無隔層精準機堵工藝研究與應用

牛一瓊（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

1 現狀

隨著油田開發后期，建立的諸多的增產試驗區塊也逐步結束。以某油田試驗區塊為例，隨著試驗區結束，由于開采層系單一，層系調整也隨之開展。需對原有層系進行封堵[1-2]，因試驗區塊結束后井況復雜，現有封堵工藝存在一定的不適用性：

1）無隔層或隔層薄，現有封堵工藝滿足不了層系封堵或調整的要求。隨著試驗區增多，需要堵水或層系調整，由于層系開發單一，既無隔層或隔層小，又沒陪堵層的狀況下，如何滿足油藏開發需求，是擺在工程技術人員一個難題。以氯化鈉區塊為例，74 口油井中無隔層和薄隔層井占比15%。

2） 套管內壁結垢嚴重，射孔底界1 120.9 m，直徑82.8 mm，結垢最厚處達20.6 mm，常規堵水工具卡封困難。除垢后仍有少量垢質吸附套管壁上，現有堵水工藝封堵該類井存在管柱懸掛不牢[3]、密封不嚴問題，直接影響再次開發試驗效果。

為此，開展了無隔層精準機堵工藝研究，形成了長膠筒精準驗竄技術，實現一趟管柱完成有隔層、薄隔層或物性夾層精準驗竄、找水；形成了長膠筒精準封堵工藝，研制超長膠筒封隔器和卡瓦丟手工具[4]，實現對薄隔層精準封堵，卡的牢、封的嚴，同時超長膠筒封隔器，可重復使用，降低堵水成本。

2 無隔層精準機堵工藝

2.1 長膠筒精準驗竄技術

針對原有475-8 驗竄工藝存在封隔器膠筒短，不能實現物性夾層的可靠卡封，膠筒易被炮眼刮壞的問題，通過地面觀察套管溢流或層間壓差的方式，研制了組合式驗竄工藝管柱，最終實現了物性夾層的可靠卡封，找準層內不竄槽的物性夾層和高含水部位[5]。

2.1.1 組合式驗竄管柱的構成

管柱組成是由長膠筒驗竄封隔器、定壓開關、擴張封隔器、噴砂器+擋球組成。組合式的驗竄管柱可以實現有隔層驗竄、薄隔層或物性夾層的目的層驗竄，驗竄的方式是通過地面觀察套管溢流或層間壓差的方式，找準層內不竄槽的薄隔層（或物性夾層）和高含水部位。

2.1.2 組合式的驗竄工藝原理

有隔層驗竄工藝原理示意圖見圖1，是將擴張式封隔器卡在隔層位置，油管進行打壓，使噴砂器通道打開，產生節流壓差，擴張式封隔器坐封，注入水通過噴砂器注入封隔器下部油層，觀察井口溢流量和壓力變化，判斷隔層是否竄槽。

圖1 有隔層驗竄工藝原理示意圖

薄隔層或物性夾層驗竄工藝原理見圖2，是將長膠筒驗竄封隔器卡在薄隔層或物性夾層位置，投球坐到定壓開關滑套上，油管打壓，滑套下行，打開定壓開關出液孔，關閉噴砂器出液通道，油管繼續打壓，打開定壓開關并產生節流壓差，使長膠筒封隔器坐封，注入水通過定壓開關注入長膠筒封隔器下部油層，觀察井口溢流量和壓力變化，判斷薄隔層或物性夾層是否竄槽[6]。

圖2 薄隔層或物性夾層驗竄工藝原理示意圖

2.1.3 技術優勢

改變封隔器膠筒的橡膠配方，提高膠筒彈性；增加橡膠厚度，避免膠筒在已射孔的物性夾層上脹被炮眼刮壞；膠筒長度由0.3 m 增加到3 m，保證對薄隔層和物性夾層卡的準、封得嚴；采取組合式工藝管柱，最終實現了一趟管柱對薄隔層和物性夾層的驗竄，提高施工效率。

