多层小卡距分注工艺研究与应用

罗必林,王子建,于九政,申晓莉

(1.长庆油田公司 油气工艺研究院,西安710021;2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,西安710021)

多层小卡距分注工艺研究与应用

罗必林1,2,王子建1,2,于九政1,2,申晓莉1,2

(1.长庆油田公司 油气工艺研究院,西安710021;2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,西安710021)

随着长庆油田精细分层注水试验的持续进行,低渗透油藏油层细分层注水工艺技术还需进一步提高。针对长庆靖安油田“厚油层、层内多小层”的油藏特点,通过分注工艺优化、工具研制及管柱组合优化等,实现从笼统注水、2层分注模式向多层小卡距的分注模式转化。改进后的多层小卡距分注工艺成功实现了百米内6级分注与更精细的分层,提高了低渗透油藏纵向多个小层的动用程度,从技术上解决了分注井层数限制与油藏开发需求之间的矛盾。

分层注水;工艺;工具

长庆油田现有注水井11 000余口,分注井约有3 000口,分注率为25.4%,主要以桥式偏心和常规偏心工艺为主,分别占总分注井数的45%和42%。分2层的注水工艺已经规模应用,占总分注井数的92%。在精细分层注水现场试验过程中,开展了多级分注与小卡距分注工艺试验研究与配套工具研究,但是分注层数限制在3层之内,无法动用多个小层,分注工艺适应性还需进一步提高。长庆油田主要有侏罗系和三叠系两大开发层系,侏罗系包括延7～延10,三叠系包括长1～长10油层,地质上存在多层叠合现象,且单层内存在多个小层,非均质性强。因此,注水井的层间、层内吸水差异大,造成了部分区块水驱动用程度低。随着油田开发的深入,对精细分层注水工艺试验性、可靠性提出更高要求,需要有效发挥各小层生产潜力。

依据低渗透油藏非达西渗透理论,在一定的井网井距、压力系统条件下,分注后,随着层内渗透率级差的减小,动用层数增多,纵向动用程度将明显提高。因此,本文在精细分层注水技术现场试验项目依托下,针对长庆靖安油田“厚油层、层内多小层”的油藏特点开展多层小卡距分注工艺研究,解决分注工艺在测试调配、封隔器坐封等问题。

1 分注工艺简介

1.1 主要工艺

长庆油田主要的分注工艺有偏心分注工艺和桥式偏心分注工艺,分注工艺管柱如图1所示。其中,偏心分注工艺管柱主要由Y341型封隔器、偏心配水器及球座等组成。

图1 分层注水工艺管柱组合示意

分注原理:选好的配注层段下入分层注水管柱,利用封隔器将各层隔开,对要求配注的层段,在注水管柱的对应位置上装有偏心配水器,配水器的堵塞器内装有直径大小不同的水嘴,利用水嘴节流作用,控制不同层段的注水量,从而达到非曾配注的目的。桥式偏心分注工艺主要针对偏心分注管柱在单层压力、流量测试中存在的问题而研制,设计了桥式偏心配水器,通过在桥式偏心配水器的主通道内投入测试密封段,即可实现各个小层的压力与流量测试工作。该工艺实现了流量压力单层直接测试,提高了测试精度[1]。

分注管柱下井前,工作人员需要根据地质材料确定出封隔器卡距和配水器跨距。其中,封隔器卡距指的是两个相邻注水层之间的距离,即上油层下端与下油层上端之间的距离;配水器的跨距指的是相邻两级配水器之间的距离,即相邻两级堵塞器投捞间距。目前,长庆油田分层注水时,封隔器坐封距离需要大于5 m,测调投捞堵塞器间距需要大于7 m,否则无法实现封隔器坐封和堵塞器对接。

