海上油田斜井同心边测边调分注技术改进与应用*

王立苹 罗昌华 杨万有 程心平 王良杰 王现锋 王 胜

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司钻采工程研究所)

海上油田斜井同心边测边调分注技术改进与应用*

王立苹 罗昌华 杨万有 程心平 王良杰 王现锋 王 胜

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司钻采工程研究所)

针对海上油田斜井同心边测边调分注技术应用中存在测调仪与测调工作筒对接成功率低、测调仪下井深度易发生误判、测调仪开收臂操作位置受限等问题,对测调仪的外部尺寸、导向与防转机构、深度磁定位模块、水嘴调节机构,以及测调工作筒的导向机构、扶正机构、排砂机构等进行了优化改进。试验井试验和现场应用结果表明,优化改进后的测调仪和测调工作筒对接成功率达95%以上,具有很强的适应性、可操作性和安全性,为斜井同心边测边调分注技术在海上油田的进一步推广应用提供了保障。

海上油田;斜井;同心边测边调分注技术;测调仪;测调工作筒;优化改进

截至2013年1月底,斜井同心边测边调分注技术在渤海油田共计施工6井次27层,最大井斜达57°,最大井深达2 468.72m,表现出了对海上注水井分层配注具有较好的适应性,实现了大部分注水井分层测试、调配的目标,基本上满足了注水井地质油藏设计要求[1-3]。但该技术在现场应用中存在以下问题:①测调仪与测调工作筒对接成功率低(尤其当井斜较大时,其中2011年现场应用4口井对接成功率只达到50%左右);②测调仪下井深度存在误判,影响了工具下井操作上的准确性(尤其当井斜较大时);③测调仪开收臂操作位置受限,影响了仪器全井灵活操作。为了使斜井同心边测边调技术更好地应用于海上油田分层配注井,充分发挥该技术的优势,经过充分调研分析[4-6],笔者对配套工具结构、性能进行了优化改进,并在试验井及现场进行了应用,结果表明新工具产品测调对接成功率均达95%以上。

1 测调仪与测调工作筒的优化改进

1.1 测调仪的优化设计

1)测调仪工具外部尺寸的优化设计。在保持测调仪功能、强度需求的基础上,通过周密的强度计算与结构优化,在有限的尺寸调节空间里使仪器外径尺寸缩小2mm,从而加大工具在测调工作筒内的灵活性,增强其在大斜度井对接的可靠性、安全性、可操作性,为边测边调联作功能的实现在外部结构上提供了条件[7-8]。

2)测调仪导向、防转机构的优化设计。原测调仪的导向、防转功能由一个机构来实现,导向机构与测调工作筒导向笔尖轴向剖面在同一平面上,导向、防转机构插入测调工作筒笔尖外部间隙时导向功能无法实现。优化改进后的新测调仪其导向、防转功能分别由各自机构实现,从而提高了导向的可靠性、可操作性。一方面,通过巧妙的结构设计,新测调仪导向机构的导向开臂开度可控,从而解决了测调仪开、收臂操作位置受限影响仪器全井灵活操作的问题;另一方面,作为一个独立单元执行防转功能,新测调仪防转机构强度增大,可满足现场调节力度大产生反作用力大的应用需求,提高了新测调仪整体功能实现的安全性、现场适用性。优化改进前后测调仪结构对比如图1所示。

3)测调仪深度磁定位模块的优化设计。优化改进后的新测调仪在设计上增加了井深磁定位功能模块,解决了测调仪下井深度存在判断失误或判断误差问题,提高了整个仪器下井深度的可知性、可控性,为测调仪现场操作执行提供深度参考依据,使仪器功能执行操作更精准。

