趙德喜 郭雯霖 白健華 司念亭 代向輝

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

海上注水開(kāi)發(fā)油田注入水為處理后的污水， 受現(xiàn)有污水處理工藝的限制和技術(shù)改造資金的制約， 回注污水水質(zhì)普遍較差，直接影響到油田開(kāi)發(fā)效 果［1］。渤海自營(yíng)油田的注水井一般采用分層的礫石充填防砂完井［2-3］，目前的分層注水管柱不具有洗井功能，傳統(tǒng)的拆采油樹(shù)后上提注水管柱，將井下隔離密封提開(kāi)后的循環(huán)洗井方式不但時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，而且直接影響到海上生產(chǎn)平臺(tái)其他油水井措施的實(shí)施。陸上油田注水井大部分是?139.7 mm 套管完井的直井，其反洗井分層注水工藝管柱［4］不適用于海上?244.5 mm 套管先期防砂完井的井況要求。為此，研制出自提升式可洗井注洗管柱［5］，解決了目前渤海先期分層防砂的分層注水井無(wú)法洗井的問(wèn)題。

1 技術(shù)分析

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

根據(jù)目前海上油田?244.5 mm 套管先期防砂完井的特點(diǎn)，綜合考慮各種因素，設(shè)計(jì)了自提升式可洗井注洗管柱（見(jiàn)圖1），主要由以下部分組成：（1）提升裝置，放置在油管掛下20 m 左右，是整個(gè)管柱的核心部件，用于提升整體管柱，建立反洗井通道；（2）滑套，提供頂部封隔器以上洗井通道；（3）定位密封，使整個(gè)管柱在此定位，防止管柱的蠕動(dòng)，延長(zhǎng)管柱壽命，同時(shí)保證下部插入密封配管；（4）防返吐工作筒，每個(gè)工作筒對(duì)應(yīng)一個(gè)油層，外部設(shè)有防返吐裝置，防止反洗井時(shí)出現(xiàn)短路現(xiàn)象；（5）隔離封隔器和插入密封；（6）單流閥。

圖1 工藝管柱示意圖

1.2 工作原理

地面控制器通過(guò)液控管線(xiàn)給提升裝置供壓，控制其中心管的收放，從而達(dá)到整體管柱上提、下放，建立洗井通道的目的；防砂段采用一個(gè)配水工作筒對(duì)一個(gè)油層，內(nèi)徑逐級(jí)遞減并配合相應(yīng)的配水器，從而實(shí)現(xiàn)分層配注，洗井時(shí)關(guān)閉注水通道，避免出現(xiàn)洗井短路；管柱底部設(shè)有單流閥，注水時(shí)作用等同于圓堵，洗井時(shí)用于建立反洗通道。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

防砂通徑（密封筒內(nèi)徑）：適用于98.6 mm、101.6 mm、120.7 mm；

單層最大注水量：700 m3/d；

注水工作壓差：12 MPa；

分注層數(shù)：≤4 層；

適用于?244.5 mm 和?177.8 mm 套管井筒，井斜≤60°。

2 關(guān)鍵工具

2.1 提升裝置

2.1.1 工作原理 提升裝置（圖2）同生產(chǎn)管柱一次下井，由兩條連接到地面壓力控制裝置的注壓管線(xiàn)提供動(dòng)力源。提升裝置上部為鍵與滑道組成的扭矩傳遞結(jié)構(gòu)，保證中心管在上下移動(dòng)過(guò)程中可以全程傳遞扭矩。此外，中心管下部還設(shè)有由定位卡爪及限位活塞組成的限位機(jī)構(gòu)，定位卡爪與中心管連接，無(wú)相對(duì)移動(dòng)，下殼體內(nèi)設(shè)有與定位卡爪相配合的定位臺(tái)肩，當(dāng)提升裝置隨管柱一起下井時(shí)，提升裝置處于最長(zhǎng)伸長(zhǎng)狀態(tài)，定位卡爪定位端與下殼體內(nèi)的定位臺(tái)肩配合，鎖定相對(duì)位置，限位活塞則在空氣腔壓力的作用下保持在與定位卡爪相配合的位置，防止提升裝置因中心管受向上力而自然收縮。當(dāng)需要提升管柱時(shí)，通過(guò)地面壓力控制裝置經(jīng)注壓管線(xiàn)對(duì)提升裝置下腔增壓，空氣腔內(nèi)空氣壓縮，定位活塞向下移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到一定距離時(shí)，定位活塞完全脫離開(kāi)定位卡爪，同時(shí)，中心管在壓力的作用下向上移動(dòng)，帶動(dòng)定位卡爪脫離下殼體內(nèi)的定位臺(tái)肩，從而帶動(dòng)下部活動(dòng)管柱上升；當(dāng)洗井作業(yè)完成，需要恢復(fù)管柱至生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)地面壓力控制裝置經(jīng)注壓管線(xiàn)向提升裝置下腔注入壓力，管柱向下移動(dòng)，洗井通道關(guān)閉，管柱恢復(fù)原位。

圖2 提升裝置

2.1.2 技術(shù)參數(shù)

