长稳定配水堵塞器在低渗透油田中的应用

2019-05-16张云

石油管材与仪器 2019年2期

张云

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆 163853)

0 引言

目前，大庆油田以注水开发为主，注水开发方式是保持油田地层注入压力稳定，有效提高油田中单井产量，从而提高油田综合采收率的最重要的手段之一。针对于非均质、多油层、矛盾突出的油田、区块，实行了细分层段注水开发的试井技术。此技术既可有效提高薄、差油层的整体注入能力，又对高渗透、大厚度的油层实现有效地定量控制，进而减小油田注水开发中的层间矛盾，使油田中的各种类型油层都能得以全面、有效地开发、利用[1]。在对注水井进行分层流量调配时，利用投入偏心堵塞器来实现分层配注效果。长稳定配水堵塞器是为了满足油田“精细开发、精细注水要求”而研制的一种新型配水堵塞器，其具有使用范围广、维护简单方便、井下工作稳定性高的特点。长稳定配水堵塞器对原有恒流堵塞器的内部结构、加工工艺和弹簧强度等诸多方面进行了不同程度的技术改进，长稳定配水堵塞器是对恒流配水工艺技术的改进与完善，充分发挥注入稳定的优势，克服压力波动的不足，更好地为油田注水开发服务。

本文通过深入分析长稳定配水堵塞器的结构组成、工艺技术，提出技术瓶颈难题的解决方案，进而实现提高注水井测调工作效率和延长测调工作周期的目的。

1 长稳定配水堵塞器的技术问题及改进措施

恒流配水技术在应用中存在的技术问题主要表现在以下3个方面：

1)注入压力波动大。投入原有恒流堵塞器后，注入井压力波动范围可达到0.5～1.5 MPa。一般需要3～5 d后，才能达到压力稳定状态。

2)压力调节弹簧变形、出现大面积腐蚀。在使用原有恒流堵塞器1～2个月后，其内部的压力调节弹簧顶部一般会出现明显的变形，并存在严重的腐蚀情况。

3)恒流水嘴阀芯移动不顺畅。阀芯的整体移动不顺畅，致使弹簧纵向弹力的一部分损失在侧壁的摩擦阻力上，压缩形变量将不能达到应用要求[4]。

2 长稳定配水堵塞器的技术改进

对于应用中存在的技术问题，具体改进措施有：

1)增加了阀芯通孔不仅实现压力的线性传导，还使注入压力能更快地导入堵塞器内腔。

2)采用1/6圆型立柱，保证弹簧压力传导在方向上的一致性，可有效提升调节弹簧的传压稳定性[5]，结构如图1所示。

图1 弹簧与立柱结构示意图

3)采用锥型传导结构，减少压力损失，提升长稳定配水堵塞器的使用周期[6]。

4)增加一排出水孔，两排出水孔既能很好地实现限流作用，又能有效减少注水压力损失，如图2所示。

图2 两排出水孔结构示意图

5)在防砂滤网中心流道上进行封堵，水流必须经过滤网缝隙的冲刷，防砂效果更好。

3 长稳定配水堵塞器的现场施工流程

为了验证长稳定配水堵塞器的应用效果，在大庆采油九厂和庆新油田进行了常规堵塞器与长稳定配水堵塞器的测调对比试验。采油九厂属于低孔隙、低渗透、低丰度的典型“三低”油田，东部倾没于齐家-古龙凹陷，西部以鞍部与敖古拉断裂带东部斜坡相接，处于松辽盆地中央坳陷区凹陷南部鼻状的北东向背斜构造。庆新油田属于断块类低渗透油藏，渗透率最大值680.3 md，最小值1.01 md，平均值168.65 md，开发层系为葡萄花油层姚一段地层，各沉积单元都存在较强的平面非均质性，油藏中的油水存在再分配的情况，致使油水分布复杂，且油水倒置现象较为严重。

为了保证长稳定配水堵塞器的应用效果，分为3个步骤进行现场施工：

3.1 分析地层渗流能力，确定主力吸水层段

1)分析应用井近一个测调周期内的调配资料、注入剖面资料，明确注入层段的开发层系，掌握应用井的压力波动范围。

2)根据地质信息，明确各注入层段的层段性质，掌握注入水水质状况；

3)将应用井中的所有注水层段水嘴捞出，稳定注水10 d以上，测试全井流量100%、150%和200%三个流量层级下的层段自然吸水状况，结合地质配注要求，确定主力吸水层段。

