李 順，賀啟強，周大志，寸錫宏，任兆林，劉艷霞

（1.中國石化勝利油田分公司石油開發(fā)中心勝龍管理區(qū)，山東 東營 257000；2.中國石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東 東營 257000；3.中國石化勝利油田分公司海洋采油廠，山東 東營 257000）

目前，勝利油田已進入開發(fā)中后期，高含水問題十分突出，開發(fā)工藝要求節(jié)能、高效、低成本。水驅(qū)開發(fā)仍然是現(xiàn)階段的主導工藝[1]，勝利油田共有水井1萬余口，分層注水井數(shù)占5 000余口。

分層注水工藝主要借助分層注水工藝管柱實現(xiàn)，包括分層封隔器和若干配水器等。分層注水管柱受井下各層注入壓力不同及反復洗井注水工況改變、溫度變化等復合效應，封隔器膠筒密封性能隨時間增長而呈現(xiàn)下降趨勢。當封隔器膠筒密封出現(xiàn)泄漏，井下高壓氣體或者液體則上竄至井口套管，井口套壓表則監(jiān)測有套壓數(shù)據(jù)顯示。

通過對勝利油田某采油廠部分水井進行套壓錄取整理，分析了不同工藝管柱套壓分布情況，對未來水井套壓治理提供了技術(shù)指引，力求實現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn)。

1 統(tǒng)計結(jié)果

在統(tǒng)計的采油廠某區(qū)塊單元共計82口水井，按照各井應用的工藝管柱（包括合注、測調(diào)一體化、同心雙管）和封隔器類型（液控擴張式、液控壓縮式，下文簡稱為擴張式、壓縮式）分別進行了水井套壓錄取及數(shù)值統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 帶套壓水井–工藝管柱類型統(tǒng)計 口

表2 帶套壓水井–封隔器類型統(tǒng)計 口

從表1可見，現(xiàn)有3種工藝工作中，一體化管柱帶套壓井比例最高，約為總一體化管柱井數(shù)的49%；其次是合注井，雙管帶套壓井比例最小。表2表明，在所有注水井中，應用液控擴張式封隔器的井有30口，其中帶套壓井21口，占比70%；應用液控壓縮式封隔器的井有52口，帶套壓井9口，占比17.3%。液控壓縮式封隔器帶套壓井比例大幅少于液控擴張式封隔器帶套壓井。

2 原因分析[2-4]

對比該廠的水井套壓分布情況，與各井應用的工藝管柱類型及封隔器密切相關(guān)，在油田開發(fā)進程中，伴隨技術(shù)進步和改進，所采用的工藝有所變化，主要表現(xiàn)在環(huán)空封隔器的應用和封隔器類型由擴張封隔器轉(zhuǎn)換為壓縮式封隔器。

2.1 環(huán)空封隔器的應用

2010–2013年，分層注水管柱還未安裝環(huán)空封隔器，2013之后，管柱配套開始安裝環(huán)空封隔器。環(huán)空封隔器通常設置在距井口以下110～130 m的位置，環(huán)空封隔器坐封后，能夠?qū)崿F(xiàn)油套環(huán)空的有效分隔，將井底壓力阻止在環(huán)空封隔器以下。

液控式環(huán)空封隔器包括洗井機構(gòu)、坐封機構(gòu)及解封機構(gòu)等3部分，其中，洗井機構(gòu)是通過洗井滑套和中心管發(fā)生相對移動，中心管上通孔與洗井滑套上通孔重合則洗井通道打開；反之，洗井通道關(guān)閉。坐封機構(gòu)是通過地面液控管線打壓，推動坐封活塞擠壓膠筒，實現(xiàn)油套環(huán)空的密封隔離。液控式環(huán)空封隔器工作壓差為30 MPa，滿足各種井況應用需求；工作溫度不超過120℃，適用于7in和9–5/8in套管井。

2.2 分層封隔器改進

擴張式封隔器，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛應用采油、注水等生產(chǎn)管柱。但是，在長期注水、洗井等工況交替，管柱容易蠕動，造成封隔器交替密封失效。壓縮式封隔器坐封活塞軸向壓縮膠筒，坐封更可靠，更適合井下長期工作。改進的壓縮式封隔器，采用二級坐封活塞結(jié)構(gòu)，能夠以較小的坐封壓力即可完成封隔器額定工作壓力，實現(xiàn)封隔器可靠坐封。

