黃輝建

（中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，遼寧 盤錦 124010）

隨著油田多層系籠統(tǒng)開發(fā)的不斷深入，部分油層含水率逐年上升，層間矛盾日益突出[1]，高含水層容易倒灌潛力層，籠統(tǒng)合層開采一方面不能有效動(dòng)用潛力層[2]，另一方面注入水的無效循環(huán)導(dǎo)致開發(fā)成本提高。

為有效挖掘多層系油井的生產(chǎn)潛力，長期以來形成了如封隔器找水-堵水技術(shù)[3]、插管式多級找堵水管柱技術(shù)[4-5]、機(jī)械式滑套開關(guān)找堵水技術(shù)、井下液壓開關(guān)調(diào)層找堵水技術(shù)[6-7]、智能找堵水分層采油技術(shù)和井下電動(dòng)開關(guān)調(diào)層找堵水技術(shù)等堵水采油技術(shù)[8]。這些技術(shù)的不足分別是：需要重復(fù)調(diào)層，占產(chǎn)周期長，施工費(fèi)用高；不能實(shí)現(xiàn)任意兩層合采，封上采下時(shí)，不能進(jìn)行反洗井和動(dòng)液面監(jiān)測，影響生產(chǎn)資料錄??；封隔層數(shù)有限，調(diào)層操作需要大型作業(yè)設(shè)備；受井下條件影響較大，調(diào)層成功率偏低；智能開關(guān)器的電池壽命短，導(dǎo)致智能開關(guān)器有效工作時(shí)間短[9]；環(huán)空中下入電纜易被纏繞，施工困難。為此，開發(fā)了電控分層堵水采油技術(shù)，該技術(shù)具有分采層位多、可實(shí)現(xiàn)任意層位合采，可進(jìn)行各油層溫度、壓力參數(shù)監(jiān)測，調(diào)層過程簡單可靠，管柱有效期長，全周期施工成本低的特點(diǎn)[10]。

1 工藝管柱

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

電控分層堵水采油技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示，該管柱主要由地面測調(diào)儀、鎧裝電纜、錨定器、過電纜封隔器和電控閥組成。根據(jù)現(xiàn)場需要，每增加一分采油層，對應(yīng)增加一套過電纜封隔器和一套電控閥即可，最高可實(shí)現(xiàn)分8 層精細(xì)開采需求。

圖1 電控分層堵水采油技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)圖

1.2 工藝原理

該技術(shù)的工藝原理是通過封隔器實(shí)現(xiàn)各油層的分隔，并輔助錨定器用于降低抽油管柱的蠕動(dòng)以提高封隔器的密封效果，再利用地面測調(diào)儀通過電纜控制電控閥進(jìn)液孔的開關(guān)程度，從而實(shí)現(xiàn)各層分層開采和任意幾層組合開采。其中每個(gè)電控閥還設(shè)計(jì)了溫度、壓力傳感器，在地面可實(shí)時(shí)監(jiān)測各油層的溫度與壓力。

1.2.1 設(shè)計(jì)管柱并下井

根據(jù)井況條件及參數(shù)設(shè)計(jì)分層堵水采油管柱，采用過電纜封隔器將各油層分隔，每一油層位置串接一個(gè)電控閥，管柱下入過程中用鎧裝電纜連接好各電控閥，鎧裝電纜通過保護(hù)器固定在油管接箍處并隨管柱一直延伸至地面(見圖1)。

1.2.2 坐封封隔器并投產(chǎn)

