三元复合驱偏心双层管多层分注技术研究

周万富，杨志刚，王 晶，王海龙，韩 宇

(大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453)①

三元复合驱偏心双层管多层分注技术研究

周万富，杨志刚，王 晶，王海龙，韩 宇

(大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453)①

针对单管分注工艺无法解决层间压差大于2 MPa井的分注问题，研制了偏心双层管封隔器、偏心双层管配注器、井下堵塞器、地面压力调节器及分子质量调节器等配套装置，形成了三元复合驱偏心双层管多层分注技术。根据油层渗透率将油层划分为高渗透、低渗透2组油层，利用偏心双层管封隔器和偏心双层管配注器可形成井下独立的2个注入通道，通过使用地面压力调节器，解决了高、低渗透层注入压力差异大的问题；通过地面相对分子质量调节器，解决了相同三元液相对分子质量无法适用高、低渗透率的问题；通过更换井下堵塞器，可实现某一油层的分组变换。室内试验及现场应用结果表明：流量70 m3/d时，该技术分子量调节上限为50%，节流压差最大可达3.0 MPa，油层动用程度明显提高。该技术为提高低渗透油层动用程度提供了技术保障。

分层配注；三元复合驱；偏心双层管分注；压力调节器；相对分子质量调节器

1990年初，大庆油田开始研究三元复合驱技术的驱油机理，并于1994年进行了先导性矿场试验[1]。为进一步提高三元复合驱油层动用程度，研制了三元单管分层注入工艺，可以满足节流压差小于2 MPa井的分注需求。但随着三元复合驱驱替对象转为层间差异更大的二类、三类油层，现有的分注技术很难满足层间矛盾突出、油层层数多和渗透率级别跨越大的井的分注需要[2-4]。因此，研究了三元复合驱偏心双层管多层分注技术，不同渗透率级差的油层采用双层管分组注入，通过井下装置控制2组油层配注量及相对分子质量。根据现场三元复合驱注入井数据，将全井划分为高渗透、低渗透2组油层，基本可实现均衡注入[5]。通过油层组划分，缓解高、低渗透层的层间矛盾，改善注入剖面，提高驱替效果；同时，在剖面反转后还可实现不动管柱的快速分组调整。该技术可取消井下流量调配，节省测试工作量及设备投入费用，在增加少量油管投资的情况下，可获得较好的经济效益。

1 工艺原理

偏心双层管多层分注工艺，地面采用单层管结构，地下采用双层管分注结构[6]，根据渗透率级差将各相互间隔的小层分成高渗透率、低渗透率2组，分别通过内外双层管进行注入，如图1所示。通过对油层组进行划分，可以大幅度降低层间矛盾，另外，由于地面采用的是“单井单泵”方式进行三元液注入，为更好地解决三元液配注量、分子量与油层渗透率的匹配关系问题，在地面装置选择上，对应高渗透层段使用压力调节器，对应低渗透层段使用相对分子质量调节器，通过分子量与压力的双重控制解决三元液与地层渗透率的匹配关系。

