多层长井段油水井解堵水力喷射棒的研究与应用

2012-11-08张茂森刘江涛滕学伟

石油地质与工程 2012年2期

关键词：井段空化酸化

李军，张茂森，张勇，刘江涛，滕学伟

（中国石化胜利油田分公司桩西采油厂，山东东营 257237）

多层长井段油水井解堵水力喷射棒的研究与应用

李军，张茂森，张勇，刘江涛，滕学伟

（中国石化胜利油田分公司桩西采油厂，山东东营 257237）

为解决目前油水井解堵作业工具存在的处理范围小、需重复起下作业、解堵效果差等问题，研制了一种适用于多层长井段的油水井解堵水力喷射棒，该工具主要由可安装多个类型喷嘴的喷头和旋转速度控制器组成。现场应用表明，该工具具有解堵范围大、操作简单、解堵效果好的特点。

水力喷射棒；油水井解堵；桩西油田

1 问题提出

在油田高含水开发期，油水井长期生产后，易存在堵塞、结垢等问题，一定程度上造成油井降产、水井注水困难。对于射孔井段较长或多层油水井，采用常规的酸液浸泡、笼统挤酸等措施，存在解堵半径小、酸化不均匀等问题，因此目前主要采用水力喷射工具，并配合酸化措施，通过水力冲击力和酸蚀作用，以实现对各层段的均匀酸化解堵。该工艺具有效率高、成本低、无污染等特点，主要是利用井下可控转速的自振空化发生器在井筒内产生低频水力脉冲波、高频振荡冲击波和空化噪声超声波等三种物理作用，对炮眼和近井地层进行直接深穿透处理，以清除地层的堵塞物质，疏通油流通道，使油水井恢复正常生产［1－5］。

在现场实际应用过程中，目前使用的常规水射流工具，存在三方面问题：一是水力喷射工具喷嘴的布排位置几乎在一个平面上，在井筒内垂直方向的处理范围较小；二是在较长井段处理时，需要多次起下管柱调整处理点深度，或连续不停上下活动管柱，造成现场操作繁琐、劳动强度较大；三是由于处理点位置是人为控制，部分井段处理不到或处理时间无法保证，达不到均匀处理的效果。为此，研究一种油水井解堵水力喷射棒，克服现有技术中的缺陷，优化喷嘴在喷头本体上的布置，使其适应长井段水力冲击酸化解堵的需求，简化操作程序，保证施工效果。

2 结构及工作原理

这种适用于长井段油水井解堵的水力喷射棒由喷头及旋转速度控制器等部件组成。在喷射棒的底端安装了喷嘴，围绕喷头本体螺旋设置喷嘴，扩大了处理范围。喷头上按照螺旋线轨迹安装有直射流喷嘴、旋转射流喷嘴、脉冲射流喷嘴与空化射流喷嘴，且两个直射流喷嘴偏置，以借助于水射流侧向反作用力形成的力矩克服摩擦阻力矩，以迫使喷头自动旋转，旋转速度控制器则利用粘滞液产生的旋转阻力矩来控制喷头的旋转速度。现场应用时，将工具下入井筒内，经地面将高压流体送至工具喷头处，经由喷头上的喷嘴加速后形成高速射流，根据喷嘴种类的不同，喷头处可形成直射流、旋转射流、脉冲射流与空化射流，从而实现对地层综合处理的目的。

如在井筒壁面结垢及滤砂管堵塞等近井解堵时，可在喷头本体上仅布置安装直射流喷嘴，即可满足需要。若进行深部处理时，则可布置安装不同类型的喷嘴，如脉冲喷嘴、直射流喷嘴或空化喷嘴。喷头本体的长度设置在200～800 mm之间，可以根据不同井段长度的需要，改变喷头本体的设计长度，如将喷头本体的长度设计为200、300、550、700或者800 mm等等。

图1 油水井解堵水力喷射棒结构示意

3 结构特点

（1）喷头本体上的喷嘴按照螺旋线布置，同时在底端即正下方也安装了一个喷嘴，避免了将喷嘴安装在一个平面上造成的井筒内垂直方向处理范围较小的问题。

（2）摒弃了以往此类工具仅仅安装直射流喷嘴的缺陷，充分利用旋转射流喷嘴处理面积大、脉冲射流与空化射流冲击效果强的特性，喷嘴采用直射流喷嘴、旋转射流喷嘴、脉冲射流喷嘴与空化射流喷嘴的模块化设计，可根据不同的处理需求在喷头本体上灵活更换不同类型的喷嘴。

（3）通过在速度控制器中加注不同粘度的粘滞液可较为精确地控制喷头的旋转速度。

（4）地层的处理点位置被加长的喷头本体所包括，无需人为控制，使处理井段和处理时间得到保证，能够提高工作效率，保证处理效果，有效解决了长井段不同地层的解堵需要，无需再多次起下管柱调整处理点深度，或连续不停地上下活动管柱，操作简单，减轻了工人的劳动强度。

4 现场应用

应用该水力喷射棒，在桩西采油厂桩106、桩1等疏松砂岩油藏实施油井滤砂管及防砂筛管近井解堵15井次，在桩52、桩60等中低渗油藏酸洗解除油水井井筒结垢等污染共25井次，有效率95%，油井平均单井日产液量增加12.5 m3，日产油增加2.5 t，累计增油8 561 t；水井平均单井日注水量恢复或增加10 m3，累增注32 000 m3。现场应用表明水力喷射棒能有效地增加水力喷射的作用距离和范围，同时喷嘴采用模块化设计，现场可以选用多种类型的喷嘴，解决了单一直射流喷嘴作用机理单一的缺陷，提高了水力作用的效果，具有良好的应用和推广前景。

桩106－P8井2008年2月投产，采用金属滤防砂，投产以来供液较差，日产液量10 m3左右。2008年11月实施笼统酸化措施，但由于滤砂管长达52 m，无法实施均匀酸化，增产效果不明显，初期日产液量增加至15 m3左右，且有效期仅30天。2011年4月，应用水力喷射棒实施长井段滤砂管解堵，措施前日产液9.1 m3，日产油0.6 t，含水93.4%，动液面1 124 m；措施后日产液20.5 m3，日产油2.1 t，含水89.7%，含水下降3.7个百分点，动液面上升303 m，目前日产液量稳定，有效期已超过130天。