：不分層段1口，分二段注水井10口，分三段注水井11口。

CB11井區22口注水井主要采用了常壓空心配水管柱結構，采用液控分層注水技術。配水器中內置可以調節的水嘴，通過地面控制的測調儀實現分層水量測試和調節，可以實現分層注水量的邊測邊調。海上油田含油層系多、膠結疏松，易出砂，注水井多為定向井，井斜大，測試投撈難度大，作業成本高[1]。通過大通徑分層防砂技術可防止油層吐砂，通過液控方式可根據需求人為控制封隔器的坐封解封，同時加大了反洗通道，提高反洗效果。應用最大井斜達到56.2°，分層注水井段最長達351m，實現了海上油田的有效分層注水開發，已成為海上油田的主導分層注水工藝技術。

二、注水井存在問題

CB11井區22口注水井管柱平均下井時間519天，對比海上注水井管柱836天，少317天。即每年對22口油井來說作業頻次比平均的生產周期多0.8口，說明該區塊水井的工況相對平均水平還有差距。水井故障的主內有封隔器漏失6口，反洗閥漏失4口，配水器漏失3口。因水井故障或不明確原因的洗井不通7口，無法測調的5口。

①封隔器漏失。封隔器漏失的表現有膠筒失效、腐蝕、洗井活塞漏失等。原因有管柱蠕動造成封隔器解封、膠筒損壞失效，膠筒老化失效；洗井活塞密封件脫離洗井座。

②反洗閥漏失。原因分析：結垢、地層出砂、機械雜質沉積、腐蝕造成堵塞，以及水質不達標導致閥座腐蝕損壞[2]。

③配水器故障。失效形式：膠圈刺壞、注水閥刺損、彈簧斷裂、芯子、堵塞器撈不出、投不到位。

三、技術改進措施

針對注水井故障多發的封隔器、配水器、反洗閥等井下工具分別開展技術調研，改進井下工藝，提升分層注水的可靠性，提升分層注水合格率。

1）液控封隔器改進

封隔器主要用于注水井細分注水實現反洗井，與配水器、洗井底部閥及尾管（篩管）配套組成分層配水管柱下入井后，靠尾管支撐在人工井底。

2013年以前，海上普遍應用液控擴張封隔器，其基本原理是利用液壓油向液控管線及封隔器膠筒加壓，使膠筒脹大，封隔油套環形空間，當卸掉液控管線及膠筒壓力后，膠筒依靠自身反彈力收回解封.液控擴張封隔器初始坐封壓力0.4-0.6MPa，該類封隔器膠筒回縮時間在6小時以上，對平臺組織洗井和施工來講需要長地施工準備時間；同時還可能存在膠筒疲勞，不能正常回收，造成油套環空不能打開等問題[3]。

針對上述情況，研究了壓縮式封隔器的應用，并進行了改進。壓縮式封隔器的工作原理：液控管線加壓后，壓力作用在活塞上，活塞推動膠筒壓縮，完成坐封；液壓管線卸壓后，膠筒依靠自身反彈力收回解封，其坐封壓力為7MPa，回收時間在30分鐘。

2）反洗閥改進

埕島油田2013年水井反洗閥一般采用單流閥，即底部球閥，該球閥在正常注水時，球閥坐在球座上，起到密封作用，反洗井時依靠水壓將球閥頂開，建立洗井通道。

在實際運用時，雜質沉積在反洗閥上，造成球閥卡死，反洗不通。對此研制了側開式反洗閥，將底部單流閥+篩管模式改為側開式反洗閥+沉砂尾管，底部連接油管，便于沉砂。

3）引進軟錨定防蠕動密閉自鎖分層工藝

軟錨定防蠕動密閉自鎖封隔器采用水力密閉鎖緊結構，坐封后即使停注封隔器仍處于密封狀態，解決了常規擴張式封隔器停注時的層竄問題；設計膠筒軟錨定結構，實現長效防蠕功能。同時設計反洗井與旋轉管柱兩種解封形式，當反洗井解封困難時可采用旋轉管柱解封，便于作業時起出井下管柱。軟錨定防蠕動密閉自鎖封隔器坐封壓力大于1MPa，反洗井時直接操作，自動解封，解封壓差小于7MPa。

該封隔器優點：一是采用了密閉自鎖設計可以實現層與層之間的有效分層及防止停注時層間串；二是防蠕動設計可以實現管柱的軟錨定，一方面可以錨定注水管柱，同時方便作業施工，減少了原水力錨易結垢造成大修的幾率。三是補償器與防蠕動相結合，實現對管柱的錨定補償，有利于延長分注管柱的使用壽命。四是管柱采用平衡受力設計，實現了平衡注水，有利于延長分注有效期。

四、改進效果

對比注水井井下工具（包括封隔器、配水器、）的故障情況，2013年共計發現故障井下工具故障43件，占總井下工具（152件）的31.6%。經過治理后2016年共發現故障的井下工具13件，占總井下工具（198件）的6.6%。經過治理，故障的井下工具數量的占比均大幅度降低，分注管柱的有效性和壽命得以改善。

2013年CB11區共計注水小層53層，僅22層合格，層段合格率為41.5%；2016年CB11區共計注水小層70層，其中63層合格，層段合格率為90%。合格層數和層段合格率均大幅度提高，達到了精細注水的目標。

參考文獻：

[1]楊松.埕島油田分層防砂分層注水配套技術研究[D].青島：中國石油大學（華東），2006：10-61

[2]咸國旗，劉晉偉，孫金峰，等.新型沉砂洗井閥的研制與應用[J].石油礦場機械，2014，43（10）：85-87

[3]李敢，智能注水井一體化測調技術改進及配套技術[J].石油機械，2014，42（10）：74-76