中深井可鉆橋塞多級管插配地面分注技術

賈 菲, 于海峰, 王 剛

(中國石油吉林油田分公司 長春采油廠， 吉林 長春 130000)

0 引 言

莫里青油田地質狀況復雜，儲層埋藏深，平均油層中深為2 423.7 m，最深注水層段達2 933.3 m；層間跨度大，平均跨度值為128.7 m，最大層間跨度可達到420 m；儲層多期次疊加沉積造成儲層扇體相帶窄，扇體變化大，有效儲集砂體多呈透鏡狀條帶展布，層間非均質性強，各層吸水差異性強，層間注水壓差大，最大差值達23 MPa；注水壓力高，達到27 MPa。上述特征對注水開發工程配套技術提出了挑戰。

中深井可鉆橋塞多級管插配地面分注技術就是針對上述問題開展的技術攻關，該技術的成功應用，對提升分層注水工程保障能力，保障分層段注水質量，保持地層能量，降低自然遞減速率，提高采收率具有十分重要的意義[1-2]。

1 地面三段分層注水管柱工藝設計

1.1 管柱結構設計

可鉆橋塞多級管插配地面分注技術中注水管柱工藝是采用3套可鉆橋塞封隔注水層注目的層段，再下入外、中、內三種不同規格的注水油管，每級油管下接密封插管，密封插管上部配套有扶正裝置，以保障插接配合的密封性能；三級油管分別通過各自的油管懸掛器，分級懸掛在注水井口對應的油管四通上，實現內層油管向下部目的層注水，內層油管與中層油管的環空向中間目的層注水，中層油管與外層油管的環空向上部目的層注水，每個注水層段都有單獨的注水通道，互不影響，從而保障分層段注水的要求[3]；驗封、調配、測試工作改變了傳統的井下測試方式，均在地面完成，簡化了工藝，提升了質量與效率；各層油管下入時靠限位接頭限位，到位后再上提一定高度，防止注水時油管伸縮對橋塞造成沖擊。密封插管與橋塞采用一級泵間隙配合(0.025～0.088 mm)及橡膠密封復合活動密封方式，以減少高壓注水狀態下壓力頻繁波動對橋塞造成的沖擊，保障橋塞的密封性能和使用壽命，延長注水工藝管柱使用壽命[4]。

地面三段分注管柱示意圖如圖1所示。

1.2 技術優勢

1)各層注水有單獨的注水通道，各層相互不干擾。

2)驗封、調配、測試工作均在地面完成，地面控制各層注水量，保證測調試和注水量控制。

3)各層管柱和橋塞采用插管密封連接，可有效地解決因壓力等變化導致的蠕動對整體管柱(特別是關鍵部件橋塞)密封性能的影響。

4)整體注水工藝管柱使用壽命長，預防卡井大修。管柱出現問題可直接起出各級注水管柱進行地面檢修，可鉆橋塞不用撈出，提高了作業效率。需要清理可鉆橋塞采用專用掃塞工具直接將可鉆橋塞鉆掃掉，以保障井筒的通暢性，延長注水井筒的長生命周期。

圖 1 地面三段分注管柱示意圖

2 配套工具、組件的設計

2.1 可鉆橋塞的研制

2.1.1 可鉆橋塞主要技術參數設計

可鉆橋塞主要技術參數見表1。

表1 可鉆橋塞主要技術參數

續表1

2.1.2 技術特點

1)結構簡單,由于沒有解封機構，故障率很低；

2)整體式卡瓦設計能有效避免中途坐封且易于鉆除；

3)卡瓦材質特殊處理，保障在鋼級為P-110的套管內可靠的坐封[5]；

4)三個膠筒組成可靠的密封保障；

5)除卡瓦外其它部件均采用非金屬可鉆材料；

6)坐封時可采用液壓坐封工具或電纜連接坐封，操作簡便；

7)可調整剪釘數量來調整坐封開啟力和丟手力,每個剪釘剪斷力為21 kN，一般采用6～8個剪釘。

可鉆橋塞實物如圖2所示。

圖 2 可鉆橋塞實物圖

2.2 插接管柱設計

通過扶正器和限位接頭實現密封插管準確插入可鉆橋塞預定位置，插接管柱和可鉆橋塞通過一級泵間隙配合、橡膠密封組合密封方式，實現有效分隔各油層[5-6]。

關鍵部件結構分別如圖3～圖5所示。

1.上接頭; 2.扶正擋環; 3.扶正塊; 4.彈簧; 5.螺釘; 6.O型圈; 7.下接頭。

圖3 外層油管扶正器示意圖

1.上接頭; 2.密封膠圈; 3.中心管; 4.彈簧扶正器; 5.下接頭。

1.限位接頭; 2.密封插管; 3.密封膠圈。

關鍵部件材質分別見表2和表3。

表2 外層油管扶正器材質

表3 密封插管材質

密封插管參數設計見表4。

表4 密封插管參數設計表

2.3 多級管規格技術參數設計

通過過流面積、水頭損失、壓頭損失、抗拉強度、最大下入深度、伸長率等指標計算，確定多級管柱組配規格。

管柱管材性能見表5。

表5 ***井分注管柱管材性能設計

2.4 注水井口及地面分注器

2.4.1 地面三段注水井口設計

壓力等級：5000PSI；

通徑：50 mm；

下開關靈活性：<400 N·m；

溫度級別：P-U(-29～+121 ℃)；

上部懸掛器連接方式：1.315TBG；

采用三級油管懸掛器懸掛，分別承載不同管徑的油管，可實現三層注水。

四管分注井口示意圖如圖6所示。

圖6 四管分注井口示意圖

管柱組配設計見表6[6-8]。

表6 ***井可鉆橋塞多級插配地面分注管柱設計表

2.4.2 地面分注器主要參數與性能

流量調整范圍：5～80 m3/d；

流量精度：±5%；

工作壓力：35 MPa。

調整方式：通過旋轉外置式調節桿來調整水量(正轉減小注水量，反轉增大注水量)。

地面分注器主體由優質碳素結構鋼加工完成，整體經調質處理，耐壓能力強，滿足35 MPa壓力級別需求。

地面分注器關鍵部件采用不銹鋼材料，各零部件采用防腐、防銹處理，水嘴采用氧化鋯材質。

地面分注器更換水嘴靈活，分注流量調節通過調節桿進行，操作簡便，分注流量控制準確。內部帶有自平衡壓力傳導系統,保證恒定壓力差注水,不會因為注水壓力不穩定造成注水量不準確。

地面分注器示意圖如圖7所示。

1.主體; 2.平衡機構; 3.水咀; 4.調節機構。

3 礦場應用效果

試驗井成功實施了地面三段分注工藝技術，井深達到2 145 m，截止目前下井時間已達740 d，驗封合格，地面測試單層注水量滿足地質配注要求。該井所在井組日增油能力0.5 t/d，年增油量130 t。

4 結 語

中深井多級管插配地面三段分注技術創造性的研制可鉆橋塞[6-8]與多級注水油管插接配合的特色復合活動插配密封設計，有效解決了高壓注水狀態下管柱蠕動對封隔器造成的沖擊，保證了封隔器的密封性和使用壽命，同時可鉆橋塞易于鉆掃，避免了大修風險，延長了注水井的生產周期，利用各級油管環空注水，采用恒注水嘴在地面進行調配水，替代井下測調試，分水更加精準，測調更加便捷，測試費用大幅降低，在中深井高壓注水開發的油田具有良好的推廣應用前景。