图1 偏心双层管多层分注技术工艺原理

2 技术特点

1) 采用地面单泵注入，不需要改造地面设备、管网。

2) 相对分子质量调节器及压力调节器安装在地面，可在地面直接调节相对分子质量及分层注入量，控制简便、读取直观。

3) 测调周期根据需要灵活控制，及时掌握分注状况并做出相应调节，保证分注效果。

4) 节省分层测调和测试仪器等设备购置费用。

3 工艺结构

三元复合驱偏心双层管多层分注管柱主要由井下分注层管柱和地面控制系统两部分组成[7-8]。井下分注层管柱部分主要由ø50.8 mm(2英寸)油管、ø76.2 mm(3英寸)油管、偏心双层管封隔器、偏心双层管偏心配注器、环空注入(或中心注入)堵塞器组成，如图2所示。其中环空注入(或中心注入)堵塞器放入在偏心双层管配注器一侧的偏孔中，相同类型堵塞器对应的油层组相同，使用配套环空注入和中心注入堵塞器(如图3)进行调节，当配注器内投入中心注入堵塞器时，ø50.8 mm(2英寸)油管内的液体经配注器的通道进入偏孔，经中心注入堵塞器后进入油层，完成中心注入；当配注器内投入环空注入堵塞器时，ø76.2 mm(3英寸)与ø50.8 mm(2英寸)油管环空的液体经配注器的环空通道进入偏孔，经环空注入堵塞器控制后进入油层，完成环空注入，从而实现双通道注入。其优点是在进行某一油层更换油层组时，只需更换不同类型堵塞器即可，操作方便快捷，结构简单。

偏心双层管封隔器(如图4)和偏心双层管配注器(如图5)为井下的关键工具。每级偏心双层管封隔器下接头与偏心双层管配注器上接头连接，形成中心过液通道，每级偏心双层管封隔器通过快速连接外套与偏心双层管配注器外套连接形成环空过液通道。偏心双层管配注器结构与常规偏心配注器结构基本相同[9]，偏心双层管配注器通过焊接方式与其外套相连接形成环空过液通道。

1—ø76.2 mm(3英寸)油管；2—ø50.8 mm(2英寸)油管；3—偏心双层管封隔器；4—偏心双层管配注器；5—环空注入堵塞器；6—中心注入堵塞器。

图3 堵塞器

图4 偏心双层管封隔器结构示意

图5 偏心双层管偏心配注器结构示意

地面控制部分主要由地面相对分子质量调节器和地面压力调节器(如图8)组成。相对分子质量调节器中相对分子质量调节元件采用的是喷嘴结构设计，其原理是让三元速度发生突变，导致分子链分解、断裂，使三元液分子形态和尺寸发生变化，从而实现机械降解，达到三元液分子量的调节目的，如图7。

图6 地面相对分子质量调节器

图7 三元液分子量剪切示意

地面压力调节器过流通道由节流芯外表面多级等距流线单元和压力调节器内壁组成，如图8。当三元液流经过流通道内的节流单元，由于过流面积的变化导致溶液流速发生改变，从而造成能力损失，降低三元液注入压力，达到压力调节的目的。节流芯的等距流线单元越多，则压力控制能力越强。地面控制部分指标为：在流量70 m3/d时，相对分子质量最大调节上限为50%，压力调节器节流压差为3.0 MPa。

a 实物

b 过流通道

4 投捞工具

偏心双层管多层分注技术配套的投捞工具与单管化学驱分质分压的投捞工具完全兼容，其外径为40 mm，总长为1 370 mm。如图9。

图9 双层管配套投捞器

打捞堵塞器时，投捞爪上安装打捞接头，将投捞器坐入目的工作筒后，打捞接头与工作筒内堵塞器对接，上提投捞器打捞堵塞器出井筒，从而完成堵塞器打捞工作；投送堵塞器时，投捞爪上安装投送接头并携带需更换的堵塞器下入井内，坐入目的工作筒后，将堵塞器投放在目的工作筒内，上提投捞器从而完成堵塞器的投送工作。

5 现场应用

2013-10—2015-11，在大庆油田采油一厂、二厂、四厂开展某B井等3口井双层管多层分注现场试验，3口井的现场测试调配中，投捞成功率达到100%，达到配注要求，注入剖面得到明显改善。

以北某区块某B井为例，该井由于层间压差高达2.5 MPa，原有技术采取偏心单管两层分注，2014-06，采用双层管多层分注技术实现五层分注，分注15个月后，2015-09，注入剖面测试成果与2013-10单管分注时期注入剖面测试成果对比显示(如图10)，油层动用程度由67%明显提升至95%。

