长庆油田带压作业分层注水工艺管柱

2014-06-17刘江波白小佩王效明刘明任国富

断块油气田 2014年2期

刘江波，白小佩，王效明，刘明，任国富

（1.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710021）

0 引言

长庆油田属超低渗致密油藏，主要采用超前注水方式开发，受地层渗透率、水质等因素的影响，大部分注水井注水压力高。常规检串作业前，作业井需停注并放喷泄压。据统计，部分井泄压时间长达1 个月，放空水量高达3 000 m3左右，既浪费能源、污染环境，又破坏注采平衡［1-4］。近年来，长庆油田引进了注水井带压作业技术，对高压注水井实施不放喷不泄压起下管柱作业。但由于常规分层注水管柱仅能够实现正常注水，设计有配水器、封隔器等小通径井下工具，未考虑带压作业的需求，因而起下钻前需多次投送油管堵塞器分段封堵油管，存在施工工艺复杂、封堵成功率低、投送不到位等诸多问题［5-15］。为此，设计了带压作业分层注水工艺管柱，并研制了配套工具。

1 带压作业分层注水工艺管柱

1.1 管柱结构

带压作业分层注水工艺管柱（以偏心分层注水工艺一封两配为例）自下而上依次为：丝堵+筛管+双作用凡尔+预置工作筒+油管+偏心配水器+油管+Y341封隔器+油管+偏心配水器+油管至井口，管柱结构如图1所示［16］。

1.2 工作原理

带压作业下钻时，配水器安装死堵，双作用凡尔封堵油管防喷（见图1a）；完钻后，从油管加压，正常坐封Y341 封隔器后，当油套压差达4～5 MPa 时，双作用凡尔换向，配水器更换水嘴，可进行正常注水和反洗井（见图1b）；需要再次作业时，配水器再次更换死堵，投放与预置工作筒配套的油管堵塞器或常规油管堵塞器封堵油管，实现全程带压作业（见图1c）。

图1 带压作业分层注水工艺管柱

1.3 工艺特点

带压作业分层注水工艺管柱具有以下特点：

1）管柱底部设计了双作用凡尔，下钻时可有效封堵油管，减少投送油管堵塞器的工序。

2）坐封封隔器过程中，双作用凡尔既可从密封防喷转换成单向凡尔实现正常注水，还能配合反洗井等作业，不增加多余工序。

3）管柱中设计了预置工作筒，将过小孔（φ46 mm）封堵常规油管（φ62 mm）的问题转化为只需封堵预置工作筒内径即可，极大减小了油管堵塞器的设计难度。再次作业前投送配套小直径堵塞器封堵封隔器、配水器以下油管，为再次带压作业提供了便利条件。

4）该管柱不仅适用于带压作业完井，同样适用于常规放喷作业完井，只需将双作用凡尔密封杆去掉。

目前，分层注水工艺管柱已获得中国实用新型专利授权（ZL201020579935.7）。

2 配套工具

2.1 双作用凡尔

双作用凡尔结构如图2所示。带压作业下钻时，密封杆封堵油管，阻止管柱下井过程中水从管柱内喷出；完钻后，从油管内注水打压，油套压差达到4～5 MPa时，剪钉剪断，密封杆落入筛管底部，钢球坐到球座上，双作用凡尔的功能从防喷转换成单向凡尔，满足分注和反洗井的要求。

双作用凡尔总长413 mm，最大外径90 mm，换向压差4～5 MPa，工作压差35 MPa，工作温度90 ℃，两端螺纹连接φ73 mm TBG，适用于最大井斜45°。

目前，新型的多功能双作用凡尔已获得中国实用新型专利授权（ZL2009202412079.2）。

图2 双作用凡尔结构示意

2.2 预置工作筒及配套堵塞器

预置工作筒及配套堵塞器结构如图3所示。下钻时管柱上安装预置工作筒；再次带压作业前从井口自由投放配套堵塞器，锁块防上顶，台肩定位，弹簧释放，实现预密封，依靠井底压差压缩胶筒，实现可靠封堵；带压作业起出油管后，利用配套解封工具从预置工作筒底部插入，将锁块强制压入工作筒密封段后，即可从上部将堵塞器顺利捞出。

预置工作筒总长413 mm，最大外径90 mm，内径40 mm，两端螺纹连接φ73 mm TBG，配套堵塞器总长560 mm，最大外径42 mm，胶筒外径38 mm，工作压差35 MPa，工作温度90 ℃，适用于最大井斜45°。

目前，带压作业预置式油管堵塞器已获得中国实用新型专利授权（ZL200920246804.4）。

图3 预置工作筒及配套堵塞器

3 现场应用及效果分析

2009—2011 年，长庆油田106 口井现场应用了带压作业分层注水工艺管柱，施工成功率100%，取得了良好的效果。与常规分层注水工艺管柱带压作业相比，平均单井占井时间从18.3 d 减少至13.9 d，平均单井泄水量由809.2 m3减少至23.1 m3，累计减少放水量8.3×104m3；平均单井节约堵塞工具及投堵施工费用2万元，累计节约费用212 万元。

以D80-55 井为例，该井2009年5月26日进行了注水井带压作业施工，下钻前井口压力为13.8 MPa，完井管柱自下而上依次为：丝堵+筛管+双作用凡尔+预置工作筒+1 根油管+偏心配水器+3 根油管+Y341封隔器+3 根油管+偏心配水器+油管至井口。在带压作业下钻过程中，密封可靠，下钻至预定位置后安装注水井口，用水泥车从油管加压，15 MPa 时封隔器坐封，18 MPa 时双作用凡尔顺利换向，调配后正常注水；在检串周期内共实施调配12 次，反洗井10 次，均能正常配合施工作业。2012年6月12日该井再次实施带压作业，将偏心配水器水嘴捞出更换为死堵，从井口将与预置工作筒配套的小直径堵塞器自由投入油管内，封堵成功，作业过程中堵塞器均密封良好。该井第2 次带压作业占井时间较前次减少4 d，减少油管堵塞器投堵2次，节约成本2 万元，其中工具费用1.1 万元、投送施工费用0.9 万元。