2.1.4 配套工具

組合式驗竄找水管柱中長膠筒驗竄封隔器需要較大壓力啟動，為此設計了高壓的定壓開關。

結構及技術原理：定壓開關主要由上接頭、中心管、調節環、彈簧、滑套、內中心管、凡爾、凡爾坐、連接套、防脫釘、護套、鎖塊、下接頭等部件組成。

主要技術參數：外形尺寸φ100×700 mm；驗竄耐壓20 MPa；啟動壓力5 MPa；連接扣型27/8TBG；工作溫度120 ℃。

2.2 長膠筒精準封堵工藝

成功研制了薄隔層機械堵水工藝管柱，滿足了薄隔層層內機械堵水需求，并在套管輕微結垢的情況下，仍然具有很好的錨定效果，實現對薄隔層精準封堵，卡的牢、封的嚴[7]。

2.2.1 管柱結構

主要由卡瓦丟手工具、長膠筒封隔器和底部擋球組成。機械封堵管柱主要技術參數：工作溫度150 ℃；坐封壓力15 MPa；最大外徑114 mm；最小通徑50 mm；適用套管內徑121～124 mm；單級工具解封負荷小于25 kN。

2.2.2 工藝原理

根據方案和找水驗竄結果，首先將長膠筒封隔器下到目的層，地面打壓使長膠筒封隔器坐封膠筒覆蓋在射孔炮眼上，同時卡瓦丟手工具坐卡，然后下放管柱，卡瓦丟手工具與堵水管柱脫開，實現薄隔層精準封堵。

2.2.3 配套工具

研制的卡瓦丟手工具結構見圖3，主要用于套管結垢輕微的井，采用液壓坐卡懸掛、下放管柱丟手，可與任何封隔器組合成不同的堵水工藝，并采用常規的解封方式，使其更容易操作。坐卡時上下卡瓦既進行軸向運動也徑向運動，可有效地清除套管內壁垢質，與套管內壁緊密咬合，保證丟手管柱懸掛牢固[8]。

圖3 卡瓦丟手工具結構

研制的超長膠筒封隔器結構見圖4，與現有堵水工具對比，具有以下優勢：

圖4 超長膠筒封隔器結構

1）設計了長膠筒可重復坐封結構，實現了薄隔層或物性隔層的驗竄、封堵功能。設計了可靠的雙解封機構[9]，增加工具功能，降低成本。驗竄時通過旋轉工具進行解封，封隔器膠筒不會磨壞，可重復利用，堵水時通過上提管柱解封，保證工具可以正常打撈，保證其他措施正常實施。

2）優化了膠筒結構，保證機械堵水管柱封得嚴、壽命長。設計了防遇阻結構，避免井液進入膠筒，使其膨脹；優選了高彈性橡膠，管柱下井過程中，膠筒不易膨脹；設計了肩部保護膠筒裝置[10]，提高回彈性及承壓能力。

3 現場應用

3.1 應用情況

某油田無隔層精準機堵工藝累計現場試驗41口井，工藝一次成功率100%，周邊87 口連通井受效，累計增油19 621.91 t，措施前平均單井產油0.36 t/d、措施后平均單井產油1.17 t/d。

強堿三元復合驅采出井堵水的同時，相應井組的水井也進行了調整，調整原則是井組周圍有1 口含水高井時，注水井不做調整，根據繞流達到控水目的；井組周圍有2 口以上高含水井時，注水井采取控注或關停。

根據地質方案，41 口井堵水的同時，周邊井79口井注水進行了調整，累計下調注入量77 580 m3，平均單井注入量下調10.89 m3。

3.2 效益分析

機械堵水41 口井，單井作業施工費3 萬余元、工具費2 萬余元。堵水41 口井，周邊87 口連通井受效，累計增油19 621.91 t。按照原油近幾年平均噸油收入價格2 520.82元/t，原油單位成本1 892.04元/t，凈增效益1 014.43 萬元，投入產出比為1∶5.62。

4 結論

研究的組合式驗竄工藝管柱，可精準實現無隔層或物性夾層的可靠卡封，達到精準驗竄、找水的目的；研究的長膠筒精準封堵工藝，可滿足精細堵水需求，實現對薄隔層精準封堵，卡的牢、封的嚴；該技術可適用于油田三元驅、聚驅和厚油層水驅采出井封堵，為后續更多試驗區塊開發提供技術支持，具有廣泛的應用前景。