1.2 存在问题

偏心层注水工艺与桥式偏心分层注水工艺是长庆油田控制地层注水量、提高储层动用程度的一项有效措施。但是,分注工艺在测试调配、封隔器坐封等过程中存在3个方面的问题。

1) 机械对接精度低 分注井测试调配是分注工艺实施的关键,目前长庆油田主要采用钢丝作业来投放堵塞器。投捞堵塞器时,利用电缆试井车的钢丝投送流量测试调节仪入井,调节仪的打捞头卡住堵塞器送至配水器的偏心孔,进行流量测试与调节,如图2所示。测试结果实时反馈至地面控制仪,根据流量大小实时控制完成水嘴大小的调节,控制注入层水量达到地质配注要求[2]。偏心分注与桥式偏心分注的单层流量调配需要“测-捞-投-测”等反复作业工序,重复作业工作量大,存在投捞效率低和机械对接精度低问题。目前,长庆油田桥式偏心钢丝+电缆投捞工艺下的一次测调成功率≤50%;偏心钢丝投捞工艺的一次测调成功率≤30%;调研的356口桥式偏心采出水回注井的一次测调成功率≤10%。由现场试验数据统计可以看出,钢丝投捞堵塞器不能完全满足多级分注需求。

2) 洗井排量压力大 采用Y341型封隔器系列管柱进行分注,当封隔器级数达到3级以上时,管柱上提解封力和洗井节流压差大,后期起钻风险大。管柱整体解封容易出现“拔不动”现象;洗井排量和压力达不到作业要求,不能满足多级分注需求。

图2 堵塞器在配水器中位置示意

3) 坐解封难度大 长庆油田定向井占总井数90%以上,井斜集中在20～40°,最大井斜达到49°,如图3所示,当封隔器在斜井中坐封时,作用应力较直井坐封时发生变化,密封可靠性变差。多层细分后,封隔器坐封卡距缩小,相邻配水器跨距缩小,在用的分注工艺无法准确定位对接投捞,不能适应多级分注需要。

图3 定向井封隔器应力云图

2 多层小卡距分注工具

针对现有分注技术中存在的问题,本文从工具研制及管柱组合优化入手,优化形成多层小卡距分注工艺,用以解决分注测调机械对接精度问题、洗井排量压力大问题以及定向井分注管柱长效密封问题。

2.1 桥式同心配水器

桥式同心配水器采用可调水嘴和配水工作筒一体化结构设计,如图4所示。该配水器从根本上解决堵塞器与配水器偏心孔对接精度低的问题,实现了中心通道测试调配,无需钢丝投捞作业。与电动直读验封配合使用,可以实现水嘴流量连续调节和地面直读可视作业。现场试验显示,一次测调成功率90%以上。

图4 桥式同心配水器

2.2 封隔器

Y344、K344型注水封隔器采用环空加压方式解封,解决多层分注井起钻拉力大、洗井困难的问题。其中,Y344型封隔器,如图5所示,采用“硬+软+硬”三胶筒组合,适用于坐封卡距>2 m的注水井中,具有密封性能、洗井功能可靠的优势。

图5 Y344型注水封隔器

K344型注水封隔器采用长胶筒结构,如图6。适用于卡距≤2 m的注水井中,解决小卡距和多层细分井密封效果差、洗井及检串难度大等技术难题。

图6 新型K344型封隔器

2.3 测调工具

同心电动井下测调仪采用动力传递设计为同心连杆机构,集流量测试和水嘴调节于一体,实现测调同步,如图7所示。仪器下井后可对任意层进行调节,一次下井即可完成全井测调任务;仪器具备磁定位功能,可以准确判断配水器和封隔器位置,实现层内多级小卡距条件下仪器准确定位。

图7 同心电动井下测调仪

2.4 分注管柱

在各种工具的改进与研制完成的基础上,优化完善分注管柱组合,形成多层小卡距分注工艺管柱,如图8所示。

图8 多层小卡距分注管柱示意

多层小卡距分注管柱主要有2种管柱形式:①Y344型封隔器+桥式同心配水器为主的分注管柱,主要应用在分注层数≥3层、卡距大于2 m的多层分注井中;②K344型封隔器+桥式同心配水器为主的分注管柱,主用应用于分注层数≥3层、卡距小于2 m的小卡距分注井中。

