渤海自营油田油井作业储层保护机械措施研究与应用

李贵川 杨 进

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司； 2.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室）

渤海自营油田油井作业储层保护机械措施研究与应用

李贵川1杨 进2

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司； 2.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室）

在调研渤海自营油田油井作业储层伤害情况和分析国内外各种储层保护机械措施缺陷的基础上，研制了新型无阻生产定压注入集成阀，提出了井下防漏失新工艺。油田现场应用表明，所研究的油井作业储层保护机械措施降低了储层伤害，缩短了作业后含水恢复期，储层保护效果显著。

渤海自营油田 油井作业 储层保护 新型无阻生产定压注入集成阀 井下防漏失新工艺现场应用

渤海自营油田自投产以来，随着开发时间的延续，地层压力呈现出不同程度的降低，对油井作业施工工 艺 技 术 的 要 求 越 来 越 高[1－2]。 据 统 计，截 至2007年10月，渤海海域12个自营油田地层压力平均下降3.76 MPa，特别是渤西油田群，地层压力下降幅度最大，如歧口18－1油田，地层压力下降幅度达15.6 MPa。分析认为，由于地层压力的下降和施工工艺的局部缺陷，导致油田作业（洗井、修井等）过程中工作液漏失，造成产能恢复期长，特别是对采取衰竭式开采油田的产量影响更为严重[3]。为了高效开发渤海自营油田，提高油田的采收率，针对油井作业后产能恢复周期长的问题，开展油井作业储层保护措施研究显得尤为紧迫。

研究认为，在洗井和修井作业中，由于需要多次钢丝投捞或提管柱操作，工序复杂，可能会使作业失败，使得外来流体（洗井液、修井液）浸入地层与储层接触，导致储层油气流通道堵塞，储层渗透性降低，造成对油气储层的损害[4－6]。目前国内外许多油田都有了针对自身油田特点而开发和应用的防污染机械措施[7]，例如南海西部油田关闭井下滑套防污染工艺采用Y型生产管柱，这种工艺目前主要存在投捞堵塞器失败的风险，同时，由于每次开关滑套所需钢丝次数较多，存在成本高、作业时间较长的缺点。目前国内外还有采用各种形式的堵塞器、皮碗式洗井阀等工具来实施防污染工艺[8－9]，但这些工艺都存在着各种各样的缺陷，很难满足渤海自营油田的需要。因此，需要针对渤海自营油田开展新的储层保护机械措施研究。

1 储层保护机械措施工艺技术要求

目前渤海自营油田储层保护机械措施有4种生产管柱（图1），其中2种属于普通生产管柱，另外2种属于Y型生产管柱。生产管柱储层保护工艺技术除满足防止洗井液漏失污染地层的要求外，还要满足正常生产的需要，同时还要为后期油井实施注入措施时提供注入通道。

普通生产管柱储层保护工艺技术中关键的配套工具是无阻生产定压注入集成阀，因此所研制的新型无阻生产定压注入集成阀应该具备以下3种功能：①在油井正常生产时，无阻生产定压注入集成阀处于开启状态；②当油井停产、检泵时，无阻生产定压注入集成阀自动关闭；③如需进行酸化施工作业时，当注入压力上升到一定值后，无阻生产定压注入集成阀酸化通道开启直至酸化施工完成。而所研制的新型Y型生产管柱除了具备普通生产管柱的3个功能以外，还要保留测试通道，满足油井测井作业要求。

图1 渤海自营油田生产管柱示意图

2 储层保护机械措施工艺技术研究

2.1 新型无阻生产定压注入集成阀的研制

针对普通生产管柱，研制了新型无阻生产定压注入集成阀（图2），该集成阀主要包括无阻生产系统和定压注入系统，采用桥式通道，保证了无阻生产定压注入集成阀具有独立的无阻生产通道和定压注入通道，同时大小阀杆与各自阀座的密封完全采用金属对金属密封方式。

图2 新型无阻生产定压注入集成阀

（1）无阻生产系统

新型无阻生产定压注入集成阀无阻生产系统流程图见图3，红色箭头表示地层产液如何通过无阻生产系统。从图3可以看出，地层产液从油层先进入防污染阀的入口，然后穿过桥式通道的夹壁腔流入小阀杆处，由于阀杆上的小弹簧产生的预紧力非常小，因此地层产液可以轻易地推开小阀杆进入油套环空。

图3 新型无阻生产定压注入集成阀无阻生产系统流程图

（2）定压注入系统

新型无阻生产定压注入集成阀的酸液定压注入系统流程图见图4，其中绿色箭头表示带有一定压力的酸液如何通过无阻生产定压注入集成阀进入地层的。从图4可以看出，酸液从油套环空先进入到桥式通道中心管，然后进入到大阀杆入口处，大阀杆在大弹簧压力下与桥式通道实现密封。如果酸液压力小于弹簧压力，酸液将无法推开大阀杆进入地层，从而实现防漏失洗井。如果酸液压力大于弹簧压力，酸液就可以推开大阀杆流经无阻生产定压注入集成阀入口进入地层，从而实现不动管柱施工。

整个井下无阻生产定压注入集成阀主要靠金属件密封，具有流量面积大、性能稳定以及压力开启后流量、流速和压力比较稳定的特点。

图4 新型无阻生产定压注入集成阀定压注入系统流程图

2.2 井下防漏失新工艺的研制

常规的油井洗井前，需要通过钢丝作业在油井管柱底部投入一堵塞器，关闭油层滑套来防止漏失，这种工艺有投捞堵塞器失败的风险。因此，本文提出的不需要钢丝作业的井下防漏失新工艺是在Y型生产管柱的尾端设置一个单球阀，在油井顶部封隔器上方通过丢手方式设置一个新型井下开关来取代堵塞器（图5）。

