新型机械分层找堵水工艺研究与应用

雷 佳，王浩承，贺志峰，李金斌，丁 诚，潘国辉

（江苏油田采油一厂，江苏扬州 225265）

该项目针对江苏油田试采一厂的非均质油藏在多层合采状态下因部分强水淹层段造成层间相互干扰，压制了潜力油层的正常生产，主要表现为油井含水陡增，产油量迅速下降，严重影响了注水开发油田的正常开采。而治理此类井的关键就是找准水、堵住水，但传统的找堵水工艺最大的缺陷就是找水和堵水是分开进行的，存在作业工作量大、施工周期长、找水资料不直观、解释资料存在误差等问题，导致油井的堵层不明朗、堵水有效性较差（见表1）。

表1 传统找水工艺的特点及局限性

江苏油田采油一厂管理的油田大部分采用定向井开发。为解决传统找水工艺所存在的局限性，研究开发出适合低渗、低产定向油井特点的机械分层找堵水工艺技术是提高油田最终采收率、确保油田高效开发的有效手段之一。

本文重点研究并开发了机械分层找堵水工艺管柱、桥塞封隔器组合的设计[1，2]、优选与改进、分层找堵水工具的改进与完善、相关控制技术的研发与应用，通过在沙埝、高徐等油田4 口井的现场实践与应用，在工艺上不断优化、改进与完善，实现了油井在生产状态下进行找水、堵水的一体化、通过找堵水一体化工艺达到了油井增油降水的最终目的。

本项目创新点在于：实现了油井生产状态下的找堵水一体化，增油降水效果明显；工艺管柱与生产管柱的设计，实现不动管柱调层生产[3-5]；开发找堵水一体化工具，研究改进控制系统，降低成本。

1 研究内容

1.1 井下配套工具的研发应用

图1 液压分层开关器结构图

根据第一部分设计出的找堵水一体化生产工艺管柱，井下配套的分层工具主要为桥塞、封隔器组合和各层生产所需的液压开关器等。

1.1.1 封隔器的改进设计 由于该工艺技术的核心就是利用封隔器实现分层开采的一个生产过程，而该丢手式封隔器管柱可一次性通过管柱将其全部带入预定位置，通过上提下放重复座封，地面施压的方式可实现桥塞座封、上提下放管柱可实现组合管柱封隔器的解封，具有施工方便、操作简单等优势，因此选择了Y211-115 型封隔器为基础并进行了一些改进，作为分层生产的主要卡封工具。

该封隔器下井时，轨道销钉处于短轨道上死点，卡瓦被锁在中心管上，保证顺利下井。当下至预定位置时，上提管柱一定的高度，轨道销钉滑入长轨道，锥体插入卡瓦体中，迫使卡瓦受力膨胀，并咬在套管壁上，同时管柱的部分重力压在封隔器的密封件上，使密封件径向胀大密封油套管环形空间，解封时只需上提管柱即可解封封隔器。相比传统Y211-114 型封隔器该封隔器使用了PT 封隔器的合金卡瓦，比现有卡瓦更稳定，使其工作压力由25 MPa 提高至35 MPa，同时保持了Y211-114 型封隔器大通径、座封简便的优点。

1.1.2 液压分层开关器设计 液压分层开关器主要由上下接头、球座壳体、阀球、阀座、中间接头、外套、中心管、轨道销钉、复位控制部件和密封圈等部件组成。中心管上设计了导向轨迹槽。主要参数：工作压力30 MPa；工作温度120 ℃；换向压力20 MPa 稳压10 min；最大外径115 mm；最小通径32 mm（见图1）。

1.2 工作原理

根据方案设计，将多级液控分层开关及封隔器与管柱相连下入井内，通过套管憋压完成开关的多次重复换向。当液压达到换向压力时，中心管移动并压缩复位控制件，同时外套上轨道销从关闭（或开启）槽进入开启（或关闭）槽，从而实现进液通道的开启（或关闭），当压力泄去后在弹力作用下，轨道销被锁紧限位在中心管开启（或关闭）槽内，从而完成开关器的换向、锁紧动作。当再需要换向时，还可重复上述过程改变开关器进液通道的状态，实现多次重复性液控换向过程。

2 现场应用及效果评价

2.1 选井思路及现场应用

项目的选井方向主要选择非均质油藏多层合采井，因部分层段强水淹造成层间相互干扰，压制了潜力油层的正常生产，及对应注水井吸水剖面无显著差异，主要表现为油井含水陡增，产油量迅速下降，其特点是高液量、高含水。项目共实施4 口井（见表2）。

2.2 效果评价

该技术现场实施以来，截止2016 年12 月底累计增油409.6 t，增油情况（见表3）。

通过实施该项目的4 口井可以看出，在确保油井检泵周期的情况下，可以实现部分单井增油30 %以上；沙20-28、徐31 井未得到预期增油效果，但可以准确判断出水层位，为排除层间干扰提供依据，为后期制定开采方案及提液增油指明方向。

3 结论认识及下步打算

表2 项目实施井情况表

表3 油井分层找水结果及增油情况

3.1 结论认识

该技术通过一年来的技术研究和现场应用，有以下几点结论和认识：

（1）新型机械分层找堵水技术为合采井细分层找水提供了新的思路,可使油井在生产状态下不动管柱实现找水、堵水一体化，找水资料准确、堵水有效率高。

（2）该项技术实现了一趟管柱完成多层找水、堵水的任务,不影响后期检泵提液等作业，可大大降低作业施工周期，充分体现了其技术优势，具有良好的应用前景。

（3）分层找堵水技术准确查找出水层位，根据生产情况，实时封堵水层，开采油层，为深化油藏认识、加强油藏动态管理提供了宝贵的技术资料。

3.2 下步打算

在项目实施过程中，虽然在工艺上取得了成功，但也存在一些技术上的难题，需下步攻关和努力的方向，另外在该技术的应用领域方面可进一步拓展、改进和发展。

（1）在固井质量差、层间窜的油井上应用存在技术缺陷，影响找堵水的准确性和有效性，继续开展层间窜槽诊断及分析新技术的研究应用。

（2）虽然实现了层间细分找堵水，但对大厚层内薄夹层之间存在的层内矛盾难以解决，可适时开展大厚层内薄夹层（1 m～4 m）的单级或多级找堵水工艺技术研究，提高油田整体开发水平。

（3）随着侧钻、水平等复杂结构井数量的不断增多，应尽快开展复杂结构井、复杂小井眼的分层找堵水工艺技术研究，拓宽细分层找堵水工艺技术水平。

（4）针对高含水井结垢、细菌腐蚀、检泵周期短等问题，在加药维护工作上需进一步提高。

（5）针对部分找堵水管柱打捞遇卡的问题，下步仍需对相关配套工艺及工具的可行性和适应性进行更深入的研究与分析。