6 结论

1) 三元复合驱单管分注工艺无法解决层间压差大于2 MPa以上井分注问题。三元复合驱偏心双层管多层分注技术可满足层间压差最大3.5 MPa井分注，实现了大层间压差的三元复合驱井的多层分注，与单管分注形成互补体系，满足高层间压差的分注需求，扩大了三元复合驱技术的应用范围。

图10 某B井注入剖面对比

2) 三元复合驱偏心双层管多层分注技术可按渗透率级差将油层划分成高渗透、低渗透两组油层，每组均可分多层注入，并利用不同类型堵塞器随时变换分注层组。

3) 根据现场应用效果，三元复合驱偏心双层管多层分注技术已较为成熟，需进一步提升分注工具性能指标、改进并完善分注工具结构，从而提升整体工艺性能。

[1] 闫文华，郭志强，刘兴君，等.三元复合体系分质分压注入的室内试验研究[J].大庆石油地质与开发，2010，29(1)：115-118.

[2] 李建云.聚合物驱多层分质分压注入技术研究与应用[J].内蒙古石油化工，2010(1)：124-126.

[3] 赵政玮，刘兴君.井下聚合物相对分子质量调节器试验研究[J].中国石油和化工，2009(7)：74-77.

[4] 唐俊东，陆伟.同井双介质分层注入工艺探讨[J].油气田地面工程，2010，29(1)：39-40.

[5] 段宏，梁福民，刘兴君，等.三元复合驱偏心分注技术[J].石油钻采工艺，2006，28(2)：62-64.

[6] 庄清泉，宗大庆，张淑敏.聚合物驱简化分注工艺技术[J].油气田地面工程，1999，18(6)：11-13.

[7] 杨子强，谢朝阳，梁福民，等.聚合物驱多层分注技术研究[J].大庆石油地质与开发，2001，20(2)：83-85.

[8] 王金友，付爱德，张玉荣，等.聚合物驱双层分注工艺技术[J].石油钻采工艺，1998，20(2)：67-71.

[9] 裴晓含，段宏，崔海清，等.聚合物驱偏心分质注入技术[J].大庆石油地质与开发，2006，25(5)：65-67.

Research on Multi Layer Injection Technology of Eccentric Double Layer Pipe in ASP Flooding

ZHOU Wanfu，YANG Zhigang，WANG Jing，WANG Hailong，HAN Yu

(Production Engineering & Research Institute，Daqing Oilfield，Daqing 163453，China)

For the single separate injection technology can not solve the interlayer pressure difference is greater than 2 MPa above well injection，through the development of eccentric double tube packer，eccentric double tube injection device，downhole plug，ground pressure regulating device and ground molecular weight adjusting device，the formation of the ASP flooding eccentric double separate layer injection technology，according to the permeability of reservoir is divided into two groups of high permeability，low permeability reservoir，using eccentric double tube packer and eccentric double tube injection device can be injected into two independent channels formed underground.Through the use of the ground pressure regulator，the problem of the high permeability layer and low permeability layer of the injection pressure difference is solved.Through the use of the ground molecular weight adjusting device，the problem that the same ASP solution molecular weight is not suitable for high and low permeability is solved.By replacing the downhole plug，the grouping transformation of some oil layer can be achieved.The experiment and field application of 3 wells results show that：the flow rate 70 m3/d，the molecular weight of the technology to adjust the upper limit of 50%，the maximum throttle pressure difference of up to 3.0 MPa，the utilization degree of oil layer is obviously increased after the use of the technology.The development of the technology provides technical support for improving the utilization degree of low permeability reservoir.

separate layer injection allocation；ASP flooding；eccentric double tube separate injection；pressure regulating device；molecular weight adjusting device

1001-3482(2016)12-0015-04

2016-06-01

周万富(1963-)，重庆人，教授级高工，博士，主要从事三次采油研究，E-mail：zhouwf@petrochina.com.cn。

TE934.1

A

10.3969/j.issn.1001-3482.2016.12.004