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        注水井環(huán)空帶壓統(tǒng)計(jì)分析及治理改進(jìn)方向

        2021-09-04 06:31:40賀啟強(qiáng)周大志寸錫宏任兆林劉艷霞
        當(dāng)代石油石化 2021年5期
        關(guān)鍵詞:液控套壓壓井

        李 順,賀啟強(qiáng),周大志,寸錫宏,任兆林,劉艷霞

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

        目前,勝利油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期,高含水問(wèn)題十分突出,開(kāi)發(fā)工藝要求節(jié)能、高效、低成本。水驅(qū)開(kāi)發(fā)仍然是現(xiàn)階段的主導(dǎo)工藝[1],勝利油田共有水井1萬(wàn)余口,分層注水井?dāng)?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(shí)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(fù)洗井注水工況改變、溫度變化等復(fù)合效應(yīng),封隔器膠筒密封性能隨時(shí)間增長(zhǎng)而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)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(cè)有套壓數(shù)據(jù)顯示。

        通過(guò)對(duì)勝利油田某采油廠(chǎng)部分水井進(jìn)行套壓錄取整理,分析了不同工藝管柱套壓分布情況,對(duì)未來(lái)水井套壓治理提供了技術(shù)指引,力求實(shí)現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn)。

        1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果

        在統(tǒng)計(jì)的采油廠(chǎng)某區(qū)塊單元共計(jì)82口水井,按照各井應(yīng)用的工藝管柱(包括合注、測(cè)調(diào)一體化、同心雙管)和封隔器類(lèi)型(液控?cái)U(kuò)張式、液控壓縮式,下文簡(jiǎn)稱(chēng)為擴(kuò)張式、壓縮式)分別進(jìn)行了水井套壓錄取及數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

        表1 帶套壓水井–工藝管柱類(lèi)型統(tǒng)計(jì) 口

        表2 帶套壓水井–封隔器類(lèi)型統(tǒng)計(jì) 口

        從表1可見(jiàn),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?dāng)?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(yīng)用液控?cái)U(kuò)張式封隔器的井有30口,其中帶套壓井21口,占比70%;應(yīng)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?cái)U(kuò)張式封隔器帶套壓井。

        2 原因分析[2-4]

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

        2.1 環(huán)空封隔器的應(yīng)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(kāi)始安裝環(huán)空封隔器。環(huán)空封隔器通常設(shè)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(jī)構(gòu)、坐封機(jī)構(gòu)及解封機(jī)構(gòu)等3部分,其中,洗井機(jī)構(gòu)是通過(guò)洗井滑套和中心管發(fā)生相對(duì)移動(dòng),中心管上通孔與洗井滑套上通孔重合則洗井通道打開(kāi);反之,洗井通道關(guān)閉。坐封機(jī)構(gòu)是通過(guò)地面液控管線(xiàn)打壓,推動(dòng)坐封活塞擠壓膠筒,實(shí)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(mǎn)足各種井況應(yīng)用需求;工作溫度不超過(guò)120℃,適用于7in和9–5/8in套管井。

        2.2 分層封隔器改進(jìn)

        擴(kuò)張式封隔器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,廣泛應(yīng)用采油、注水等生產(chǎn)管柱。但是,在長(zhǎng)期注水、洗井等工況交替,管柱容易蠕動(dòng),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(zhǎng)期工作。改進(jìn)的壓縮式封隔器,采用二級(jí)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(shí)現(xiàn)封隔器可靠坐封。

        3 改進(jìn)方向 [5–6]

        水井套壓的形成是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,要實(shí)現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn)目標(biāo),需要從兩方面進(jìn)行改進(jìn):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(qiáng)水井管理,是外因,對(duì)水井進(jìn)行必要的維護(hù)管理,出現(xiàn)小問(wèn)題及時(shí)反饋改進(jìn),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(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)也是有效途徑。

        3.1 工藝管柱優(yōu)化

        井下工具長(zhǎng)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(shè)計(jì)、加工、組裝、驗(yàn)收、應(yīng)用必須嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的操作規(guī)程,不合格品堅(jiān)決杜絕入井。

        井下管柱受井筒軌跡影響,工具串會(huì)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(dòng)變化等,均能發(fā)生管柱軸向拉伸或者壓縮,導(dǎo)致封隔器發(fā)生蠕動(dòng)變化,進(jìn)而影響封隔器密封。因此,井下管柱設(shè)計(jì)時(shí),還需要優(yōu)化封隔器坐封位置,減小管柱發(fā)生蠕動(dòng),避免管柱發(fā)生正弦彎曲和螺旋彎曲。

        在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié),技術(shù)人員要按照施工設(shè)計(jì),嚴(yán)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(zhǎng)期高效工作提供可靠保障。

        3.2 加強(qiáng)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?,F(xiàn)有封隔器需要進(jìn)行泄壓、完成封隔器解封,反洗滑套打壓,開(kāi)啟反洗通道,即可實(shí)現(xiàn)正常反洗井。洗井結(jié)束,需要對(duì)洗井滑套進(jìn)行泄壓操作,然后對(duì)分層封隔器重新打壓坐封,實(shí)現(xiàn)各注水層段有效密封。

        現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),有一定數(shù)量分注井,在洗井后,洗井滑套沒(méi)有及時(shí)泄壓,處于長(zhǎng)期開(kāi)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(chǎng)管理及維護(hù)的不足;此外,部分封隔器長(zhǎng)期工作,需要及時(shí)補(bǔ)充控制壓力,但現(xiàn)場(chǎng)采油工沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)壓,井下封隔器在膠筒長(zhǎng)期復(fù)雜工況下,出現(xiàn)壓力松弛,密封效果下降,井底壓力也會(huì)緩慢滲透至井口,這也是現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)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(chǔ)上,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得有效驗(yàn)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(jìn)的空間。未來(lái),還需要借鑒新材料新技術(shù),改進(jìn)封隔器工藝,或者替代現(xiàn)有液控封隔器分注工藝,實(shí)現(xiàn)井下管柱的低成本、長(zhǎng)壽命、性能更可靠的分注工藝。

        4 結(jié)論

        分層注水管柱在長(zhǎng)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(dǎo)致環(huán)空出現(xiàn)套壓,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)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?cái)U(kuò)張式封隔器的密封性能更好。

        注水井管柱長(zhǎng)效可靠是多因素復(fù)合作用的結(jié)果。近年來(lái),環(huán)空封隔器的應(yīng)用及封隔器改進(jìn),有效減少“帶套壓”水井?dāng)?shù)量,取得很好的成效。要實(shí)現(xiàn)“零套壓”生產(chǎn),需加強(qiáng)現(xiàn)有技術(shù)的工具和施工質(zhì)量,加強(qiáng)水井的日常管理工作,進(jìn)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。

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