3 改進方向 [5–6]

水井套壓的形成是一個漫長的過程，要實現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn)目標，需要從兩方面進行改進：一是工藝管柱本身，是內(nèi)因，包括工具質(zhì)量和工具管柱組配的優(yōu)化、高質(zhì)量的施工等因素。二是加強水井管理，是外因，對水井進行必要的維護管理，出現(xiàn)小問題及時反饋改進，減小后期處理難度。最后，結(jié)合新技術(shù)新材料的發(fā)展，創(chuàng)新推廣新工藝，實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的改進也是有效途徑。

3.1 工藝管柱優(yōu)化

井下工具長期受高壓高溫影響，封隔器性能直接關(guān)系管柱工作有效性。因此，工具設計、加工、組裝、驗收、應用必須嚴格執(zhí)行相應的操作規(guī)程，不合格品堅決杜絕入井。

井下管柱受井筒軌跡影響，工具串會發(fā)生彎曲變形。封隔器坐封后，管柱軸向受溫度變化影響、洗井注水工況交替影響、注水壓力波動變化等，均能發(fā)生管柱軸向拉伸或者壓縮，導致封隔器發(fā)生蠕動變化，進而影響封隔器密封。因此，井下管柱設計時，還需要優(yōu)化封隔器坐封位置，減小管柱發(fā)生蠕動，避免管柱發(fā)生正弦彎曲和螺旋彎曲。

在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，技術(shù)人員要按照施工設計，嚴格執(zhí)行，避免不合格產(chǎn)品入井，提高施工合格率，為井下管柱長期高效工作提供可靠保障。

3.2 加強水井管理

通常情況，水井管柱在工作期間，需要定期洗井，洗井完畢轉(zhuǎn)入正常注水。現(xiàn)有封隔器需要進行泄壓、完成封隔器解封，反洗滑套打壓，開啟反洗通道，即可實現(xiàn)正常反洗井。洗井結(jié)束，需要對洗井滑套進行泄壓操作，然后對分層封隔器重新打壓坐封，實現(xiàn)各注水層段有效密封。

現(xiàn)場統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有一定數(shù)量分注井，在洗井后，洗井滑套沒有及時泄壓，處于長期開啟狀態(tài)，這樣，注入壓力經(jīng)油套環(huán)空直接傳遞至井口，這是現(xiàn)場管理及維護的不足；此外，部分封隔器長期工作，需要及時補充控制壓力，但現(xiàn)場采油工沒有及時補壓，井下封隔器在膠筒長期復雜工況下，出現(xiàn)壓力松弛，密封效果下降，井底壓力也會緩慢滲透至井口，這也是現(xiàn)場維護工作的不足。

3.3 創(chuàng)新推廣新工藝

現(xiàn)有技術(shù)是在總結(jié)前期技術(shù)的基礎上，經(jīng)過現(xiàn)場應用取得有效驗證的成果，目前，也呈現(xiàn)部分井例封隔器性能失效的不足，該工藝還有改進的空間。未來，還需要借鑒新材料新技術(shù)，改進封隔器工藝，或者替代現(xiàn)有液控封隔器分注工藝，實現(xiàn)井下管柱的低成本、長壽命、性能更可靠的分注工藝。

4 結(jié)論

分層注水管柱在長期工作中，受井下壓力、溫度影響，分層封隔器密封性能逐漸下降影響，導致環(huán)空出現(xiàn)套壓，生產(chǎn)現(xiàn)場統(tǒng)計結(jié)果表明，帶環(huán)空封隔器的工藝管柱，有效改善注水井工況；液控壓縮式封隔器比液控擴張式封隔器的密封性能更好。

注水井管柱長效可靠是多因素復合作用的結(jié)果。近年來，環(huán)空封隔器的應用及封隔器改進，有效減少“帶套壓”水井數(shù)量，取得很好的成效。要實現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn)，需加強現(xiàn)有技術(shù)的工具和施工質(zhì)量，加強水井的日常管理工作，進一步提高工藝技術(shù)水平，尋求新的更好工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。