大斜度井高压分注工艺技术

沈　威，焦明远，陈　景，杨佰阳，肖诚诚，董军锋，司光礼

(河南油田 石油工程技术研究院，河南 南阳 473132)*



大斜度井高压分注工艺技术

沈威，焦明远，陈景，杨佰阳，肖诚诚，董军锋，司光礼

(河南油田 石油工程技术研究院，河南 南阳 473132)*

摘要：河南油田进入特高含水期，综合含水达到96%，储层油水分布复杂。为提高储层动用程度，减少无效注水，针对不同区块、不同井况开展满足油田精细注水的研究。通过研究大斜度井高压分注工艺管柱及配套工具，提高了注水管柱的整体耐压性能，并通过管柱组配将配水器均置于直井段内，投捞测试工艺与直井常规偏心配水的投捞测试工艺配套，解决了大斜度井投捞测试的难题，满足了精细注水的需要。

关键词：大斜度井；高压；分注；测试

随着河南油田进入特高含水期，综合含水达到96%，储层油水分布复杂。为提高储层动用程度，减少无效注水，并针对不同区块，不同井况开展满足油田精细注水的研究。但随着定向井和斜井的不断增加，受井斜大、注水压力高等因素的影响，导致斜井高压分注的分层密封和投捞测试等问题日益突出，难以实现精细细分注水[1-2]。

常规分注工艺技术适用井斜在30°以下(2 000 m以内)，投捞测试成功率90%左右；斜度在30°以上、45°以下、井深2 000 m以内的井，投捞测试成功率50%左右；斜度在45°以上，常规分注工艺投捞测试无法实施，限制了大斜度井的分注。测试斜度在45°以上的井时，受摩擦力的影响，堵塞器常常投捞不到位、试井钢丝拉断次数多，需要放压后投捞调配，反复工作才能实现分注。且随着注水压力的不断提高，在正常的工作制度下难以实现高压井的投捞测试工艺。

因此，需要开展大斜度井高压分注工艺技术的研究，满足油田精细注水开发的需求，为水驱区块精细调整，实现长期稳产提供技术支持。

1大斜度井高压分注管柱及配套工具

1.1大斜度井高压分注管柱

如图1所示，大斜度井高压分注管柱由ø73 mm油管、ø48.3 mm油管、插管密封器、大斜度井注水封隔器、桥式插管分流器、中部配水器、底部配水器、上部配水器、低伤害水力锚、连通阀、筛管、丝堵组成。

图1　大斜度井高压分注管柱

1)下入工序。①先下入丝堵+筛管+插管密封器+封隔器+连通阀+封隔器+水力锚+ø73 mm油管；②下入底部插管密封小管+ø48.3 mm油管+桥式插管分流器；③下入底部配水器+中部配水器+上部配水器+ø73 mm油管，至设计位置。

2)工艺过程。①坐封：中间配水器投活嘴，上下配水器投死嘴通过油管打压坐封；②打开连通阀：升压超过坐封压力3～5 MPa后，连通阀打开，管柱与地层连通；③注水：将死嘴堵塞器更换为活嘴堵塞器后，可对3个层位进行注水。

3)工艺特点。通过管柱的组配形成了3个独立的注水通道，包括上部配水器形成的上部通道，中部配水器及桥式插管分流器形成的中部通道，及底部配水器与插管密封器形成的下部通道。且3个配水器均在直井段内，可以实现管柱直井段内的投捞测试，有效地提高了大斜度井的投捞测试的成功率。通过低伤害水力锚锚定管柱，减少了对套管的损伤，保证了解封的可靠性。

1.2Y341-114型大斜度井注水封隔器

Y341-114型封隔器的结构如图2所示，主要组成部分包括：反洗机构、密封机构、坐封机构、解封机构。

图2斜井高压注水封隔器

由于管柱采用插管结构，ø48.26 mm(1.9 英寸)油管(接箍外径ø55.9 mm)需要通过斜井高压注水封隔器。因此，将封隔器的内通径设计为ø62 mm，为保证封隔器的整体强度，通过减少活塞和胶筒径向的截面积以增加壁厚。设计有双极活塞结构，保证坐封能力，并在胶筒的两端硫化了肩部保护，提高胶筒的耐压强度[3]。同时设计了压差式反洗阀，其特点在于与油管连通面的面积大于与套管连通面的面积，因此当油套平衡时，反洗阀仍能顺利关闭，即在液柱的压力下也能顺利关闭。

Y341-114型封隔器主要技术参数为：最大外径 114 mm；最小内径62 mm；工作温度120 ℃；工作压差30 MPa。

1.3FLQ-114型桥式插管分流器

FLQ-114型桥式插管分流器的结构如图3所示，主要由提挂短接、密封管、桥式接头、分流器外管、密封短接组成。

图3桥式插管分流器

桥式插管分流器是大斜度井高压分注工艺管柱的核心部件，为大斜度井3层分注管柱提供分流通道，保证了配水器下在直井段或斜度较小的位置。同时，底部的双层油管与桥式插管分流器的下端进行连接。

设计的桥式插管分流器中心通道与底部配水器形成密封注入最下层，侧面的通道与中部配水器形成密封注入中间层。其侧面的通道截面积为中部配水器偏孔截面积的4倍，使液体过流时不产生节流压差。主要技术参数为：最大外径114 mm；最小内径28 mm；工作温度120 ℃；工作压差30 MPa。

