大排量防砂注水一体化管柱研究及应用

2020-04-03亓彦铼李进王伟杨乐乐中海石油中国有限公司天津分公司天津300459中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300459

化工管理 2020年7期

亓彦铼李进王伟杨乐乐(.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459；.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300459)

0 引言

近年来，渤海油田部分老油田逐渐进入开发中后期，高含水问题突出[1,2]。以最为典型的曹妃甸油田为例，综合含水率高达95.7%[3,4]。高含水油田在生产过程中，会从产液中分离出大量的生产水，平台水处理压力巨大[5]。同时，日益严峻的海上环境保护形势，使得油田生产水处理面临更大的挑战。目前，将生产水回注地层是首选的处理方式，不仅可以解决水处理难题，同时还可以满足注水开发的注入水水源需求[6,7]。老油田注水井多为侧钻调整井，以7″尾管为主，存在尾管挂深度浅、注水段井筒尺寸偏小的问题，传统的注水工艺受工具尺寸的限制，无法满足大排量的注水需求。此外，采用“配水器+隔离封隔器”的传统注水工艺技术也无法满足油井不同层位间的差异化注水需求。因此，亟需研发适用于小井眼、大排量、差异化注水需求的注水工艺技术，以满足油田生产需求。

1 防砂注水一体化技术研究

1.1 配水器优选

传统注水工具受尺寸的限制，大流量会导致过流通道及调节水嘴被冲蚀，且摩阻很大，难以满足平台水处理及油井注水量的要求。

为了解决上述难题，选用特殊设计的超大注入量配水器，见图1 所示。该配水器可满足5800m3/d 及以上的注入量需求。该配水器具有如下技术特点：(1)采取下置调节套的方式，满足大注入量下的测调需求；(2)4 个当量24mm 阀，嘴损不大于1.2MPa，注入量5800m3/d 在对应管柱的流速11.1m/s，小于仪器极限测量流速22m/s；(3)可调阀采用氮化硅超高强度陶瓷，大大降低水嘴冲蚀对配水精度的影响。

图1 超大注入量配水器结构图

1.2 新型防砂注水一体化集成管柱

目前，渤海油田多采用“外层防砂管柱+内层注水管柱”的双层管柱结构，此种管柱结构主要缺点在于会大大缩小注水管柱的内通径，从而限制注入排量。为了满足大排量、小井眼和差异化精细分层注水要求，创新设计防砂注水一体集成管柱，创造性地将注水管柱集成到防砂管柱中，满足大排量差异化精细分注的同时，可适应7″尾管小井眼内的施工需求，管柱结构见图2 所示。

图2 新型防砂注水一体化集成管柱结构图

1.3 大井斜测调技术

为满足大斜度井测调需求，目前多采用如图3 所示的测调仪器，该工具串由于对接为无导向机构，且采用下加重方式，致使大井斜井况对接困难容易滑脱、测调难度高。为满足67°及以上井斜的大斜度注水井测调需求，将对接形式改为四笔尖导向定位，且采用上加重方式，定位可靠、测调可靠，改进后的测调工具串结构见图4 所示。

图3 传统的测调工具串结构

图4 改进后的测调工具串结构

1.4 配套打捞技术

如图2 所示新型防砂注水一体集成管柱，创造性的将注水管柱集成到防砂管柱中，大大降低了传统插入密封注水管柱导致的遇卡风险，具有低打捞风险的特点。

(1)新型封隔器解封方式为逐级解封，解封力不随使用级数的增加而递增；该封隔器靠液压坐封、上提管柱解封的悬挂封隔器，具有双向卡瓦锚定功能；自带逐级解封机构。

(2)防砂集成管柱中加入多级安全接头，遇卡可分段打捞。

2 现场应用

A1S2井为曹妃甸油田的一口侧钻注水井，采用7″尾管固井，1220.75m 处最大井斜78°，属于大斜度井。该井的目的注水层位有管陶组和明化镇组两个层位，射孔段分别为1243.4～1260.2m 和2592.2～2363.4m。按照油藏配注要求，顶层馆陶组储层注水量需满足330～500m3/d，底层明化镇组储层需满足3500～5270m3/d 的注水量。由于传统注水工艺技术无法满足该井小井眼、大排量和差异化分层注水的要求，因此设计顶层馆陶组储层采用7″尾管射孔+新型防砂注水一体化集成管柱完井，底层明化镇组储层采用7″尾管射孔+4-1/2″优质筛管简易防砂，挡砂精度为120μm。

该井防砂注水一体化集成管柱下入作业顺利，顶部封隔器及隔离封隔器验封压力稳定，下入验封仪验封，封隔器密封良好。管柱下入到位后，试注量均达到设计要求，其中底层明化镇组储层注入量达到5400m3/d，满足油藏配注要求，同时也充分证明了防砂注水一体集成管柱的可靠性。A1S2 井是新型防砂注水一体化集成注水管柱在渤海油田应用的首口井，该井的成功作业与应用，为该技术在渤海高含水油田的推广应用积累了经验。