張 峰,張季民,劉慶云,張春林 (中石化河南油田分公司第一采油廠,河南南陽474780)

隨著油田的不斷開采,在注水開發(fā)的中、后期,層間矛盾日益突出。為了解決這一矛盾,一般采用分層開采。其實施有2種方法:①作業(yè)施工法。采用封隔器堵水,進(jìn)行層位調(diào)整作業(yè)。該工藝不僅施工成本高,而且關(guān)井會對油井生產(chǎn)造成影響;②液壓調(diào)控法。該方法是通過地面泵壓開關(guān)井下工具,打開或關(guān)閉油層,只能適應(yīng)2個油層的開與關(guān),換層少,不能任意換層,并且作業(yè)施工成功率不高。針對此問題,筆者提出了一種油井找水與選層開采一體化技術(shù) (An Integrated Water Identification and Selective Production Technique,IWISP)。該技術(shù)通過下入開關(guān)控制儀,打開對接爪,上提電纜,打開或關(guān)閉井下管柱的滑套開關(guān)器,實現(xiàn)任意層開采與封堵。達(dá)到一次性下入生產(chǎn)管柱后,不停產(chǎn)、不動生產(chǎn)管柱,完成油井找水、堵水及任意調(diào)層生產(chǎn)的目的。

1 IWISP技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)及工作原理

1)管柱結(jié)構(gòu) 該技術(shù)為機電一體化設(shè)計,由帶有滑套開關(guān)的堵水管柱和電動開關(guān)儀2部分組成,管柱圖如圖1所示。堵水管柱由丟手接頭、支撐器、堵水封隔器、定深裝置總成、滑套開關(guān)器、座封滑套等井下工具組成。電動開關(guān)儀主要由電動開關(guān)控制器、磁性定位器組成。

2)工作原理 根據(jù)施工設(shè)計配好管柱并下到井下設(shè)計位置,利用堵水封隔器將各層段卡開,在每一層段的管柱上帶有滑套開關(guān)器,油管內(nèi)加液壓先坐封封隔器,然后向油管內(nèi)投入?50.8mm鋼球,蹩壓實現(xiàn)管柱丟手,下入泵抽管柱,裝好偏心井口。通過偏心井口由電纜下入電動開關(guān)儀至相應(yīng)層段的滑套開關(guān)器中,通過電動開關(guān)控制器對接爪與滑套開關(guān)器內(nèi)的上或下彈簧爪相配合,上提電纜,完成滑套開關(guān)器的打開或關(guān)閉動作,進(jìn)而找出油層,封堵水層,達(dá)到分采目的。當(dāng)生產(chǎn)一段時間以后,如果采出液含水較高,就需要進(jìn)行調(diào)層開采。該管柱可實現(xiàn)抽油機井在正常泵抽條件下的任意堵水層段的調(diào)整,能夠不動生產(chǎn)管柱隨意進(jìn)行找水、堵水及換層生產(chǎn),開關(guān)器開關(guān)靈活,操作簡便可靠,能滿足目前分層采油的需要。

圖1 IWISP技術(shù)分層采油管柱圖

2 IWISP技術(shù)主要技術(shù)指標(biāo)

1)井下管柱主要技術(shù)指標(biāo) 工作溫度150℃;工作壓力35MPa;封隔器座封壓力15MPa;解封載荷20～40kN;支撐器支撐力30～56kN;管柱丟手壓力8～10MPa,丟手后不動生產(chǎn)管柱可任意換層生產(chǎn)。

2)接箍檢測電路主要技術(shù)指標(biāo) 工作電壓18～25V;井下電機正向開啟及工作電壓70～75V;井下電機反向工作電壓-70～-75V。

3)滑套開關(guān)器主要技術(shù)指標(biāo) 最大外徑114mm、100mm;最小內(nèi)通徑29mm;總長1310mm;工作溫度120℃;工作壓力30MPa;打開力2.0kN以內(nèi);關(guān)閉力2.5kN以內(nèi);進(jìn)油孔徑?25mm×2;兩端連接螺紋27/8TBG。