3.2 进行常规调配施工，确定层间矛盾

1)如常规调配施工可以实现地质配注要求，记录各层段水嘴尺寸、合格点压力数值及层间压差。

2)如常规调配施工不能实现地质配注要求，记录常规调配极限值1.0 mm水嘴下的层段注入量及油泵压差值，为与长稳定配水堵塞器进行效果对比分析提供数据支撑。

3.3 利用长稳定配水堵塞器进行调配施工，跟踪稳流效果

1)稳定注水数天后，在主力吸水层段投入长稳定配水堵塞器，稳定后，验证投入层段的注水状况。

2)应用井每隔1个月进行1次流量检配工作，跟踪长稳定配水堵塞器的稳流效果。

3)在应用4个月后进行捞取工作，检查长稳定堵塞器中重要部件的腐蚀情况。

4)在应用井注水稳定一个周期后，改变注水井注入量，稳定注水半个月后，进行流量测试，确定长稳定配水堵塞器对油泵压不稳定等不利因素的有效控制力。

在应用的20口注水井，最长的稳定时间为10个月，最短的稳定时间也达到了4个月，且各个应用井均达到稳定注水，测调周期明显延长，详情见表1。

表1 长稳定配水堵塞器现场应用一览表

4 长稳定配水堵塞器的应用效果评价

长稳定配水堵塞器的应用效果主要表现在以下3个方面：

1)具有较强的控水能力，较好地解决层间矛盾问题，提升油田开发效果

在油田注水开发中，注水井层间矛盾问题会影响地质方案的有效实施，甚至会造成注采系统失衡，无法形成注水循环系统，造成连通油井供液不足，进而影响油井产量。在注水井层间矛盾较大的情况下，长稳定配水堵塞器具有较强的控水能力，其对层段的控制能力超过了常规测调中的极限值Φ1.0 mm的水嘴。长稳定配水堵塞器可有效提升井口注入压力，对弱吸水的地层注入压力形成逐步、渐进式调节，使层段的注入量实现精细控制、合理分配。W1-X6-1X、W1-X6-1X、W2-X71-20X、W2-X6-3X井在常规测调中都无法实现地质配注要求，使用长稳定配水堵塞器对强吸层段的有效控制后，使注入压力大幅度提升，满足了不同层段启动压差较大的情况，使较差的注水层段提升了注入量，实现了地质的配注要求。对比常规测调与长稳定配水堵塞器测调，对比数据见表2、表3、表4，结果表明较差的注水层段提注效果明显。

W1-X6-1X的偏Ⅲ注水层段与油井W1-X61-X1X建立了独立连接，利用长稳定配水堵塞器提升偏Ⅲ注入量后，稳定注水1个月与其连通的油井W1-X61-X1X日产液量由3.0 t上升至4.5 t，含水由64.6%上升至73.3%，供液能力明显提升，如图3所示。

表2 W1-X6-1X测调方式对比表

表3 W2-X71-20X测调方式对比表

表4 W1-X6-1X测调方式对比表

图3 W1-X6-1X注水受效情况分析图

2)具有较小的压力波动，实现较好的稳定效果，有效延长测调周期

长稳定配水堵塞器投入的层段为引起层间矛盾的主要层段，投入层段数小时后注水稳定，其余层段很快进入稳流状态。由于长稳定配水堵塞器均投入全井的强吸水层段，因而，投入后注入压力与弹簧弹力将会影响全井的注入压力。注入压力与弹簧弹力处于相对稳定后，长稳定配水堵塞器会进行微调，以保证层段的精确注水。精确调节过程中，压缩弹簧的调节能力较强，整体的压力波动范围稳定在压力数值的2%以内，提高了层段的注水合格率。

在W1-X6-1X的主力吸层段偏Ⅰ投入10 m3/d的长稳定堵塞器，在偏Ⅱ投入堵塞式双通道压力计，偏Ⅲ层段为裸眼，监测长稳定配水堵塞器的压力变化情况。通过6d的测试数据表明压力波动范围为0～0.276MPa，幅度占比为1.011%，测试数据如图4所示。

在持续跟踪测试中，各应用井的注入水量一直保持稳定，稳定时间均在一个测调周期以上，其中，采油九厂龙虎泡作业区的LX1-1X已超过两个测调周期，配注流量为10 m3/d，水嘴尺寸长稳定的偏Ⅰ层段和水嘴尺寸为7 mm的偏Ⅳ层段压力、流量见表5,庆新油田的W1-X6-1X已超过一个测调周期，长稳定水嘴在配注流量为15 m3/d的偏Ⅰ层段流量，裸眼水嘴在配注流量为10 m3/d的偏Ⅳ层段流量情况的压力流量见表6。在单层注水井中应用长稳定配水堵塞器后，可在较大压力波动下，实现稳定注水，很好地克服了周围井组方案调整等带来的压力波动，如WX2-S5X、T24-X22-12X等，稳定时间由1个月延长至4个月。

图4 双通道压力计的压力波动解释图

序号井口油压/MPa偏Ⅰ偏Ⅳ层段流量/(m3·d-1)层段流量/(m3·d-1)115.410.39.9215.610.210.3315.510.310.3415.310.19.8515.610.410.1615.610.39.9715.49.910.2815.410.310.3915.410.110.11015.410.49.9

表6 1-X6-1X压力、流量一览表

3)具有较强的防腐能力，实现层段精细注水，提高测调工作效率

长稳定配水堵塞器具有较强的防腐能力，有效保证了应用层段的流量稳定性。利用长稳定配水堵塞器的稳流特性与常规水嘴配合达到精细注水要求，实现减层调配，提高工作效率，进而可有效提升应用区块的开发效果。长稳定配水堵塞器在全井中的主力吸水层段应用后，会在较短的时间内实现该层段的稳定注水，如应用于两个注水层段的井中，其中一个层段使用长稳定配水堵塞器，当总水量保持稳定时，另外的注水层段则无需调整，只需在压力范围内保证注水即可，如LX1-1X、LX9-1X等，效率提升50%；如应用于多层段注水井中，其中矛盾最大的层段使用长稳定配水堵塞器，克服层间矛盾带来的注水变化，如LX7-16X、LX9-1X、W1-X6-1X等，效率提升33%。