分层防砂分层注水一体化工艺优化与应用

2017-03-04门海英中国石化有限公司胜利油田滨南采油厂山东滨州256600

化工管理 2017年7期

门海英(中国石化有限公司胜利油田滨南采油厂，山东滨州 256600)

分层防砂分层注水一体化工艺优化与应用

门海英(中国石化有限公司胜利油田滨南采油厂，山东滨州 256600)

尚、林油田埋深浅、地层胶结疏松，且化学防砂费用高、有效期短，导致水井停注、报废率达54%，注水井基本采用笼统方式注水。本文针对尚、林油田油藏特点，开展机械分层防砂分层注水工艺研究，形成了适于浅层出砂油藏的分层防砂分层注水工艺，具有一趟管柱完成分层防砂分层注水、油管单独检换的优点。该工艺结构简单、操作方便、实施成本低、防砂有效期长，解决了严重出砂井的分注问题，取得较好的开发效果。

分层防砂;分层注水;一体化

1 尚林油田注水开发背景

滨南采油厂尚店、林樊家油田以馆陶组和孔店组为主要含油层系，区块油藏埋深平均1050m，压实程度差，平均孔隙度35%，胶结类型主要是孔—接式和接孔式，储层物性主要是细—粉细砂岩和粉砂岩。各砂组物性差异大，吸水能力不均衡。油层具有厚度薄、埋藏浅、孔隙度大、基岩胶结疏松、岩石颗粒较细、非均质性强的特点。油层注水后胶结物被溶解，岩石强度降低，在注水压力、地应力的双重作用下扰乱颗粒间胶结，易引起地层出砂。

目前该块水井主要采用季胺盐类阳离子聚合物为主的化学方式防砂。防砂后采用常规的悬挂式偏心分层注水工艺管柱。由于化学防砂的局限性，常规注水工艺无法满足该块注水要求，出砂导致埋管柱，造成洗井不通、欠注、测调失败、砂卡等问题。以林樊家油田为例，该块共有注水井70口，出砂导致注不进或注水工具卡导致报废关井有38口。开注水井中分注井12口，分注率38%，平均有效期18个月。出砂造成水井欠注、分注率低、层段合格率低、作业频繁、出砂严重井报废，无法满足细分层系开发的要求。

2 一体化分层防砂分层注水工艺设计

针对尚林油田注水井存在的问题，开展机械式防砂注水工艺技术优化，形成防砂注水一体化工艺管柱，实现了下入一趟管柱完成分层防砂、分层注水，根据区块出砂特点优选精密滤砂管，考虑分层测调优选智能测调配水工艺，考虑检管需要研制了单独检换油管的丢手插封，考虑后期打捞管柱安全性设计分段打捞工艺。具有施工简单、防砂有效期长、测调成功率高、安全可靠的优点。

(1)管柱组成管柱结构主要由丢手插封、挡砂皮碗、精密防砂管、双注管、智能测调配水器、Y341可洗井封隔器、水力卡瓦和沉砂洗井阀等工具组成。

(2)适用范围 ①油藏类型：中高渗透疏松砂岩油藏。②油藏性质：埋深小于3500m，注水工作压差小于35MPa、工作温度低于160℃。③套管类型：51/2in、7in的斜度小于60°的套管。④注水层数：不大于3层。

(3)工作原理 ①分层防砂工艺设计。防止注水井出砂的关键是减少或防止地层返吐。由于化学防砂施工工艺复杂、有效期短，确定采用机械防砂方式，利用防砂管和配套工具进行挡砂，防止地层出砂进入井筒。该块地层砂粒度中值0.11mm，根据出砂物性优选精细毛毡滤砂管孔径，采用三层不同目数金属毡逐层隔挡。同时，滤砂管上下各有一个挡砂封隔器，实现油层封闭挡砂。层内小夹层不需要防砂，采用双注管代替精密滤砂管，降低费用。滤砂管、挡砂封隔器、双注管都采用夹壁环空机构，在防砂的同时不影响注水与洗井。

②分层注水工艺设计。注水工艺采用夹壁环空结构，实现了封闭式注水。水从配水器出来后经挡砂封隔器的夹壁环空进入精密滤砂管、双注管的夹壁环空，经精密滤砂管进入油套环空，最终进入地层，而地层砂被有效阻挡。针对该块出砂特性，优选空心测调一体化配水器，该工具采用防返吐结构，停注时配水器关闭，防止地层流体倒流引起出砂。采用无级调配水量技术，可通过地面实时测调，具有调配精确、范围大、成功率高的优点。注水过程中由于层间压差变化导致管柱受力不平衡，液压坐封后丢手封处于解锁状态，管柱需要锚定力来增加管柱稳定性，避免管柱蠕动。为此设计水力卡瓦置于管柱下部，起到支撑管柱的作用。考虑该块地层砂中含有粉细砂，少量粉细砂在长期注水过程中难以避免进入管柱内部，常规洗井阀易被埋死造成反洗井不通。因此设计定压沉砂洗井阀，进入油管的砂经桥式通道落入尾管，避免埋底球，保证正常洗井。

③检换设计。常规检换需将工具串全部起出，造成防砂工具的浪费。设计丢手插封，在检换时上提管柱，管柱在丢手封处脱开，将防砂注水工具留井。新油管下部连接插管下至丢手封位置，加压定位，完成插管与插封密封对接，实现检换。

④防卡设计。在滤砂管及封隔器部位采用液压安全接头及反扣接头，后期起防砂管柱遇卡时可合理断脱，方便后续作业，避免大修及报废井。

3 现场应用

该工艺2013年在尚林油田现场实施7井次，最小卡封距2.5m，最大井斜55°，施工成功率100%，开注水井基本满足配注要求，累计增加注水量2.1×104m3，提高了出砂区块的分注率及注入量，取得较好的开发效果。

以尚23-8井为例，该井是尚林油田一口老注水井，分三层注水，最小层间距2.5m。该井由于洗井不同于2013年3月上作业，由于砂埋管柱，油管拔脱交大修。大修起出分层注水管柱，发现下部偏心配水器、油管及底球被泥砂堵死，40壁测井发现浅层套管80.4m处套破。针对该井问题，优选了保护套管式分层防砂分层注水一体化工艺管柱，通过保护套管封隔器与水力锚实现卡封套破段及管柱锚定。自2013年5月完井以来，套压0MPa，配注40m3/d，实注42m3/d，一直按照配注量稳定注水，累计注水9276m3，取得良好的注水效果。