4)電動開關(guān)控制器主要技術(shù)指標(biāo) 耐溫 150℃;耐壓35MPa;外形尺寸?25×1700mm;質(zhì)量3.8kg;其對接爪撐開外徑?31.8mm±0.3mm;安全銷剪斷力,7.5kN～10kN。

5)儀器在井下滑套開關(guān)器內(nèi)定位精度 精度±0.1m。

3 IWISP技術(shù)電動開關(guān)控制儀

IWISP技術(shù)電動開關(guān)控制儀主要由電纜頭、接箍定位器、電動開關(guān)控制器、導(dǎo)錐等組成,結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。電纜頭與儀器連接,用于懸掛儀器下井。接箍定位器在地面儀表供電18～25V時工作,用于將電動開關(guān)控制器精確定位在井下滑套開關(guān)器內(nèi)。

電動開關(guān)控制器主要由控制電路、電機及傳動部分、對接爪、安全銷等組成。控制電路用于控制電機的啟動及旋轉(zhuǎn)方向。地面儀表供電70～75V時,電機啟動,正向旋轉(zhuǎn),撐開對接爪;供電-70～-75V時,電機反向旋轉(zhuǎn),收回對接爪。電機及傳動部分用于撐開和收回對接爪。對接爪用于與井下滑套開關(guān)器上的彈簧爪配接,通過上提電纜來打開或關(guān)閉井下滑套開關(guān)器。安全銷的作用:在出現(xiàn)意外情況,對接爪未收回,即儀器卡在井下時,可上提電纜拔斷安全銷,使對接爪落入儀器內(nèi)腔,起出儀器,避免施工事故的發(fā)生。

其工作原理是將開關(guān)控制儀由油套環(huán)空下入設(shè)計深度,再根據(jù)定深裝置,通過接箍定位器將儀器精確定位在井下滑套開關(guān)器內(nèi)。由地面控制電源給電動開關(guān)控制器供電,撐開對接爪,上提電纜,完成滑套開關(guān)器的打開和關(guān)閉動作,從而實現(xiàn)相應(yīng)層段的生產(chǎn)和封堵。

圖2 開關(guān)控制儀結(jié)構(gòu)示意圖

4 現(xiàn)場應(yīng)用

目前,油井找水和選層開采一體化 (IWISP)技術(shù)已經(jīng)在河南油田共應(yīng)用11口井,取得了好的降水增油效果。

河南油田H5-815井井斜7°,井深1700m。2008年11月14日,從套管內(nèi)下開關(guān)儀,打開上層。生產(chǎn)上層,產(chǎn)液37m3/d,全水。11月23日從油套環(huán)形空間下儀器調(diào)層,關(guān)上油層;打開下層。調(diào)層生產(chǎn)下層,產(chǎn)液12.2m3/d,產(chǎn)油1t/d。該井達(dá)到了明顯的增油降水效果。

2009年4月23 日在河南油田雙K433井,從套管中下入多級找堵水儀器,拉開下層H3Ⅳ112-3131-2,井段1707.4～1736.2m。2009年5月12日,從油套環(huán)形空間下入多級找堵水儀器,關(guān)閉下層;拉開中層H3Ⅳ15191-2,井段1622.4～1683.2m。調(diào)層后,增油1t/d。

[1]齊亞民,樊亞寧,陳 磊.智能壓控開關(guān)找堵水技術(shù)研究與應(yīng)用 [J].內(nèi)蒙古石油化工,2010,36(8):162-163.

[2]滕衛(wèi)衛(wèi),趙美剛,趙文蘋,等.液壓調(diào)控一趟管柱找隔水工藝技術(shù)[J].新疆石油科技,2007,17(4):36-37,41.