最大外徑：210 mm；

內(nèi)通徑：74 mm；

總長(zhǎng)：8 500 mm；

最大提升力：500 kN；

最大行程：3.5 m；

密封等級(jí)：35 MPa。

2.1.3 技術(shù)特點(diǎn) （1）可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)井口提升井下管柱；（2）提升力500 kN；（3）適用于?244.5 mm 套管。

2.2 井口壓力控制裝置

井口壓力控制裝置包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄管柱上提、下放行程，保證管柱操作的安全性；壓力控制系統(tǒng)保證在安全的壓力范圍內(nèi)對(duì)管柱進(jìn)行上提、下放操作。

2.3 防返吐工作筒

2.3.1 工作原理 采用防返吐配水器，注水時(shí)，通過(guò)壓差打開(kāi)工作筒的開(kāi)啟閥，形成注水通道；當(dāng)注水井停注時(shí)，地層和井筒被隔離，避免造成地層吐砂問(wèn)題，同時(shí)防止洗井時(shí)出現(xiàn)短路現(xiàn)象的發(fā)生。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 防返吐工作筒

2.3.2 技術(shù)參數(shù)

最大外徑：102 mm、97 mm；

內(nèi)通徑：62 mm、59.5 mm、57 mm、54.5 mm；

總長(zhǎng)：906 mm。

2.3.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）帶有防返吐裝置；

（2）最多可分注4 層；

（3）適用于?98.6 mm、?101.6 mm、?120.7 mm防砂內(nèi)通徑要求。

2.4 沉砂單流閥

2.4.1 工作原理 正常生產(chǎn)時(shí)，閥桿與本體主通道密封，實(shí)現(xiàn)單流功能，沉砂通道下端可接油管，油管連接圓堵，進(jìn)行沉砂處理；反洗井時(shí)，液體從本體對(duì)稱(chēng)側(cè)孔進(jìn)入，水壓推動(dòng)閥桿脫離密封接觸面向上運(yùn)動(dòng)，形成過(guò)流通道，進(jìn)行向上反循環(huán)洗井。為防止雙T 盤(pán)根在反洗井時(shí)脫落，采用壓帽結(jié)構(gòu)固定，見(jiàn)圖4。

圖4 沉砂單流閥

2.4.2 技術(shù)參數(shù)

最大外徑：97 mm；

總長(zhǎng)：879 mm；

密封等級(jí)：35 MPa。

2.4.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）具備靈活可調(diào)的沉砂空間；

（2）金屬和橡膠雙重密封結(jié)構(gòu)；

（3）適用于?98.6 mm、?101.6 mm、?120.7 mm防砂內(nèi)通徑要求。

3 施工注意事項(xiàng)

（1）每1 000 m 油管丈量誤差應(yīng)在±0.2 m 以?xún)?nèi)。下井油管要清洗干凈，無(wú)彎曲、無(wú)損壞，并逐根用標(biāo)準(zhǔn)油管規(guī)通過(guò)。

（2）要求下鉆平穩(wěn)，速度控制在300 m/h。當(dāng)注水管柱接近、進(jìn)入頂部防砂封隔器及各級(jí)隔離封隔器時(shí)要緩慢下放，直到管柱下到設(shè)計(jì)深度。

（3）所有插入密封下入深度必須在相應(yīng)的隔離封隔器上密封筒，其一部分密封單元要超過(guò)密封筒上部。

（4）測(cè)試儀器要求按30 m/min 以?xún)?nèi)的速度下入。

（5）洗井水必須為地?zé)崴蜃⑷胨?/p>

4 應(yīng)用情況

研制的自提升式可洗井注洗管柱經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在岐口17-2 油田、錦州25-1/9-3 油田、渤中28-2s 油田及綏中36-1 油田開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)9 井次，管柱上提、下放順利，分層密封可靠，并實(shí)現(xiàn)了大排量反洗井，工藝成功率100%，有效解決了目前渤海先期分層防砂的分層注水井無(wú)法洗井的問(wèn)題。

5 結(jié)論

（1）針對(duì)海上油田插入密封防砂完井特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種全新的自提升式洗井工藝管柱，滿(mǎn)足了大排量洗井工藝的需求。

（2）提升裝置可全程傳遞扭矩，采用上提與下放雙向可控設(shè)計(jì)，避免了下放管柱時(shí)下放不到位的問(wèn)題，活塞兩側(cè)采用平衡設(shè)計(jì)，避免了洗井壓力對(duì)提升裝置的影響。

（3）單流閥具有導(dǎo)向功能，適用于大斜度井中，雙密封配合可防止沉砂進(jìn)入密封面，造成單流閥失效，保證了反洗通道安全可靠。

［1］ 劉振國(guó).注水井洗井影響因素與對(duì)策［J］.油氣田地面工程，2010，33（12）：59-60.

［2］ 萬(wàn)仁溥.現(xiàn)代完井工程［M］.1 版.北京.石油工業(yè)出版社，1996：42-47.

［3］ 朱俊榮.水平井裸眼礫石充填防砂完井工藝在勝利油田海上的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2010，30（2）：106-108.

［4］ 宋顯民，孫成材，陳雷軍，等.深斜井偏心定量早期分注技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2007，29（5）：78-81.

［5］ 中國(guó)海洋石油總公司，中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司.自提升式可洗井注洗管柱：中國(guó)，201120238815.9［P］.2012-05-16.