中深井可钻桥塞多级管插配地面分注技术

贾 菲, 于海峰, 王 刚

(中国石油吉林油田分公司 长春采油厂， 吉林 长春 130000)

0 引 言

莫里青油田地质状况复杂，储层埋藏深，平均油层中深为2 423.7 m，最深注水层段达2 933.3 m；层间跨度大，平均跨度值为128.7 m，最大层间跨度可达到420 m；储层多期次叠加沉积造成储层扇体相带窄，扇体变化大，有效储集砂体多呈透镜状条带展布，层间非均质性强，各层吸水差异性强，层间注水压差大，最大差值达23 MPa；注水压力高，达到27 MPa。上述特征对注水开发工程配套技术提出了挑战。

中深井可钻桥塞多级管插配地面分注技术就是针对上述问题开展的技术攻关，该技术的成功应用，对提升分层注水工程保障能力，保障分层段注水质量，保持地层能量，降低自然递减速率，提高采收率具有十分重要的意义[1-2]。

1 地面三段分层注水管柱工艺设计

1.1 管柱结构设计

可钻桥塞多级管插配地面分注技术中注水管柱工艺是采用3套可钻桥塞封隔注水层注目的层段，再下入外、中、内三种不同规格的注水油管，每级油管下接密封插管，密封插管上部配套有扶正装置，以保障插接配合的密封性能；三级油管分别通过各自的油管悬挂器，分级悬挂在注水井口对应的油管四通上，实现内层油管向下部目的层注水，内层油管与中层油管的环空向中间目的层注水，中层油管与外层油管的环空向上部目的层注水，每个注水层段都有单独的注水通道，互不影响，从而保障分层段注水的要求[3]；验封、调配、测试工作改变了传统的井下测试方式，均在地面完成，简化了工艺，提升了质量与效率；各层油管下入时靠限位接头限位，到位后再上提一定高度，防止注水时油管伸缩对桥塞造成冲击。密封插管与桥塞采用一级泵间隙配合(0.025～0.088 mm)及橡胶密封复合活动密封方式，以减少高压注水状态下压力频繁波动对桥塞造成的冲击，保障桥塞的密封性能和使用寿命，延长注水工艺管柱使用寿命[4]。

地面三段分注管柱示意图如图1所示。

1.2 技术优势

1)各层注水有单独的注水通道，各层相互不干扰。

2)验封、调配、测试工作均在地面完成，地面控制各层注水量，保证测调试和注水量控制。

3)各层管柱和桥塞采用插管密封连接，可有效地解决因压力等变化导致的蠕动对整体管柱(特别是关键部件桥塞)密封性能的影响。

4)整体注水工艺管柱使用寿命长，预防卡井大修。管柱出现问题可直接起出各级注水管柱进行地面检修，可钻桥塞不用捞出，提高了作业效率。需要清理可钻桥塞采用专用扫塞工具直接将可钻桥塞钻扫掉，以保障井筒的通畅性，延长注水井筒的长生命周期。

图 1 地面三段分注管柱示意图

2 配套工具、组件的设计

2.1 可钻桥塞的研制

2.1.1 可钻桥塞主要技术参数设计

可钻桥塞主要技术参数见表1。

表1 可钻桥塞主要技术参数

续表1

2.1.2 技术特点

1)结构简单,由于没有解封机构，故障率很低；

2)整体式卡瓦设计能有效避免中途坐封且易于钻除；

3)卡瓦材质特殊处理，保障在钢级为P-110的套管内可靠的坐封[5]；

4)三个胶筒组成可靠的密封保障；

5)除卡瓦外其它部件均采用非金属可钻材料；

6)坐封时可采用液压坐封工具或电缆连接坐封，操作简便；

7)可调整剪钉数量来调整坐封开启力和丢手力,每个剪钉剪断力为21 kN，一般采用6～8个剪钉。

可钻桥塞实物如图2所示。

图 2 可钻桥塞实物图

2.2 插接管柱设计

通过扶正器和限位接头实现密封插管准确插入可钻桥塞预定位置，插接管柱和可钻桥塞通过一级泵间隙配合、橡胶密封组合密封方式，实现有效分隔各油层[5-6]。

关键部件结构分别如图3～图5所示。

1.上接头; 2.扶正挡环; 3.扶正块; 4.弹簧; 5.螺钉; 6.O型圈; 7.下接头。

图3 外层油管扶正器示意图

1.上接头; 2.密封胶圈; 3.中心管; 4.弹簧扶正器; 5.下接头。

1.限位接头; 2.密封插管; 3.密封胶圈。

关键部件材质分别见表2和表3。

表2 外层油管扶正器材质

表3 密封插管材质

密封插管参数设计见表4。

表4 密封插管参数设计表

2.3 多级管规格技术参数设计

通过过流面积、水头损失、压头损失、抗拉强度、最大下入深度、伸长率等指标计算，确定多级管柱组配规格。

管柱管材性能见表5。

表5 ***井分注管柱管材性能设计

2.4 注水井口及地面分注器

2.4.1 地面三段注水井口设计

压力等级：5000PSI；

通径：50 mm；

下开关灵活性：<400 N·m；

温度级别：P-U(-29～+121 ℃)；

上部悬挂器连接方式：1.315TBG；

采用三级油管悬挂器悬挂，分别承载不同管径的油管，可实现三层注水。

四管分注井口示意图如图6所示。

图6 四管分注井口示意图

管柱组配设计见表6[6-8]。

表6 ***井可钻桥塞多级插配地面分注管柱设计表

2.4.2 地面分注器主要参数与性能

流量调整范围：5～80 m3/d；

流量精度：±5%；

工作压力：35 MPa。

调整方式：通过旋转外置式调节杆来调整水量(正转减小注水量，反转增大注水量)。

地面分注器主体由优质碳素结构钢加工完成，整体经调质处理，耐压能力强，满足35 MPa压力级别需求。

地面分注器关键部件采用不锈钢材料，各零部件采用防腐、防锈处理，水嘴采用氧化锆材质。

地面分注器更换水嘴灵活，分注流量调节通过调节杆进行，操作简便，分注流量控制准确。内部带有自平衡压力传导系统,保证恒定压力差注水,不会因为注水压力不稳定造成注水量不准确。

地面分注器示意图如图7所示。

1.主体; 2.平衡机构; 3.水咀; 4.调节机构。

3 矿场应用效果

试验井成功实施了地面三段分注工艺技术，井深达到2 145 m，截止目前下井时间已达740 d，验封合格，地面测试单层注水量满足地质配注要求。该井所在井组日增油能力0.5 t/d，年增油量130 t。

4 结 语

中深井多级管插配地面三段分注技术创造性的研制可钻桥塞[6-8]与多级注水油管插接配合的特色复合活动插配密封设计，有效解决了高压注水状态下管柱蠕动对封隔器造成的冲击，保证了封隔器的密封性和使用寿命，同时可钻桥塞易于钻扫，避免了大修风险，延长了注水井的生产周期，利用各级油管环空注水，采用恒注水嘴在地面进行调配水，替代井下测调试，分水更加精准，测调更加便捷，测试费用大幅降低，在中深井高压注水开发的油田具有良好的推广应用前景。