【摘 要】針對當(dāng)前海上油田智能測調(diào)工藝防砂和反洗井的問題，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)一套具有防砂、反洗井、分層注水一體的多功能管柱，在NB35-2-A5S1井作業(yè)中成功應(yīng)用，具有指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)的實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】海上油田;注水井;防砂;反洗井;一體化;工藝管柱;設(shè)計(jì)

隨著海上油田開發(fā)的深入，注水井出砂井次日益增多，出砂不僅影響油田產(chǎn)量，造成設(shè)備損壞，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致注水井大修作業(yè)。渤海油田注水井出砂治理主要是大修再完井作業(yè)，該類作業(yè)先對出砂注水井進(jìn)行大修作業(yè)，清理井筒沉砂，然后打撈篩管，下入新的防砂完井管柱，最后下入分注管柱進(jìn)行分層注水。出砂注水井重新防砂完井后雖然能恢復(fù)正常注水，但地層出砂大修再完井作業(yè)周期長，作業(yè)費(fèi)用高，不利于油田降本增效。

1、海上油田出砂原因分析

1.1地質(zhì)因素

海上油田地質(zhì)條件復(fù)雜，壓實(shí)程度差，油層膠結(jié)疏松，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，泥質(zhì)細(xì)粉砂含量高。油層注水后，不斷地沖洗巖石的膠結(jié)物，部分膠結(jié)物被溶解，巖石強(qiáng)度降低，增加了地應(yīng)力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結(jié)，就容易遭到破壞而出砂。注入水通過與油層的礦物成分發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，同樣使油層巖結(jié)構(gòu)骨架破碎，也會(huì)影響出砂程度。

1.2開采因素

隨著注水開發(fā)時(shí)間的延長，層與層之間存在著壓力差，生產(chǎn)壓差越大，采液強(qiáng)度越高，流經(jīng)油層孔隙中的流體流速越大，對地層結(jié)構(gòu)的破壞作用越強(qiáng)，油層的出砂程度也就越嚴(yán)重。

油層間的壓力差的存在可能導(dǎo)致油層套管破裂，同時(shí)由于多次修井作業(yè)及長期浸泡腐蝕，導(dǎo)致這種現(xiàn)象日益加劇。油層套管破裂后，地層砂大量溢出埋住油層而注不進(jìn)水。油層套管破裂通常有油層上部套管破裂，以及注水層段發(fā)生油層套管破裂兩種情況。注水井多是油井轉(zhuǎn)注，在經(jīng)歷了防砂開采后，油層骨架遭到破壞，又經(jīng)歷長時(shí)間的沖刷，油層出砂嚴(yán)重，導(dǎo)致油層套管破裂，油層套管破裂使出砂更加難以治理，嚴(yán)重影響了注水井的正常生產(chǎn)。

當(dāng)外部壓力大于注水啟動(dòng)壓力時(shí)，地層開始吸水，而外部壓力突然下降（在現(xiàn)場生產(chǎn)過程中發(fā)生注水泵停泵或是地面注水管線突然穿孔，造成注水壓力突然下降，在壓差突然建立時(shí)，造成油層出砂。在同樣壓差下，以突然方式建立壓差和以緩慢方式建立壓差，二者在井壁附近油層中造成的壓力梯度不同。

1.3防砂工藝因素

對疏松油層采取有效的防砂工藝降低油層出砂是減小設(shè)備損壞，延長作業(yè)周期的重要方式。在海上作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，雙層繞絲篩管、金屬氈、金屬棉防砂管介質(zhì)加工質(zhì)量不穩(wěn)定，下井易擠壓變形，抗水流沖擊能力差，易刺破濾層，在實(shí)際應(yīng)用中防砂效果差。割縫篩管整體強(qiáng)度相對較高，油流滲流面積大，孔隙度高，對于一般的出砂井來說防砂效果較好。

2、防砂防反吐一體化分注工藝

2.1工藝特點(diǎn)與原理

防砂防反吐一體化分注工藝是由防返吐工作筒與頂部封隔器及隔離封隔器配合，達(dá)到分注效果。

工藝特點(diǎn)：一趟管柱解決防砂、注水多重問題，縮短作業(yè)工期，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用。利用油管內(nèi)打壓，可以實(shí)現(xiàn)封隔器和水力卡瓦的一次打壓全部座封。上提解封，上提首先解封頂部封隔器，頂封解封后上提一次解封隔離封隔器和水力卡瓦。該工藝技術(shù)在南海油田、印尼油田均已成功應(yīng)用，技術(shù)穩(wěn)定性高。

工作原理：分層。油管內(nèi)打壓到一定壓力使封隔器座封，分注管柱利用封隔器進(jìn)行分層。注水。每個(gè)配水器工作筒對應(yīng)一個(gè)注水層段，配水器工作筒具有防反吐功能，有效阻止地層砂進(jìn)入井筒。錨定。頂部封隔器有雙向卡瓦，水力卡瓦有單向卡瓦，雙重保障因注水時(shí)管柱蠕動(dòng)帶來的影響。解封。上提管柱，封隔器逐級解封，水力卡瓦收回。

