測調注水防砂反洗一體化技術在海上油田研究與應用

孟祥海1，牛貴鋒，藍 飛1，楊萬有，張志熊1，王良杰

(1.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459；2.中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452)①

分層注水技術已成為維持油田長期穩產、高產，提高采收率的重要手段[1-2]。渤海油田現有注水井750余口，分注井700余口，分注率達到87%，地層多為疏松砂巖，水井關停，地層砂反吐。注水工藝采用鋼絲投撈水嘴測調[3-5]，調配成功率低，作業時間長(3～5 d/口井)。

隨著油田開發進入中后期，穩產、增產壓力增大，急需防砂和細分層系配注技術，提高下管柱作業效率。應充分發揮多種措施的優化協同作用，通過井間、層內、層間及平面4個層次的精細立體調整，使各類油層均衡動用[6-8]。常規分層防砂工藝[9-10]主要分為2種，一種采用逐層施工工藝，即施工完一層、驗封一層，再逐級向上施工，該工藝施工周期長，防砂完井后留井通徑小，不利于后期分層采油或注水工藝的開展；另一種采用一次管柱坐封所有防砂工具，但該工藝不具備驗封功能，需單獨下入一趟驗封工具，層位較多時施工周期較長，作業費用較高。無論采用哪一種完井方式，均不能一趟管柱完成同時下入防砂管柱和注水管柱的操作，修井時間及配套的操作成本都不少于兩趟下管柱作業。常規的注水工藝也需要在分層防砂完井工藝基礎上實施，無法滿足海上油田快速、安全生產的需求。需要一種更為安全、更為有效的分層防砂工藝，具備較大內通徑，能為后期采油、注水提供足夠的完井通道。海上油田套管完井的生產井都沒有進行先期防砂完井工藝，針對提高注水效率、降低作業風險和延長注水井壽命的需要，防砂與細分層系配注一體化技術可拓展并提升現有注水井防砂與配注工藝及工具的技術能力，形成防砂與細分層系注水洗井一體化技術服務能力，達到提高油井產能和降低作業成本的目的。

1 技術原理

1.1 管柱結構

測調注水防砂反洗一體化工藝具有分層注水、獨立篩管防砂和反洗井3種功能，適用于兩層或兩層以上的分層注水要求；通過油管管串只需一趟管柱即可把該組合管柱下入到設計井深。該工藝管柱包括兩層管柱，內層坐封驗封注水反洗一體化管柱具備注水功能，并兼容反洗井功能；外層防砂管柱具備獨立篩管式防砂功能，如圖1。

圖1 測調注水、防砂反洗一體化管柱示意

1.2 工藝原理

1) 一體化坐封與驗封。管柱內加壓，液壓通過帶孔管進入丟手懸掛封隔器及各級隔離封隔器，丟手懸掛封隔器錨定機構支撐在油層套管壁上，同時壓縮膠筒與套管內壁形成密封，實現分層。

2) 頂封驗封。環空加壓，驗證丟手懸掛封隔器的密封，觀察油管是否有返出液，從而驗證丟手懸掛封隔器坐封是否合格，無連續返出液為合格。

3) 坐封隔離封隔器并驗封。各級隔離封隔器液壓下坐封，膠筒在油層套管內壁上形成密封帶，實現各層間的隔離；繼續增壓，實現內層坐封驗封注水反洗一體化管柱與外層防砂管柱的分離；泄壓后，通過控制各測調配水器進行各級隔離封隔器驗封。

4) 驗封合格后，內層細分層注水管柱將與外層防砂管柱一起留在井底，作為井下分層注水的完井管柱長期使用。

測調注水主要由井下測調工作筒、電纜測調儀器、地面控制器3部分組成。首先將測調工作筒與內層分注管柱一起下入，其內部裝有可調水嘴；電纜測調儀器與井下測調工作筒對接，在地面直讀調節流量；地面控制器在地面通過電纜讀取流量壓力溫度參數，并控制測調儀器調節井下可調水嘴；可調水嘴內置到井下配水器中，測試儀器與配水器對接后，采用邊測邊調的方式進行流量測試與調配。通過地面儀器監視流量壓力曲線，根據實時監測到的流量曲線調整注水閥水嘴大小，直至達到配注流量，一次起下完成所有層段測試和調配。測調作業如圖2。

圖2 測調作業示意

1.3 主要技術參數

適用井深 ≤3 500 m

工作壓差 ≤35 MPa

井溫 ≤125℃

套管規格

井斜 ≤無限制

分層數 ≤8層

調配誤差 5%

(包括最小卡距，注水工具技術指標)

2 配套工具

2.1 頂部丟手封隔器

該封隔器的特點是采用上卡瓦來代替傳統式的水力錨，油管內加壓坐封，上提解封，因而具有結構簡單、耐大壓差等特點；另外，還可以根據需要調整不同的坐封壓力等級(即使用不同數量或不同剪切力的坐封銷釘)，分別實現坐封、驗封，滿足分層隔離需要。頂部丟手封隔器如圖3。

使用注水管柱下入防砂管柱到位，繼續提高管內壓力實現液壓脫手，同時滿足可正轉機械脫手功能，后期注水管柱與防砂管柱可單趟打撈回收。

圖3 頂部丟手封隔器示意

2.2 反循環洗井閥

反循環洗井時，油套環空加壓，封隔器防蠕動密閉自鎖功能被解封(如圖4)，洗井液經油套環空，一部分進入篩管與套管環空清洗，另一部分對注水管柱與防砂管柱的環空進行清洗，最后洗井液經洗井閥進入中心管返至地面。相比其他反循環洗井方式，操作便捷。

圖4 防蠕動密閉自鎖封隔器示意

3 現場應用

測調注水防砂反洗一體化工藝在渤海油田X井進行了現場應用，歷時3 d，完成可反洗測調一體分層注水作業，X井于2016-05-31順利恢復注水，測調結果如表1。應用表明，該技術滿足油井測調分層注水、防砂反洗需要，實現了高效合理注水的目的。工藝技術管柱結構簡單，性能可靠，能夠滿足油田注水開發的需求。X井于2016-09-22采用離線作業模式進行了反洗井作業，防蠕動密閉自鎖封隔器解封、反洗閥打開均正常，反洗井過程中，返出大量的油泥混合物，如圖5。

表1 X井測調結果

圖5 洗井返出液取樣

4 結論

1) 測調注水防砂反洗一體化技術實現了不動管柱通過一趟管柱作業下入井下，大幅降低了管柱操作時間，減少了施工井在平臺的占井時間。

2) 測調注水防砂反洗一體化技術實現了不動管柱反洗井功能，注水封隔器注水坐封，反洗解封，操作簡單易行，管柱維護方便。平臺定時實施反洗井作業，解決注水井井筒堵塞問題，可有效緩解了注水井注水壓力上升的趨勢。

3) 測調注水防砂反洗一體化技術采用電纜作業方式，測調工具一次下井完成各層流量的測試與調配工作，單井測調時間由3～4個工作日降低到1個工作日，同時測調過程實現了可視化，水嘴實現無級連續調節，調配合格率大于90%。

4) 成功應用在渤海油田X井，注水封隔器坐封、解封正常，測調工具良好， 6層調配僅用時11 h，提高了測調效率，并成功進行了反循環洗井作業，工藝的可行性得到了驗證，為渤海油田防砂分注一體化服務開發提供了新的措施。