地面泵車打壓使各封隔器坐封。下入泵抽生產(chǎn)管柱，使油井投入正常生產(chǎn)。通過電控閥地面測調(diào)儀逐層打開井下各電控閥。

1.2.3 找水過程及測試過程

生產(chǎn)初期即為找水階段，該階段只需每個(gè)電控閥單獨(dú)打開生產(chǎn)一段時(shí)間，并由采油工作人員在地面計(jì)量化驗(yàn)，既可得到各層的流量、含水率等參數(shù)。電控閥內(nèi)設(shè)計(jì)有壓力傳感器，當(dāng)各層的電控閥分別處于開、關(guān)狀態(tài)時(shí)，可分別測得對應(yīng)層位的壓力恢復(fù)、降落曲線，同時(shí)對各層進(jìn)行試井解釋即可得出相應(yīng)層的滲透率、表皮系數(shù)等。

1.2.4 堵水過程及再次調(diào)層

在確定各層的產(chǎn)液情況后,采油技術(shù)人員即可確定一個(gè)最優(yōu)開采方案,并通過地面測調(diào)儀控制電控閥實(shí)現(xiàn)對應(yīng)層位的開或關(guān)，達(dá)到任意選層生產(chǎn)的目的。當(dāng)生產(chǎn)一定時(shí)間后，各層油水關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，此時(shí)可以再通過地面測調(diào)儀打開或關(guān)閉相應(yīng)層位，達(dá)到調(diào)層生產(chǎn)目的。

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

1）一趟管柱實(shí)現(xiàn)找水、堵水、測試和生產(chǎn)全過程，縮短了施工周期，降低了施工占產(chǎn)時(shí)間和施工費(fèi)用。

2）調(diào)層安全、可靠、高效、費(fèi)用低，最多分層數(shù)可達(dá)8 層，滿足精細(xì)分層開采需求。

3）電纜傳輸方式相較于井下存儲(chǔ)式電池供電方式，電控閥內(nèi)溫度、壓力傳感器可實(shí)時(shí)測量傳輸，有利于獲取實(shí)時(shí)寶貴的油藏地質(zhì)參數(shù)；電控閥所需電力可持續(xù)有效保障，調(diào)層成功率更高，有效工作時(shí)間更長，從而降低全周期成本。

2 主要工具

2.1 過電纜封隔器

2.1.1 結(jié)構(gòu)

該封隔器主要由上接頭、長膠筒、短膠筒、中心管、推動(dòng)套、卡環(huán)、固定套、鎖套、下接頭和電纜通道等組成，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。該封隔器依靠液壓坐封，上提管柱即可解封。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，原理可靠，即能實(shí)現(xiàn)上下層良好封隔，又能滿足鎧裝電纜順利安全通過的要求。

圖2 過電纜封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2 坐封及解封原理

措施管柱入井后，地面泵車向油管內(nèi)打壓，推動(dòng)套在液壓作用下壓縮膠筒實(shí)現(xiàn)上下油層封隔，同時(shí)鎖套隨推動(dòng)套一起運(yùn)動(dòng)并最終被卡環(huán)鎖緊固定，從而完成封隔器的坐封動(dòng)作。

上提管柱，剪斷解封銷釘，在失去解封銷釘?shù)闹蜗?，固定套、鎖套、連接螺釘、推動(dòng)套向下運(yùn)動(dòng)，膠筒逐步恢復(fù)原狀，最終封隔器完成解封動(dòng)作。

2.1.3 主要技術(shù)參數(shù)

總長度750 mm，最大外徑114 mm，最小內(nèi)徑62 mm，工作壓力30 MPa，坐封壓力12 MPa，解封拉力25 kN，連接螺紋2-7/8"TBG。

2.2 電控閥

2.2.1 結(jié)構(gòu)

該電控閥主要由上接頭、外套、電路板、電機(jī)、絲杠、柱塞、溫壓一體傳感器和閥體等組成，機(jī)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 電控閥結(jié)構(gòu)示意圖

地面測調(diào)儀可在地面操作控制該電控閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)液孔的任意開度動(dòng)作，從而控制對應(yīng)油層的開關(guān)程度實(shí)現(xiàn)分層堵水采油的目的，并能實(shí)時(shí)測取溫度、壓力數(shù)據(jù)。