图5 新型Y型生产管柱示意图

3 新型生产管柱工作原理、技术特点及技术指标

（1）新型普通生产管柱

新型普通生产管柱储层保护工艺技术的工作原理：油井在生产完井时，先下一趟带有无阻生产定压注入集成阀的丢手管柱，再下一趟常规潜油电泵生产管柱进行正常生产，井下无阻生产定压注入集成阀单向导通；要洗井或换管柱作业时，洗井压力不足以打开酸化通道，不会漏失洗井液，可完成检泵作业。生产期间如需要进行酸化施工时，环空泵入前置液，当压力上升到设定值后，无阻生产定压注入集成阀的酸化通道开启，维持压力可进行酸化操作，直至酸化施工完成。当生产时，其酸化通道为关闭状态。

新型普通生产管柱储层保护工艺技术特点：①不需要钢丝作业等辅助手段，即可实现生产、防污染洗井、酸化等功能；实施成本相对较低、作业费用较少；②可实现不动管柱作业，金属件密封性能良好；③新型无阻生产定压注入集成阀生产通道和注入通道独立，作业稳定，压力控制准确。

新型普通生产管柱储层保护工艺技术指标：适应套管规格φ177.800～244.475 mm；适用井斜≤70°；生产开启压力≤0.01 MPa；注入开启压力5～13 MPa（可调节）；温度等级120℃。

（2）新型Y型生产管柱

新型Y型生产管柱储层保护工艺技术的工作原理（图6）：油井在生产完井时，先将新型井下开关工具及井下管柱随专用投捞工具下放到位，并起出投捞工具及上部管柱。将带有电泵机组的生产对接管柱的末端连接新型开关配套开启工具下井，随Y型生产管柱的下放，已丢手的井下管柱与下入管柱对接上，Y型生产管柱的重量和位移使新型井下开关在压力平衡后开启，在以后的生产过程中这个开启状态始终保持，为油井提供生产通道、测试通道和酸化作业酸液的注入通道；油井修井作业时，从井口投入钢球，堵塞单球阀，同时临时封堵洗井液浸入地层的唯一通道，在洗井完成后上提生产对接管柱，新型井下开关靠弹簧的辅助实现自动关闭，彻底封堵洗井液浸入地层的唯一通道，直至下放完井管柱为止。

新型Y型生产管柱井储层保护工艺技术特点：①不需要钢丝作业等辅助手段，即可实现生产、测试、防污染洗井、解堵剂注入等功能；实施成本相对较低、作业费用较少；②井下开关随生产管柱的上提（或下放）实现关闭（或开启）的全自动动作；③具有自平衡功能，平衡孔当量直径φ62 mm，能实现活门压差的瞬时平衡；④活门转动销轴设计了免受力结构，使用寿命长。

图6 新型Y型生产管柱储层保护工艺技术原理示意图

新型Y型生产管柱储层保护工艺技术指标：完井管柱最小内通径58.750 mm；适用井斜≤70°；压力等级30 MPa；温度等级120℃。

4 现场应用

实施新的储层保护机械措施以来，获得了大量的实践经验，并不断完善了储层保护工具，为储层保护工具在渤海自营油田的全面使用奠定了基础。

SZ36－1油田G10井2008年5月检泵作业时由于井内有新型普通生产管柱，本次作业无漏失，作业后含水恢复期仅为6 d（上次作业时间是2007年9月，当时含水恢复期为22 d），储层保护效果明显。

SZ36－1油田G19井2008年1月洗井漏失量为580 m3，修井完成后，产能恢复期为8 d。该井2008年7月成功实施酸化作业，2008年10月改换螺杆泵生产，并下入新型井下Y型生产管柱，洗井漏失量仅为42 m3，产能恢复期为4 d，储层保护效果较好。

5 结论

（1）针对渤海自营油田普通生产管柱和Y型生产管柱在油田作业中存在损害储层物性的问题，研制了新型无阻生产定压注入集成阀，提出了井下防漏失新工艺。

（2）SZ36－1油田作业实践表明，新研究的油井作业储层保护机械措施储层保护效果显著，具有广阔的应用前景。

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[5] 李淑白，樊世忠.水锁损害定量预测研究[J].钻井液与完井液，2002，19（5）：8－9.

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Study and application of mechanical measure for reservoir protection during oil well operation in Bohai oilfield

Li Guichuan1Yang Jin2
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin，300452；2.Key Laboratory for Petroleum Engineering of the Ministry of Education，China University of Petroleum，Beijing，102249）

Based on studying the reservoir damage situation during oil well operation in Bohai oilfield and analyzing the default of mechanical measure at home and abroad，a new type of open flow and constant pressure fillup integrated valve is developed and the new technology of down hole leak protection is put forward.Oil field application of the mechanical measure shows that it mitigated the reservoir damage，shortened the water cut return period after oil well operation and gave the obvious reservoir protection effect.

Bohai oilfield；oil well operation；reservoir protection；open flow and constant pressure fillup integrated valve；new technology of leak protection down hole；filed application

李贵川，男，工程师，主要从事油田井下作业及HSE的研究工作。地址：天津市塘沽区501信箱渤海石油路688号海洋石油大厦B座（邮编：300452）。

2011－04－06改回日期：2011－06－26

（编辑：孙丰成）