3 现场应用

2011年以来,多层小卡距分注工艺在长庆油田现场应用200余口井次,实现了6层分注。根据统计,多层小卡距井最大井深达到2 975 m,最大井斜为46.2°,测调时间控制在10 h,测调误差为10%～15%。从现场应用情况可以看出,多层小卡距分注工艺有效地解决了测调仪器机械对接精度低、洗井检串难度大以及封隔器坐解封难度大的问题,具有分注层数多、测试精度和效率高的优势,且能够很好的适应多层注水测调技术的发展。

靖安油田某区块的L143-04A井,井深1 724.3 m,最大井斜26.09°,按照地质要求,需要进行6层分注,卡距由上向下依次为2、3、23、16、2 m。现场实施分注,采用K344型封隔器+桥式同心配水器为主的多层小卡距分注管柱组合,成功实施了6层分注。通过测试调配,各层配注量均控制在10 m3之内。

如图9所示,该井在78 m储层厚度内实施了6层桥式同心分注,注水层段由3层细分成为6层,吸水层数由4层增加到了6层,吸水厚度由28 m增加到了39 m,吸水剖面得到明显改善。多层小卡距分层注水技术突破了分注技术界限,有效地缓解了分注井纵向剖面矛盾。

图9 L143-04A井吸水剖面分注前后对比

4 结论

1) 采用新型Y344、K344型封隔器解决了分注井洗井排量压力大及定向井分注管柱长效密封问题,实现从笼统注水、2层分注模式向多层小卡距的分注模式转化。

2) 创新发明了桥式同心配水器及配套同心电动井下测调仪,不需要精确机械对接,实现中心通道作业,增加了一定厚度油层内的分注层数,解决了分注井层数限制与油藏开发需求之间的矛盾。

3) 对比桥式偏心分注工艺,测调效率及精度大幅提高,降低了测试调配综合成本。

4) 在长庆靖安油田应用效果较好,可把多层小卡距工艺推广应用到同类油田。

[1] 巨亚锋,陈军斌,李明.桥式偏心精细分注工艺及测调技术研究与应用[J].内蒙古石油化工,2011(11):118-120.

[2] 曾亚勤,郭方元,巨亚锋.CFD技术在防堵塞系列配水嘴设计中的应用[J].石油矿场机械,2010,40(12):76-80.

Research and Application of the Multilayer Injection of Short-Location Well

LUO Bi-lin1,2,WANG Zi-jian1,2,YU Jiu-zheng1,2,SHEN Xiao-li1,2
(1.Oil and Gas Technology Research Institute,Changqing Oilfield Company,Xi’an 710021,China;2.National Engineering Laboratory for Exportion and Development of Low-permeability Oil and Gas Field,Xi’an 710021,China)

As the stratified waterflooding test of Changqing Oilfield Company goes further,the stratified water flooding technology of low-permeability oil reserves needs to be improved.According to characteristics of“thick oil layers with various mini-layers”of Changqing Jing’an Oilfield,technologies including layered water injection optimization,tool development and tube string combination optimization are used to fulfill non-stratified waterflooding and transformation from two-layer water injection into multilayer short-location injection mode.The improved multilayer short-location water injection successfully achieves 6-stage multilayer injection capacity within 100 m depth and finer stratification,improving the longitudinal producing level of multiple mini oil layers in the low-permeability oil reserves.This solves the technological contradiction between the number of multilayer injection well layers and demand on oil reserves exploration.

separate layer water injection;technology;tool

TE934.103

B

1001-3482(2014)02-0061-05

2013-08-15

中石油科研开发项目“长庆油田精细分层注水工艺技术现场试验”(1202-5)

罗必林(1983-),男,江苏江都人,2006年毕业于中国石油大学(华东),主要从事提高采收率技术研究,E-mail:lbl_cq@petrochina.com.cn。