2.2.2 工作原理

需要調(diào)層時(shí)，通過地面測調(diào)儀對相應(yīng)層位電控閥發(fā)出開/關(guān)指令，指令信號通過鎧裝電纜傳遞至相應(yīng)電控閥控制電路，控制電路收到指令后控制電機(jī)正/反轉(zhuǎn)動(dòng)，在柱塞限位釘?shù)南拗葡?，絲杠迫使柱塞向左/右運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)液孔的開/關(guān)。地面測調(diào)儀具有進(jìn)液孔開度設(shè)定功能，操作人員可以根據(jù)各層配產(chǎn)量調(diào)控對應(yīng)層位進(jìn)液孔的開度。

2.2.3 主要技術(shù)參數(shù)

該電控閥最大外徑為114 mm，閥體上對稱設(shè)計(jì)2 個(gè)?20 mm 進(jìn)液孔和4 個(gè)?16 mm 公共液流通道，適用于5-1/2"套管井，其主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 電控閥主要技術(shù)參數(shù)

2.3 地面測調(diào)儀

該設(shè)備由測調(diào)箱、顯示屏幕和電控閥控制軟件組成，其主要作用是通過鎧裝電纜控制電控閥開、關(guān)動(dòng)作并能讀取溫度、壓力傳感器所測數(shù)據(jù)。測調(diào)箱不僅有數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)等功能，還有為整個(gè)測調(diào)過程提供電能的功能。電控閥控制軟件操作界面如圖4 所示，該操作界面包括操作欄、數(shù)據(jù)顯示欄和曲線顯示區(qū)等部分，具有操作簡便易行，顯示直觀可靠的特點(diǎn)。

圖4 電控閥控制軟件操作界面

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2019年10月，電控分層堵水采油技術(shù)在遼河油田X22-325 井進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。該井為高含水井，下入4 層分層堵水采油管柱后單獨(dú)生產(chǎn)各層，在確定各層含水率和壓力后，采取全開2、3 號層，全關(guān)1、4 號層的生產(chǎn)方式。油井在調(diào)配前后生產(chǎn)情況如表2 所示。

表2 X22-325 井調(diào)配前后生產(chǎn)情況對比

從表2 可以看出調(diào)配前后該井日產(chǎn)液量減少8.4 t，日產(chǎn)油增加2.3 t，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低32.3 個(gè)百分點(diǎn)。數(shù)據(jù)表明該井調(diào)配效果明顯，其原因主要是高壓高含水的1 和4 號油層被關(guān)閉，從而激發(fā)了2 和3 號油層的開發(fā)潛力?，F(xiàn)場應(yīng)用表明該工藝技術(shù)坐封可靠，測調(diào)簡便高效，一趟管柱能實(shí)現(xiàn)找水、堵水、測試和生產(chǎn)全過程，為高含水油田開發(fā)提供了一種穩(wěn)定高效的控水增油手段。

4 現(xiàn)場結(jié)論

1）該電控分層堵水采油技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)合理，性能可靠，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能滿足現(xiàn)場對分層堵水采油管柱“封得住、打得開、關(guān)得牢”的基本要求。

2）該技術(shù)通過電纜傳送指令并供電的方式驅(qū)動(dòng)井下電控閥實(shí)現(xiàn)油層的開與關(guān)，相比于其他方式具有驅(qū)動(dòng)力平穩(wěn)、持久、可靠，分層級數(shù)多，調(diào)層控制精確高效的特點(diǎn)。

3）電控閥進(jìn)液孔可任意開度技術(shù)進(jìn)一步增加了調(diào)層配產(chǎn)的靈活性和多樣性，井下各層溫度、壓力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測為分析油藏特性提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。該技術(shù)多井協(xié)同測調(diào)應(yīng)用對研究區(qū)塊注采關(guān)系，實(shí)施整區(qū)塊控水增油措施制定提供可靠依據(jù)。