图1 优化改进前后测调仪实体工具结构对比

4)测调仪水嘴调节机构的优化设计。现场施工中,时常会出现测调仪水嘴调节机构的调节块从结构槽内脱出的情况(图2),直接造成测调仪工具串在管柱内遇卡,无法进行下一步施工操作。经过认真研究分析,确认调节块从槽内脱落原因包括2个方面:一是结构尺寸设计不合理,调节块护耳长度较短,被压帽压住的长度较短,存在弹出的风险;二是压帽没有锁紧机构,当压帽发生转动时,螺纹后退留出空间,会造成调节块从槽内脱落。为此,对水嘴调节机构进行结构优化设计,增加调节块护耳长度,在调节头处增加防转顶丝,如图3所示。经检验,优化改进后的水嘴调节机构基本上可以规避上述情况的发生。

图2 调节块从槽内脱落实物图

图3 优化改进后的水嘴调节机构结构示意图

1.2 测调工作筒的优化改进

1)测调工作筒导向机构的优化设计。在具有原测调工作筒功能结构的基础上,新测调工作筒在动作执行机构上作了优化改进,导向笔尖结构由原高、低双峰斜向导向结构(图4a)优化设计为平面定位、四点锁定机构(图4b),定位面直接设计成台阶平面,只要测调仪定位爪处于伸开状态(图5),下放工具串就能确保仪器定位在台阶平面上,这样新测调工作筒与新测调仪定位机构能够较好配合,定位可操作性强,测调仪防转机构可顺利滑到测调工作筒导向槽底执行定位、防转功能。

图4 测调工作筒优化改进前后结构对比

图5 测调仪定位爪实体结构图

2)测调工作筒扶正机构的优化设计。测调仪调节测调工作筒水嘴时出现电机堵转现象,通过对起出工具本体观察发现工作筒的调节套和本体内壁存在金属间深刻刮痕,这种情况产生的原因是井斜中可调滑套与本体是刚性接触(图6),为防止杂质进入其间隙,工件设计上采用一定精度配合装配,这样虽可防止杂质的进入,但当工具调配层所处位置井斜较大时,二者配合会产生卡、别现象,测调时会产生较大的摩擦,调节套对水嘴的调节会更加困难。为了能够更好地满足工具本身功能的需求,首先优化设计调节滑套径向尺寸,避免卡、别现象产生,在强度、功能符合需求的基础上直径缩小1mm;其次增加“O”型圈柔性扶正结构(图7),使扶正、挡砂功能更加可行、适用,增强工具本身的适应性。

图6 测调工作筒调节套和本体关系

图7 测调工作筒调节套结构优化改进

3)测调工作筒排砂机构的优化设计。优化改进后的新测调工作筒增加了排砂机构(图7),注水中即使有少量砂量沉积,也会通过此通道排出,使调节更加可靠、安全,增强调节的可操作性、安全性,优化改进后的工具更具适用性、科学性和可操作性。

2 试验井试验及现场应用

2.1 试验井试验

试验目的:检验在井斜不超过60°条件下测调仪、测调工作筒井下对接成功率和测调可靠性与可操作性;检验工具在有压差、井斜条件下,水嘴调节的可靠性,水嘴能否顺利实现开启、关闭及任意调节状态;检验工艺的可靠性,发现工具的不合理之处,为工艺完善及工具设计的改进提供依据,为边测边调联作工艺技术进入现场提供应用参考。另外,通过试验井试验,检验在井斜达到70°条件下借用注入流体输送,测调仪、测调工作筒对接的操作性,若能顺利对接,检验水嘴开启、关闭调节的成功率,对该技术应用于井斜大于60°的井中的适应性作深入了解,为下一步更大井斜井况工具产品研究做准备。

试验井工况参数:井深1 023m、井筒规格为φ244.475mm N80套管、最大井斜70°、造斜点200m、试验介质为清水,工作温度为地层温度梯度。

试验结果:通过试验井四层位调配试验,共调配对接27次,对接成功25次,最大井斜达70°,工具下入深度943.89m。在井斜小于60°的井中的对接成功率达95%以上。在井斜达70°条件下,借用注入流体输送,测调仪与测调工作筒也可以对接调配,但由于受井斜影响工具下井困难。从试验结果来看,新测调工艺技术解决了原工具存在的问题,为该工艺技术的进一步推广应用提供了保障。