2.2現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)

防砂反洗井一體化分注工藝由封隔器與同心測調(diào)工作筒配合，達(dá)到防砂反洗井的效果。

工藝特點(diǎn)：一趟管柱解決防砂、洗井、注水多重問題，縮短作業(yè)工期，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用?？上淳飧羝髟诜聪蜃⑺_(dá)到一定壓力時(shí)解封，利用封隔器和套管環(huán)空建立洗井通道，洗井通道大。封隔器具有自鎖機(jī)構(gòu)，停注不解封，有效防止竄層。該工藝技術(shù)在勝利油田已規(guī)模應(yīng)用，技術(shù)穩(wěn)定性高。

工作原理：分層。油管內(nèi)打壓到一定壓力使封隔器座封，分注管柱利用封隔器進(jìn)行分層。注水。每個(gè)配水器工作筒對應(yīng)一個(gè)注水層段，配水器工作筒具有防反吐功能，有效阻止地層砂進(jìn)入井筒。洗井。封隔器在反向注水達(dá)到一定壓力時(shí)解封，與沉砂單流閥一起形成反洗通道。解封。上提管柱，封隔器逐級解封，水力卡瓦收回。

海上油田注水井，應(yīng)加強(qiáng)出砂井管理機(jī)制，同時(shí)采用合理的防砂方式，達(dá)到降低生產(chǎn)壓差，提高擋砂強(qiáng)度，滿足海上高速強(qiáng)采的防砂需要。

（1）出砂情況嚴(yán)重直井和井斜小于60°的定向井，推薦采用自提升工藝與可驗(yàn)封式防返吐配水工藝配合。但是平臺需要專門安裝地面控制裝置，測試作業(yè)采用鋼絲投送工具，作業(yè)時(shí)間長。

（2）井斜小于60°的定向井，推薦采用同心測調(diào)分層注水工藝。該工藝相對電纜永置測調(diào)分注工藝成本較低，節(jié)省測試作業(yè)時(shí)間。

（3）井斜大于60°的大斜度井和水平井，推薦采用電纜永置測調(diào)分層注水工藝，成本高

（4）設(shè)計(jì)管柱無需下入篩管，直接采用注水管柱直接與封隔器相連的方式，由下至上：單流閥+油管及短節(jié)+配水器工作筒+油管及短節(jié)+可反洗井封隔器+油管及短節(jié)+配水器工作筒+油管及短節(jié)+可反洗井封隔器+油管及短節(jié)+配水器工作筒+油管及短節(jié)+可反洗井定位密封總成+油管及短節(jié)+滑套總成+油管及短節(jié)+安全閥總成+油管及短節(jié)+油管掛。

井下管柱結(jié)構(gòu)更簡單，節(jié)約費(fèi)用，普遍適用于海上油田7″、9-5/8″或者其他尺寸的套管完井方式。

3、防砂注水一體化工藝管柱現(xiàn)場應(yīng)用

結(jié)合防砂注水一體化工藝管柱的特點(diǎn)，在渤海油田選擇南堡35-2-A5S1井和綏中36-1-B2井，進(jìn)行應(yīng)用。

根據(jù)井特點(diǎn)，編寫工藝方案，形成管柱結(jié)構(gòu)，有下至上：單流閥+油管及短節(jié)+防反吐同心測調(diào)工作筒3#+油管及短節(jié)+可反洗井封隔器+油管及短節(jié)+防反吐同心測調(diào)工作筒2#+油管及短節(jié)+可反洗井封隔器+油管及短節(jié)+防反吐同心測調(diào)工作筒1#+油管及短節(jié)+可反洗井定位密封總成+油管及短節(jié)+滑套總成+油管及短節(jié)+安全閥總成+油管及短節(jié)+油管掛。

4、結(jié)論與認(rèn)識

“海上油田注水井防砂反洗井一體化工藝管柱研究”項(xiàng)目針對當(dāng)前海上油田在注水井普遍存在出砂問題，通過調(diào)研注水井出砂機(jī)理及防砂工藝的調(diào)研，對比常用的幾種注水井分注工藝，優(yōu)化設(shè)計(jì)了配套的防砂同心測調(diào)分注工作筒和可洗井封隔器，進(jìn)而設(shè)計(jì)一種具有可反洗及防卡功能的分注工藝管柱，降低管柱砂埋風(fēng)險(xiǎn)，提高大修作業(yè)時(shí)效，節(jié)約油田生產(chǎn)成本，解決當(dāng)前海上油田注水井出砂造成的問題。為平臺注水井后續(xù)管理提供理論參考和技術(shù)支持，具有指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)的實(shí)際意義，防砂分注一體化技術(shù)的研究成果，注水管柱結(jié)構(gòu)簡單，減低大修作業(yè)時(shí)效，具有創(chuàng)新性，充分顯示了其潛在的經(jīng)濟(jì)效益，可大力推廣。

作者簡介：王柳（1982—），男，工程師，從事油田開發(fā)技術(shù)工作。