注水井測試遇阻原因分析與對策

蔡苗苗（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

隨著油田進入特高含水階段，分層注水井[1]對油田開發的作用日益增大，既可以補充地層能量、驅替原油，又能有效防止注入水單層突進、緩解層間矛盾，是油田開發中后期保持穩產的關鍵。然而，除了正常的層位調整等地質方案變動需求，注水井常常會因為地層問題、工具管柱問題或者測試問題造成重配作業，這不但造成了額外的人力、物力消耗，還容易導致注水井轉大修，減少注水井點，破壞注采平衡，增加作業成本，并且也存在著一定的安全隱患。

1 現狀

2017—2019年薩北開發區問題井重配井數占全部維護性作業[2]井數的比例如圖1所示。由圖1可知，近三年來，在每年全部維護性作業的注水井中，始終有1/3左右是問題井重配的作業量，增加了作業成本。

圖1 薩北開發區問題井重配工作量占全部維護性作業井數的比例

薩北開發區2017—2019年問題井發生情況如表1所示。通過表1對問題井發生的原因歸類和統計可知，在眾多原因中測試遇阻問題井發生率最高，占到全年問題井總數的半數以上。

表1 2017—2019年薩北開發區問題井發生情況

因此，分析注水井發生測試遇阻的主要原因并提出針對性治理措施、降低測試遇阻問題井發生率可有效減少重配作業[3-4]，將對降本增效作用明顯；同時，對提高注水時率、保持注采平衡意義重大。

2 導致測試遇阻的原因

1）地層出砂。隨著油田進入開發后期，注水時間的延長，層間壓差大，干擾嚴重，尤其是在長期高壓注水過程中由于流體不斷的沖刷，使地層膠結性逐漸降低，注水井在作業、洗井、關井和停注過程中由于井筒壓降、層間串通而使地層激動反吐出砂，從而導致砂埋油管、砂堵配水器中心通道，造成作業重配[5]。

2）井筒結垢。油田注水長期采取污水回注，污水中的游離CO2、溶解氧、硫化物等極易使注水井井下管柱腐蝕，形成碳酸鈣垢、硫化物垢、鐵垢結垢，使井下管柱縮徑[6]。在正常測試與打撈調配時，鋼絲繩的起下使投撈工具摩擦管壁，大量繡垢脫落、沉積，出現測試遇阻現象。

3 預防測試遇阻的對策

由上述分析可知，預防測試遇阻的關鍵是防止地層砂返吐和清潔井筒中的砂、垢，因此可從工藝和管理兩個方面，通過合理優化工藝管柱及新型注水工藝和加強注水井管理等途徑預防或緩解測試遇阻情況的發生。

3.1 工藝技術方面

3.1.1 合理優化管柱，避免地層出砂

一是對于易出砂注水井，在設計井下管柱時，在底部加裝活堵，全井投死嘴，防止在下管柱過程中井下返吐物進入管柱內，保證井筒清潔。二是對于最后一層是封堵層的注水井，在設計井下管柱時，在射孔底界以下增加一級封隔器，防止高滲透層返吐液進入井筒后落入井筒底部，造成砂埋尾管。

薩北開發區注水井A，曾頻繁出現測試遇阻重配作業，經鑒定該井出砂結垢嚴重。因此，在2018年5月重配施工的管柱設計中采用底部加裝活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一級封隔器的方式，有效保持了作業過程中的井筒清潔，A井完井管柱示意圖如圖2所示。該井目前生產狀況依然正常，有效避免了該井測試遇阻重配作業，也避免了重配停注造成的產量下降。

圖2 A井完井管柱示意圖

測試遇阻問題井重配作業平均停注時間為2天，該井日注水量為110 m3，則累計注水220 m3。按13 m3水增油1 t計算，則累計增油16.92 t。按原油單價3 376.79元/t、原油成本1 522.07元/t計算，可增加的直接經濟效益為3.14萬元。可節省重配作業施工費用為1.2萬元。