2.2 现场应用

优化改进后的新测调仪、测调工作筒在渤海NB新1-5井、NB23-X2313井共调配8层,最大井斜达57°,共对接测调86次,成功83次,成功率达96.5%。从优化改进后的新测调仪与测调工作筒现场应用情况来看,新测调工艺技术在井斜小于60°的井中的对接测调成功率达95%以上,测调时效性好,测调准确率高,表明该技术在海上油田可进一步推广应用。

3 结论

通过对测调仪、测调工作筒的优化改进,实现了斜井同心测调分注技术测调一体化,提高了测试调配效率,缩短了测试及调配时间,解决了常规分层测调存在的问题,能够更好地满足油田注水开发精细化管理需要。试验井及现场应用结果表明,优化改进后的新测调工艺技术性能稳定可靠,适应性强,可测调效率、测调准确率和分层注水合格率高,能够满足现有分注井流量测调需要,可以解决复杂井况的分层调配与分注问题,具有一定的推广应用价值。

[1]程心平,马成晔,张成富,等.海上油田同心多管分注技术的开发与应用[J].中国海上油气,2008,20(6):402-403.

[2]刘敏.“一投三分”分层配注及分层测试技术[J].中国海上油气(工程),2000,12(4):38-39.

[3]贾晓飞,李其正,杨静,等.基于剩余油分布的分层调配注水井注入量的方法[J].中国海上油气,2012,24(3):38-40.

[4]李荣强.智能配注技术在胜利油田应用研究[J].石油天然气学报:江汉石油学院学报,2008,30(3):389-390.

[5]巨亚锋,王治国,马红星,等.分层注水井智能测试调配技术试验评价[J].油气井测试,2006,15(6):51-56.

[6]姜广彬,李常友,张国,等.注水井空心配水器一体化测调技术[J].石油钻采工艺,2011,33(4):99-101.

[7]顾元洋,荣耀森,蔡传富,等.同心注水测试技术[J].油气井测试,2001,10(1/2):47-48.

[8]赵会卿.一趟管柱多层测试工艺[J].中国海上油气(工程), 2000,12(2):42-43.

Improvement and application of concentric tubingmeasuring and adjustment zonal water injection technology in inclined wells in offshore oilfields

Wang Liping Luo Changhua Yang Wanyou Cheng Xinping Wang Liangjie Wang Xianfeng Wang Sheng
(Drilling&Production Technology Research Institute of CNOOC Ener Tech-Drilling&Production Co., Tianjin,300452)

In the application of the concentric tubingmeasuring and adjusting zonal water injection technology in inclined wells in offshore field,the dockingsuccess rate between themeasuring and adjusting instrument andmandrel is low,the landing depth of the instrument is easy to bemistaken.The instrument open and close arm operatingposition is limited andso on,in view of which,manystructures are optimized,including the external dimensions,guide and anti-rotationmechanism,depthmagneticpositioningmodule,water nozzle adjustmentmechanism,themandrel guidemechanism,centralizingmechanism andsand dumpmechanism,etc.Well test and field application resultsshow that the optimizedmeasuring and adjusting instrument andmandrel have realized the dockingsuccess rate of over 95%,with high adaptability,operability andsafety, which haveprovided the guarantee for further application of this technology in offshore fields.

offshore field;inclined well;concentric tubingmeasuring and adjusting zonal water injection technology;measuring and adjusting instrument;measuring and adjustingmandrel;improvement and optimization

2013-10-28改回日期:2014-04-20

(编辑:孙丰成)

*“十二五”国家科技重大专项“大斜度定向井可洗井分层注水工艺技术(编号:2011ZX05024-002-011)”部分研究成果。

王立苹,女,高级工程师,1989年毕业于原大庆石油学院石油工程专业,现从事海上采油工艺研究工作。地址:天津市塘沽区海洋高新技术开发区洞庭一街科技发展中心2号楼(邮编:300457)。电话:022-66907208。E-mail:wanglp2@cnooc.com.cn。