分层挡砂合采工艺管柱研究与应用

李志广，闫永维，李风涛，张子佳，李　川，许泽涟

(1.中国石油大港油田 石油工程研究院，天津 300280；2.中国石油大港油田 第一采油厂，天津 300280)



o开发应用o

分层挡砂合采工艺管柱研究与应用

李志广1，闫永维1，李风涛1，张子佳1，李川1，许泽涟2

(1.中国石油大港油田 石油工程研究院，天津 300280；2.中国石油大港油田 第一采油厂，天津 300280)

摘要：在油田开发中，多数区块油井的生产层系多、层间干扰严重，部分区块出砂、油稠、腐蚀等问题突出，目前常用的分层合采技术可以有效解决层间干扰的问题，但不能完全适用于出砂油井。对现有的分层合采管柱进行技术升级，将管柱分为举升管柱和分层挡砂管柱两部分，采用密封工作筒将管柱的两部分密封连接，分采泵形成两个互不干扰的进液通道，给分层挡砂管柱配备了安全接头和防砂筛管，能够适应出砂和砂埋的井况，提高出砂油井的产量及生产时效。

关键词：分层挡砂；分层合采；管柱；生产时效

在油田开发中，多数区块油井生产井段长、生产层系多、层间干扰严重，部分区块出砂、油稠、腐蚀等问题突出，主要表现为层间干扰井综合含水高，低能油层动用程度低。目前常用的分层合采技术可以有效解决层间干扰的问题，但对出砂油井，现有分采技术不适用，不能满足生产需求，主要表现为砂卡、砂堵、砂埋导致油井停产。大港油田出砂油井主要分布在港东、港西、羊二庄油田，仅港东油田，平均每年因砂卡、砂堵、砂埋造成停产井80井次以上，占全年总停产井数的40%，严重影响油井的产量及生产时效。针对港东、港西、羊二庄出砂油井的特点，在现有分层采油技术的基础上，研究出适用该类型区块的分层合采技术及配套工具，满足出砂油井的分层采油需求，提高了油井产量及生产时效。

1技术分析

1.1管柱结构[1]

分层挡砂合采管柱由分层挡砂管柱和举升管柱2部分组成，如图1所示。

1—举升管柱；2—分层挡砂管柱。

分层挡砂管柱由上封隔器、安全接头Ⅰ、筛管Ⅰ、上密封工作筒、安全接头Ⅱ、下封隔器、安全接头Ⅲ、下密封工作筒、筛管Ⅱ、丝堵由上至下通过油管依次固定连接，如图2所示。上封隔器位于上油层的上方，下封隔器位于上油层和下油层之间；筛管Ⅰ位于上油层，筛管Ⅱ位于下油层；上密封工作筒、下密封工作筒的内径小于油管内径。

举升管柱的分层采油泵下端固定安装有空心密封管，空心密封管的下端始终与上密封工作筒内孔配合，空心密封管与上密封工作筒上方的分层管柱内孔形成环空，环空与分层采油泵中偏心阀所在的泵筒腔连通[2]，如图3所示。

1—封隔器；2—安全接头Ⅰ；3—筛管Ⅰ；4—上密封工作筒；5—安全接头Ⅱ；6—封隔器；7—安全接头Ⅲ；8—下密封工作筒；9—筛管Ⅱ；10—丝堵。

1—分采泵；2—空心密封管。

1.2工艺原理[3-5]

首先，根据工艺设计将分层挡砂合采管柱的分层管柱各部件依次连接组装完毕，由输送管柱将分层管柱下入预定井深，通过专用坐封配套工具将上封隔器、下封隔器坐封；然后加压使输送管柱与分层管柱脱离，提出输送管柱。

其次，将分层采油泵下端的空心密封管插入上密封工作筒内，由抽油杆带动分层采油泵及空心密封管沿分层管柱作上下往复运动。上冲程时，上油层的原油经空心密封管与分层管柱的环空进入分层采油泵；下油层的原油经空心密封管内孔进入分层采油泵，实现分层合采。

