海上无人平台不动管柱洗井技术的应用

乔中山，王太，王宝军，隋成龙，王翊民(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300450)

1 不动管柱洗井技术

1.1 技术特点

不动管柱洗井技术通过采用专用反洗井工具配合配水器，在保持原有注水管柱状态的情况下，无需动管柱，只需倒下井口流程，即可通过环空注入反洗水进行反洗作业。该工艺简化了洗井作业流程，节约了作业时间，降低了生产成本[1]。

反洗工具密封功能多样可靠耐用，具有如下特点：(1)实现不动管柱即可完成反洗井作业，节约作业时间及成本；(2)反洗作业可重复进行，洗井后不影响正常注水作业，有效减少注水井环空带压问题；(3)增大洗井通道，满足高洗井排量；(4)工具的密封模块具有长效耐磨、防垢、自洁防堵的特点[2]。

1.2 反洗工具介绍及试验

1.2.1 反洗工具密封模块

密封模块功能设计要求：(1)使用可反洗密封模块进行密封，可直接反洗，无需动管柱或解封；(2)反洗通道经过环空封、反洗密封模块，可实现大排量冲洗；(3)可重复进行反洗，反洗后不影响正常注水，环空不带压；(4)具有长效耐磨、防垢、自洁防堵等特点。

反洗密封结构组成：由传压孔、反洗阀芯、反洗进水孔、反洗出水孔、反洗环空等结构组成。

作用原理：(1)注水时，反洗阀芯上端压力大于下端，可确保阀芯关闭通道。(2)反洗井时，洗井液从下反洗进水孔流入，推开反洗阀芯，由上反洗出水孔进入反洗环空。

1.2.2 反洗工具反洗阀芯

反洗工具拥有独特的双层套件反洗结构，采用硫化环密封，无橡胶密封件，其中反洗阀芯采用高精度的氧化锆陶瓷材质阀件，耐磨性、防垢能力强，具有自洁功能[3]。反洗工具设计9组阀芯，增大了洗井通道，阀芯当量面积为：452 mm²(24孔)，1 170 mm²(39孔)，能够满足30 m³/h洗井排量。

1.3 反洗工具试验效果及评价

按照油田安全生产的要求，为了进一步确定管柱及配套井下工具的性能，确保其能够满足油田注水的实际需要，需要对其进行陆地试验，通过分析试验结果，对其性能进行综合评价。结果表明设计的工艺管柱及相关井下工具能够满足海上油田使用要求，为海上油田注水开发提供了有效手段。本次陆地试验主要进行了反洗阀组模拟结垢清洁试验和整体管柱反洗试验，具体试验过程和结果如1.3.1和1.3.2所述。

1.3.1 反洗阀组结垢模拟清洁试验

海洋注水管柱结垢成份以Ca2+、Mg2+垢为主，为加快结垢的速度，本试验加大了模拟水的矿化度，采用石灰+海水模拟地层水，采用升温煮沸方式加速结垢。

试验效果：常规金属水嘴结垢附着牢固，无法冲洗清理，而陶瓷阀芯钙镁垢附着在陶瓷壁上，附着力小，冲洗后即可脱落，如图1所示。

图1 模拟阀芯结垢清洁示意图

1.3.2 整体管柱反洗试验

通过对整体管柱在三组不同排量下进行反洗测试，具体如表1所示，其中在30 m³/h的排量下，整个反洗系统泵入压力2 MPa，满足大排量洗井的需求。通过模拟在粉泥等苛刻环境下，累计完成反洗阀组开关20次的反洗试验，管柱正向密封良好，反洗阀组可靠性较高。

表1 反洗试验压力-排量记录表

目前，反洗工具共有3种型号，可满足防砂封隔器密封筒3.88″、4.75″、6″这三种型号配套使用，如表2所示，管柱抗拉强度50 t，能够满足常规注水管柱解封拉力要求。

表2 不同型号反洗工具对应参数表

2 不动管柱洗井技术在海上无人平台的实施

2.1 海上无人平台及实施井简介

此次应用不动管柱洗井技术的是渤海S油田的一个无人值守井口平台，自2009年投产至今，经过多年的开采，产能呈逐年递减趋势，为满足渤海某S油田开发生产的需要，完善开发井网，有效提高井网控制程度及油田采收率，需要在该无人平台内挂6个井槽(全部为单筒双井)，共实施12口调整井，并在钻完井作业施工前对该C平台进行了适应性改造，以满足内挂井槽的需要[4]。应用此不动管柱洗井技术的为该无人平台的C16井，C16井是一口定向分层注水井，共两层，该井井深2 675 m，最大井斜63.65°@1 417.29 m，射孔段2 299.8～2 316.7 m，2 586.6～2 606.4 m，完井方式为9-5/8″套管射孔＋6-5/8″优质筛管简易防砂，油藏设计最大配注量为428 m³/d，最大注入压力12 MPa，初期注水量为50 m³/d。

2.2 管柱组合

注水管柱组合：2-7/8"EUE单流阀+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+桥式同心配水器1#(打开下入)+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+可反洗隔离密封+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+桥式同心配水器2#(打开下入)+2-7/8"EUE 6.5# N80倒角油管+可反洗定位密封+ 3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+9-5/8"水力锚+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+2.813"液控滑套+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+2.813"井下安全阀+3-1/2"EUE 9.3# N80倒角油管+双公油管短节+油管挂。

2.3 实施效果及评价

该不动管柱洗井技术在无人平台C16井成功实施，完井质量及注水量均达到预期目标，在设计初期注水50 m³/d的配注量下，油压1.5 MPa，套压0 MPa，如图2所示。

图2 C16井日注水曲线图

3 结语

(1)该S油田的无人平台C平台，应用反洗井工艺，可减少注水井修井频次(修井作业需就位钻井船)，每减少一次节省费用数百万。通过不动管柱反洗井配套技术研究及C16井的现场应用，完井质量及注水量均达到预期目标，为后期推广至其他平台提供保障。(2)不动管柱洗井技术配套工具及整体管柱结构通过理论研究和现场试验，形成一套可供参考的完整工艺流程，研制了配套的反洗井定位密封和隔离密封等配套工具，工具性能稳定，能够满足抗拉、层间分隔、反洗井等功能，为后续工具优化及新工艺研发提供支持。(3)针对常规注水井进行不动管柱反洗井，能够有效清洁井底的杂质和水垢，防止管柱和注水层位的堵塞，降低了检管周期，减少水井作业费用 。实现注好水、注够水的目标，保持地层能量充足，实现渤海油田优质高效开发。(4)对于长期欠注井，通过洗井有时并不能达到预期效果，现场应根据具体井采用不同的洗井方法，不能一成不变 。在注水井施工和管理过程中，尽可能优化管柱结构、采用新工具，保证注水和反洗一体化管柱有效应用，并建立长效反洗井工作制度，避免水井长期欠注导致的一系列问题。