浅谈分层注水工艺管柱存在问题及防治措施

李发旺(长庆油田分公司超低渗透油藏第二项目部 甘肃 庆城 745100)

分层注水工艺是一种常见的采油技术，在油田开发中应用分层注水技术可以对地层能量进行补充，并提高低渗透油藏剩余油的采收率[1]。在分层注水中所采用的工艺管柱是影响油田开发效益的重要因素，因此在实际工作中要明确工艺管柱存在的问题，并同时采取一定的防治措施。本文结合实践工作经验对分层注水管柱的相关问题进行了探讨，旨在促进采油工业的发展。

一、分层注水工艺管柱存在的问题

1.封隔器存在的问题

封隔器是分层注水管柱中的重要组成部分，封隔器存在的问题主要包括以下两种：（1）目前常用的封隔器包括Y 341封隔器及K 344封隔器，在油井注水压力发生大幅度波动的情况下，就会导致Y 341封隔器中的胶筒上下蠕动，在蠕动状态下，丁氰橡胶胶筒的塑性增加、弹性减小，因此会致使胶筒发生严重磨损现象。K 344封隔器中的胶筒难以承受不同层间巨大的压差，在层间压差的剪力作用下胶筒极容易出现破裂问题，当胶筒破裂时其密封性也会受到影响，并由此导致密封失效及层间窜通。（2）“锁爪”为目前常见的胶筒坐封锁紧形式，在锁爪形式的作用下锁紧机构后退距可达2 mm～6 mm，后退距的存在可造成胶筒松弛、密封漏失，甚至可能出现完全解封的不良状况[2]。此外，在坐封后注水压差会导致胶筒肩部凸出间隙，因此密封性能会降低；当胶筒肩部凸出时还会导致套筒内壁与胶筒之间的接触力降低，在胶筒无法与套管内壁实现有效接触的情况下就会出现耐压下降、错封、密封失效、自动解封、串封及中途坐封等问题。

2.配水器存在的问题

分层注水工艺管柱中的配水器主要包括偏心配水器及空心配水器两种，配水器的主要作用在于根据油井各层段实际情况注入不同的水量，由于注水量不一致，配水嘴的直径也不相同。（1）空心配水器的水量发生变化时可对配水嘴性能产生影响，导致配水嘴出现严重刺坏现象。另外，配水器中的定压弹簧容易出现断裂现象，芯子胶圈也容易发生滑落问题，在这样的情况下高速水流可能会将节流阀冲出沟槽，并由此导致配水器无法继续工作。（2）如在工艺管柱中使用偏心配水器，则当管柱因结垢或腐蚀而导致空间变小时，堵塞器容易出现无法顺利投进或捞出的问题[3]。在油井生产中通常将固定水嘴安装在偏心配水器中，如此一来就会给水嘴的调换工作带来一定的难度，如需要测量流量及对堵塞器进行反复投捞等。由于更换水嘴的过程较为复杂且通常需要作业人员进行高强度劳动，因此在配注过程中也容易引起其他问题。

3.其他常见问题

分层注水工艺管柱中存在的其他常见问题包括以下几种：（1）油管腐蚀及结垢问题。油管内部出现结垢现象后将会引起内径变小、配水器及油管堵塞问题，而油管腐蚀后则容易出现穿孔，进而引起洗井不通、无法成功打捞及测试遇阻等问题。（2）管柱蠕动。当管柱受力情况发生改变时，管柱就会出现蠕动现象，进而导致分注失效或解封问题。（3）高温高压分层注水问题。在利用分层注水工艺管柱对高温高压且埋深较大的油藏进行开采时，难以保证分层注水的有效性，这主要是因为在高温高压及埋深大的油藏条件会导致管柱承压能力不断降低。例如，当井深＞4500 m时，堵塞器难以投劳成功；在高温高压条件下需要封隔器的耐压差为35M Pa～50 M Pa，耐温150℃，而目前常用的封隔器胶筒的耐压差及耐温性能难以满足长期注水要求。

二、分层注水工艺管柱存在问题的防治措施分析

1.应用新型工艺管柱

根据油田生产实际情况选用新型工艺管柱是有效解决目前工艺管柱常见问题的有效途径。在选用新型工艺管柱的过程中应注意遵循以下原则：（1）管柱中的胶筒应具有较强的抗剪切能力、耐温性能、耐腐蚀及耐压能力，同时在肩部安装有特殊的保护装置，避免肩部凸出时对封隔器的密封性能造成影响[4]。（2）当工艺管柱坐封后，确保封隔器当中的胶筒继续受到压缩作用力，从而使封隔过程不受到工作压差的影响。（3）锁紧机构应位于封隔器上部，从而有效保护锁紧机构，避免锁紧机构受注水压力变化或波动的影响，从而有效减轻管柱蠕动。

2.现场应用实例

为了解决注水管柱中常见的问题，则可以将新型悬挂分层注水管柱应用到油田的实际生产工作当中。（1）悬挂式注水管柱采用了CZK 344-115I I I型封隔器及Y 342型封隔器，采用的配水器为普通空心式配水器及ZJK轨道配水器。Y 342型封隔器与Y 341型封隔器的结构原理相似，与Y 341型封隔器不同的是，Y342型封隔器的解封方式为旋转式，耐温范围为120℃～150℃，工作压力≤35M Pa。此外，CZK 344-115III型封隔器的密封部件分为自密封部件与膨胀密封部件两个部分，因此可以实现双重密封，在正常工作状态下可承受的压差范围为15M Pa～30 M Pa。在某油田的25口注水井中应用悬挂式注水管柱后，有效注水量增加了35677.3 m3，生产时间平均为153.8 d；井深为2534.5m～3641.8 m，注水压力为6 M Pa～14M Pa。

结束语

综上所述，分层注水能够在石油开采过程中起到非常重要的作用，所以应从分层注水管柱入手，进一步优化分层注水工艺。在对工艺管柱技术进行优化的过程中应充分重视防治封隔器、配水器中存在的问题，并注意提高管柱的耐腐蚀性及耐压性。此外，在应用注水管柱时应及时发现存在的问题，并进行技术优化，从而为注水的顺利实施提供有利条件。

[1]张国辉,李建军.技术开路制度保障大港油田采油三厂实现注水井调剖调驱降本增效[J].中国石油和化工,2011(5):23.

[2]崔传智,姜华,段杰宏,杨勇,王建.基于层间均衡驱替的分层注水井层间合理配注方法[J].油气地质与采收率,2012,19(5):94-96.

[3]白敬妍.浅析水井多级细分与浅调剖措施在杏九区西部精细分层注水试验区应用效果[J].中国石油和化工标准与质量,2014(7):186.

[4]许琳,张春生,耿燕飞,向茜云.分层注水测试异常井分析——以大庆油田杏北开发区为例[J].长江大学学报(自然版),2011,8(6):65-67.