在生产过程中，当上油层出砂严重导致筛管Ⅰ砂埋无法上提分层管柱时，可通过安全接头Ⅰ断开管柱，对筛管Ⅰ实施套铣，然后打捞管柱，实现解卡。当下油层出砂严重导致筛管Ⅱ砂埋无法上提分层管柱时，可通过安全接头Ⅲ断开管柱，对筛管Ⅱ实施套铣，然后打捞管柱，实现解卡。分层挡砂合采管柱针对出砂严重且油层层间干扰影响产量的问题，既能避免层间干扰又能防止砂卡管柱，实现提高出砂油井的单井产量及生产时效的目的[6-7]。

2适用条件

适用套管

适用井斜

40°

适用开采层段

2层

3技术特点

1)一台抽油设备分采2个油层，可消除或减少油层间的干扰，增加油井产量。

2)上、下2泵理论排量不同，可根据油层产能合理匹配。

3)整个管柱(除封隔器部位)采用等外径尺寸，有利于发生砂埋时上提管柱。

4)管柱配套防砂筛管，阻挡底层细微颗粒进入管柱内，有效避免抽油泵发生砂卡。

5)管柱预置密封工作筒，实现液压封隔器坐封与油井分层合采。

4现场应用

2014年，分层合采技术在大港油田采油一厂、二厂、三厂共进行了18口井现场试验，成功率100%，取得了良好的应用效果，有效解决出砂油井的层间干扰问题。以联浅3-6-1为典型井例，该油井原来采用57整筒泵生产，日产液36m3，日产油1.6t；2014-12-26，该井下入分层挡砂合采管柱，日产液27m3，日产油2.6t。如图4～5所示。通过实施前后对比可见，日产油明显增加。

图4　联浅3-6-1生产曲线

图5　联浅3-6-1管柱组合

5结论

1)分层挡砂合采管柱技术可以通过卡层封隔器实现含高压油层与低压油层同时开采，消除层间干扰，提高开发时效和单井产量，可以使一些难动用油层得到有效利用。

2)通过使用分层合采抽油泵同时对2个油层开采，可根据各个油层产液能力调整抽油泵的泵径组合，满足各个油层的生产需求。针对出砂油井采用分层挡砂合采管柱，满足出砂油井举升要求，提高油井产液量。

参考文献：

[1]《机械设计手册》编委会.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]姚春冬.石油钻采机械[M].北京：石油工业出版社，1994.

[3]SY/T5106―1998，油气田用封隔器通用技术条件[S].[4]采油技术手册编写组.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，1996：754-760.

[5]陈冠良，王飞，程艳会，等.高效洗井防污染管柱的研究与设计[J].石油机械，2006，34 (4)：28-29.

[6]肖国华，马宝忠，王金忠，等.JDY441可取式卡瓦封隔器的研制与应用[J].石油机械，2013，41(12)：118-120.

[7]朱晓荣.封隔器设计基础[M].北京：中国石化出版社，2012.

DevelopmentandApplicationofMultiple-zoneCommingledProductionPipeStringforSandPrevention

LIZhiguang1，YANYongwei1，LIFengtao1，ZHANGZijia1，LIChuan1，XUZelian2

(1.Petroleum Engineering Institute，Dagang Oilfield Company，Tianjin 300280，China；2.First Production Plant，Dagang Oilfield Company，Tianjin 300280，China)

Abstract：During oilfield development，oil wells have various layers，serious interference on interlayer exists in most of the block，some blocks are prominent in sand flows，heavy oil and corrosion，commonly the used selective-zone production technique can effectively solve the problem of interference between layers，but for the sand flows，the existing mining technology is not suitable for this well condition，the existing pipe string need to upgrade.The new pipe string will be divided into the lifting pipe string and layered sand control pipe string，the two parts of the pipe string are connected with sealing working barrel.Two liquid channels without mutual interference for pump are provided by sealing working barrel，at the same time，for stratifying sand control，the pipe string is equipped with safety joint and sand-proof screen，that can satisfy the sand-flowed and sand-buried well，and improve the yield and production efficiency of production wells.

Keywords：layering sand prevention；multiple-zone commingled production；pipe string；production efficiency

文章编号：1001-3482(2016)06-0069-03

收稿日期：2015-12-16

基金项目：中石油大港油田科技攻关项目“机械采油工艺技术优化配套研究与推广”(20130208)

作者简介：李志广(1965-)，男，高级工程师，现从事机械采油研究工作，E-mail：yong2002043226@163.com。

中图分类号：TE931.2

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.06.015