1.4中部偏心配水器

中部偏心配水器的结构如图4所示，主要由上接头、导向体、工作筒主体、下接头、分流器外管、连接头等组成。

图4中部配水器

中部配水器的下接头与底部配水器连接，形成底部过流通道，注入最下层，分流外管与桥式插管分流器连接，形成中部过流通道，注入第2层。主要技术参数为：最大外径114 mm；最小内径46 mm；工作温度120 ℃；工作压差30 MPa。

1.5底部配水器

底部配水器的结构如图5所示，主要由扶正接头、止动外管、限位外管、密封插管、堵塞器总成等组成。堵塞器总成由打捞杆、投送接头、凸轮、防堵塞外管、水嘴、密封接头等组成。

图5底部配水器

底部配水器为同心分注配水器，其中心为堵塞器总成。底部配水器的下端密封插管插入桥式插管分流器的中心通道内，形成最下层注水通道。主要技术参数为：最大外径56 mm；工作温度120 ℃；工作压差30 MPa。

1.6CGMF-90型插管密封器

CGMF-90型插管密封器的结构如图6所示，主要由限位接头、外管接头、密封内管、内管接头等组成。

图6CGMF-90型插管密封器

通过插管密封器密封底部的双层油管环空，将双层油管分隔为2个独立的注入通道。插管密封是利用插管上密封元件与工作筒之间形钢体配合形成的密封方式，具有密封效果好、抗磨损、使用周期长的特点。主要技术参数为：最大外径90 mm；最小内径26 mm；工作温度120 ℃；工作压差30 MPa。

1.7低伤害水力锚

低伤害水力锚的结构如图7所示，主要由主体、锚牙、压板、弹簧组成。

图7　低伤害水力锚

随着注水压力的升高，水力锚的锚牙对套管的损伤逐渐增大，同时增加了斜井解封的风险。设计的低伤害水力锚锚牙外面积S=1 962.5 mm2、内面积S′=1 017.36 mm2，根据pS=p′S′，可以得出当注水压力提高至30 MPa时，其锚定力相当于普通水力锚15 MPa的锚定力，这样既减少了对套管的损伤，降低了解封的风险，又保证了管柱的可靠有效。主要技术参数为：最大外径114 mm；最小内径50 mm；工作温度150 ℃；工作压差30 MPa。

2现场应用

大斜度井高压分注工艺技术经过室内试验、中间井试验、油浸试验和试验改进完善后，各项指标达到设计要求，具备现场试验的条件。为了试验工具、管柱以及大斜度井高压分注技术的可靠性、适应性。从2014年开始，先后在双河、下二门等油田的3口井开展了大斜度井高压分注工艺现场试验，按照工艺要求，管柱组配下井过程顺利，坐封良好，工艺一次成功率100%。到目前为止，累计增注7 000 m3、控制无效注水4 000 m3，使油层得到很好动用，改善了开发效果，满足了大斜度井高压分注的需要。

本文以张1109井为例说明试验情况(如表1)，张1109井井斜53°，原为笼统注水，采用大斜度井高压分注工艺管柱后，将三级配水器从置于井深1 900 m的位置，斜度为9°，常规的投捞测试工艺可以满足三级配水器的投捞调配工作，投捞过程顺利，通过分层流量测试，各层均达到配注要求。平均2～3个月将底部配水器的堵塞器捞出，洗井1次，洗井后，反洗阀关闭可靠，封隔器密封良好。该井的分注有效期已达到10个月，截止投稿日期继续有效。

表1　张1109井试验数据

3结论

1)大斜度井高压分注工艺管柱3个配水器均在直井段内，可以实现管柱直井段内的投捞测试，有效地提高了大斜度井的投捞测试的成功率。并在现场应用中取得了良好的效果。

2)大斜度井高压分注工艺管柱的底部配水器为同心配水器，虽然增加有沉砂通道，但仍然需要定期将底部配水器的堵塞器拔出，进行反洗井，防止机杂、垢等杂质沉积。因此需要进一步的改进管柱，将同心配水器改为偏心配水器。

参考文献：

[1]张琪.采油工程原理及设计[M].北京：石油大学出版社，2000.

[2]万仁溥.采油工程手册[K].北京：石油工业出版社，2000.

[3]罗汉生，余克让．油田常用封隔器及井下工具手册[K]．北京：石油工业出版社．1997.

Subsection Injection Technology of High Angle Well

SHEN Wei，JIAO Mingyuan，CHEN Jing，YANG Baiyang，XIAO Chengcheng，DONG Junfeng，SI Guangli

(ResearchInstituteofPetroleumEngineeringandTechnology，HenanOilfield，Nanyang473132China)

Abstract：In the period of higher water contain in Henan Oilfield，the total water contain is up to 96% and its reservoir becomes further complicated.In order to improve reservoir producing extent and reduce ineffective injection，the study of investigation was carried out for precise injection in different blocks and well-conditions.A study of separated layer injection in high angle well using processing strings and matching tools，the pressure performance of full length string was improved.And a water distributor was inter-placed in straight well section and fishing test tech was adopted in combination of regular eccentric water distribution tools and fishing test tech.The difficult problems of fishing in high angle well were solved and the requirement of precise injection was met.

Keywords：high angle well；high pressure；separated layer injection；test

中图分类号：TE934.1

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.04.022

作者简介：沈威(1989-)，男，河南南阳人，助工，主要从事机械采油工艺研究，E-mail：105573669@qq.com。

收稿日期：2015-10-15

文章编号：1001-3482(2016)04-0085-03