按套保封隔器3 295.96元/個、逐級解封封隔器2 232.05元/個、防分流配水器1 913.62元/個計算，則可節省重配井下工具費用為1.38萬元。

3.1.2 推廣應用防分流配水器

防分流配水器結構示意圖[7]如圖3所示。該配水器在停注時處于反向關閉狀態，可以有效防止地層出砂從配水器進入管柱；同時，洗井時，油套環空壓力高于油管內壓力，防分流閥關閉，可有效防止洗井過程中部分洗井液通過各層配水器偏孔直接進入油管，造成洗井壓力和流量逐漸下降，保證了底部洗井效果，提高了洗井效率。

該配水器2013年在第三采油廠開始研發，2016年開始大面積推廣應用。2016—2019年薩北開發區測試遇阻問題井在總井數的占比如圖4所示。從圖4中可以看出，從2016—2019年，測試遇阻問題井發生率從6.84%降到4.56%，降低了2.28%。可見，隨著該配水工具的不斷普及，測試遇阻問題井發生率在逐年遞減，有效減少了重配作業造成的人力、物力消耗，降低了生產成本。

圖4 2016—2019年薩北開發區測試遇阻問題井在總井數的占比

3.1.3 推廣應用注水井電動清砂除垢技術

圖3 防分流配水器結構示意圖

圖5 清砂除垢器結構示意圖

當由于出砂或結垢嚴重的原因發生測試遇阻后，可以通過洗井、通井等方法處理[8]，處理不了時就可以應用清砂除垢器（圖5），提高解堵成功率，避免管柱二次重配作業。清砂除垢器適用于水、聚驅偏心配注器中心通道及偏孔部位的清砂除垢，可洗井后進行二次處理。當其與電纜連接后，下入井中配水器內，由地面控制系統發送指令，經由電纜傳送給主機，控制電動機帶動清砂除垢短節旋轉，對中心通道和偏孔進行處理。

到目前為止，該裝置已在第三采油廠現場應用24井次，其中解堵成功20井次，累計41個層段清垢作業，避免了重配作業，節約了作業成本。按注水井重配作業1.2萬元/井次計算，共節省作業費用24萬元。按封隔器配水器井下工具費1.76萬元/井次計算，共節省工具費用35.29萬元，累計創效益59.29萬元。

3.2 加強注水井管理制度

3.2.1 降低關井頻次

要防止注水井出砂關鍵是減少或防止地層水反吐。最直接的做法是減少注水井關井頻率，優化注水井管理方法，統籌安排因地面設備、洗井、測試、作業等原因造成的不可避免的關井，也可減少注水井停注，提高油田產量。

3.2.2 加強洗井管理

一是加強洗井監督力度[9]。要求操作工按照洗井標準控制洗井時間，即洗至進出口水質一致時為止，防止洗井時間過短，沖洗不干凈、不徹底，使油管內懸浮的砂垢重新回落，影響洗井效果；要求操作工嚴格按照洗井規范進行操作，尤其在洗井即將結束時，嚴禁突然降低排量和壓力，使壓力波動，地層返吐出砂，造成污染。

二是不同井況制定不同洗井方案[10]。低壓注水井洗井排量過大，洗井壓力高于地層啟動壓力，使大部分洗井水注入地層，造成砂堵油層；高壓注水井洗井排量過小，達不到洗井效果，使井筒壓降引起地層返砂。對于不同啟動壓力的注水井制定不同的洗井方案，給出合理的洗井壓力、排量。

3.2.3 加強銜接工作

下完井管柱打壓釋放封隔器后，因封路修路或下雨等臨時原因，導致測試無法及時跟進投撈，造成油層返吐物進入井筒。因此，做好封隔器釋放與水井測試投撈的銜接工作，避免延時過長，導致投撈器下不去遇阻情況發生。

4 結論及認識

1）薩北油田注水井測試遇阻重配作業頻繁發生，降低測試遇阻發生率可縮短測試周期，對提高測試效率意義重大，對降本增效作用明顯。

2）地層出砂和井筒結垢是導致測試遇阻重配的根本原因，增加了人力、物力消耗。

3）從工藝角度，通過在底部加裝活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一級封隔器等優化管柱方法，以及推廣應用防分流配水器、清砂除垢器等新型工藝手段，可有效降低注水井測試遇阻發生率。

4）從管理角度，通過優化注水井管理制度降低關井頻次、加強洗井監督力度，做好封隔器釋放與水井測試投撈的銜接工作，也可有效降低測試遇阻問題井發生率。