异型管地面智能分注工艺技术的研究与应用

叶勤友

（中国石油吉林油田公司油气工程研究院 吉林松原 138000）

目前，注水仍然是低渗透油田开发补充地层能量的最经济有效的开发方式。伴随着油田的不断开发，吉林油田的分层注水技术也得到了长足的发展，从井下空心分注技术、井下偏心分注技术，发展到目前的桥式偏心测调联动分注技术，以及免投捞桥式同心测调联动分注技术，借助通讯电缆，实现水量测调地面直读与管柱验封，在提高测试效率的同时，实现了精细注水。但吉林油田区块多、差异大，地面条件及井筒复杂多样，给井下测试带来诸多难题。地面分注技术（不保护套管）也只能实现二段注水，导致地层能量不能得到有效补充。

为持续发挥老油田的稳产高产效果，提高水驱产量，开发出了异型管地面分注工艺管柱，利用可钻桥塞封隔注水层段，在保护套管的基础上，实现了地面多段注水与测试，检管时只需提出管柱进行清检，不动桥塞，有效避免了腐蚀结垢区块因井下测试遇卡、管柱不解封、拔脱引起的大修作业，也解决了深井、低洼易涝地带水井井下测试困难、影响有效注水的问题。

1 异型管地面分注工艺管柱结构及工作原理、技术参数

利用可钻桥塞封隔注水层段，与不同规格油管插接密封，经地面井口实现地面多段分层注水测试与管柱验封。

1.1 异型管地面分注工艺管柱

1.1.1 结构

以三段分注为例，采用三级桥塞封隔结构。异型管地面分注管柱主要以可钻桥塞为主体，作为封隔工具封隔注水层段，耐层间压差高。采用不同规格油管作为注水管柱，通过密封插管分别与相应桥塞插接密封，管柱蠕动不影响桥塞密封性能。各级扶正器扶正相应管柱确保插管居中，顺利插入桥塞内部。管柱结构如图1所示。

图1 异型管地面分注工艺管柱结构图

1.1.2 工艺原理

先用桥塞坐封工具分别将三级可钻桥塞下到井下设计位置坐封，在依次下入外、中、内三层油管，每层油管下接密封插管及扶正器，插管插入相应可钻桥塞内部并与桥塞之间形成间隙密封。经分注井口形成独立的注水通道，达到地面分注的目的。各层下管是靠限位接头限位，到位后再上提一定高度，适应油管伸缩。

1.1.3 主要技术参数

（1）层间耐压：35MPa；

（2）工作温度：≤120℃；

（3）适应井型：井斜小于20°的水井；

（4）适应套管：5 1/2"套管；

（5）适应井深：<3000m。

1.2 可钻桥塞

利用可钻桥塞作为封隔工具，在桥塞上增加密封机构，采用组合密封方式，与插管通过间隙配合密封，延长管柱工作寿命。

1.2.1 结构

可钻桥塞如图2所示，由三部分组成：坐封部分、锚定部分和密封部分。

图2 可钻桥塞

1.2.2 工作原理

（1）坐封：将坐封工具套在中心管外部，通过销钉与中心管连接。坐封时，坐封工具推动档环下行，剪断销钉，带动卡瓦、锥体压缩胶筒，封隔油套环形空间。同时，下行推力推动卡瓦在椎体表面径向伸出，支撑并锚定套管，桥塞丢手后，卡瓦不回收。坐封工具提出井筒，完成坐封。

（2）起桥塞：采用小修螺杆钻钻捞。

1.2.3 主要技术参数

可钻桥塞主要技术参数见下表：

表1 可钻桥塞技术参数表

1.3 异型管中管

受桥塞内通径及套管规格限制，经校核油管力学性能，设计出异型管中管柱组合。三层油管在一级桥塞上面采取变径方式，通过一级桥塞内腔。设计采用五种规格的油管，规格见表2：

表2 异型油管规格表

1.4 密封插管

根据桥塞内通径设计密封插管，结构如图3所示：

图3 密封插管结构图

1.5 扶正器

针对三层油管规格设计相应扶正器，与插管连接，保持管柱居中，利于下管操作。

2 技术特征

2.1 具有耐高压的性能，抗层间压差大

承受高压性能主要体现在桥塞自身结构的设计上，主要包括能承受上、下压差防止管柱蠕动引起桥塞封隔失效的单向卡瓦锚定机构。高压注水时，卡瓦锚定住套管，承受层间压差。当突然停注时，桥塞仍能处于良好的密封状态，不会失封。

2.2 利用物联网，实现地面智能分注

注水井口配套电磁流量计与电动水量调节器，利用物联网，通过地面控制器，实现压力、流量实时监测与控制,为油藏工程师提供实时准确参数。

2.3 具有两种桥塞坐封方式，利于选择

电缆坐封，配套坐封专用工具，磁定位校深，数据准确，深井坐封3小时一段，效率高；液压坐封，配套坐封专用工具，进行油管坐封，占井时间长，效率低，适于浅井。

2.4 管柱密封性能可靠、工作寿命长

密封插管加长设计，增加了与桥塞配合的调整空间，限位接头的使用，方便了现场施工操作。可钻桥塞不设解封机构，一旦坐封就永不解封，注水压力波动时，桥塞密封不受管柱伸缩蠕动影响，增强管柱工作寿命。

2.5 桥塞坐封管柱，检管作业效率高

桥塞性能稳定，作业时不用起出，清检时仅起下油管清检即可，提高作业效率。

2.6 管柱安全可靠、作业风险低

可钻桥塞除密封材料外全部选用可钻削非金属材料，易钻扫，避免卡井风险，安全性高。起桥塞时可用小修螺杆钻直接扫钻捞出，保证井筒畅通，可有效避免大修风险，延长注水井生命周期。

3 现场应用

截止2017年12月，在莫里青及大情字井等地区现场试验应用20口井，施工成功率100%。可钻桥塞密封性能稳定，测试验封均在地面操作，注水状态平稳，层段水量测试至合格仅需0.5天，测试效率得到大幅度提高。

典型井例：伊+45-2-3井，三段分注，井深2457.6m。2015年12月18日开始施工，作业占井时间7d，包括刮套、冲洗、模拟管柱通井、坐封桥塞、下三次油管验封桥塞，三个桥塞电缆坐封总用时8h。试验效果：桥塞坐封及各层油管插配均一次成功，各层管柱验封合格，正常注水，水量测试调配时间仅需0.5d，测试效率高。地质配注35m3/d，测调试情况见表4。注水期间，最大层间压差已达到19MPa，管柱密封性能可靠。

4 结论

（1）提高了测试效率及资料的准确性。应用异型管地面分注工艺管柱配套专用注水井口，配套电磁流量计与电动水量调节器，不需测试车辆设备进入井场，井组人员就可以在地面井口进行管柱验封及水量调配操作，测试效率高，资料准确，可随时满足地质方案要求，能及时有效地补充地层能量，缓解区块产量递减；水量调配与管柱验封从3天缩短到1小时。

（2）降低了人工成本。测试人员从4人减少到1人；测试工艺从井下移到地面，无需测试车辆。

（3）节省大修作业成本投入。解决了因腐蚀结垢因素导致的测试遇阻频高引起修井作业的生产难题，桥塞失效可用小修扫钻，避免水井大修的发生，保持井筒的完整性。

表4 伊+45-2-3井测试情况统计表统计截止日期：2016.11

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