牛一瓊(大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠)
隨著油田開發(fā)后期,建立的諸多的增產(chǎn)試驗區(qū)塊也逐步結(jié)束。以某油田試驗區(qū)塊為例,隨著試驗區(qū)結(jié)束,由于開采層系單一,層系調(diào)整也隨之開展。需對原有層系進行封堵[1-2],因試驗區(qū)塊結(jié)束后井況復(fù)雜,現(xiàn)有封堵工藝存在一定的不適用性:
1)無隔層或隔層薄,現(xiàn)有封堵工藝滿足不了層系封堵或調(diào)整的要求。隨著試驗區(qū)增多,需要堵水或?qū)酉嫡{(diào)整,由于層系開發(fā)單一,既無隔層或隔層小,又沒陪堵層的狀況下,如何滿足油藏開發(fā)需求,是擺在工程技術(shù)人員一個難題。以氯化鈉區(qū)塊為例,74 口油井中無隔層和薄隔層井占比15%。
2) 套管內(nèi)壁結(jié)垢嚴重,射孔底界1 120.9 m,直徑82.8 mm,結(jié)垢最厚處達20.6 mm,常規(guī)堵水工具卡封困難。除垢后仍有少量垢質(zhì)吸附套管壁上,現(xiàn)有堵水工藝封堵該類井存在管柱懸掛不牢[3]、密封不嚴問題,直接影響再次開發(fā)試驗效果。
為此,開展了無隔層精準機堵工藝研究,形成了長膠筒精準驗竄技術(shù),實現(xiàn)一趟管柱完成有隔層、薄隔層或物性夾層精準驗竄、找水;形成了長膠筒精準封堵工藝,研制超長膠筒封隔器和卡瓦丟手工具[4],實現(xiàn)對薄隔層精準封堵,卡的牢、封的嚴,同時超長膠筒封隔器,可重復(fù)使用,降低堵水成本。
針對原有475-8 驗竄工藝存在封隔器膠筒短,不能實現(xiàn)物性夾層的可靠卡封,膠筒易被炮眼刮壞的問題,通過地面觀察套管溢流或?qū)娱g壓差的方式,研制了組合式驗竄工藝管柱,最終實現(xiàn)了物性夾層的可靠卡封,找準層內(nèi)不竄槽的物性夾層和高含水部位[5]。
2.1.1 組合式驗竄管柱的構(gòu)成
管柱組成是由長膠筒驗竄封隔器、定壓開關(guān)、擴張封隔器、噴砂器+擋球組成。組合式的驗竄管柱可以實現(xiàn)有隔層驗竄、薄隔層或物性夾層的目的層驗竄,驗竄的方式是通過地面觀察套管溢流或?qū)娱g壓差的方式,找準層內(nèi)不竄槽的薄隔層(或物性夾層)和高含水部位。
2.1.2 組合式的驗竄工藝原理
有隔層驗竄工藝原理示意圖見圖1,是將擴張式封隔器卡在隔層位置,油管進行打壓,使噴砂器通道打開,產(chǎn)生節(jié)流壓差,擴張式封隔器坐封,注入水通過噴砂器注入封隔器下部油層,觀察井口溢流量和壓力變化,判斷隔層是否竄槽。
圖1 有隔層驗竄工藝原理示意圖
薄隔層或物性夾層驗竄工藝原理見圖2,是將長膠筒驗竄封隔器卡在薄隔層或物性夾層位置,投球坐到定壓開關(guān)滑套上,油管打壓,滑套下行,打開定壓開關(guān)出液孔,關(guān)閉噴砂器出液通道,油管繼續(xù)打壓,打開定壓開關(guān)并產(chǎn)生節(jié)流壓差,使長膠筒封隔器坐封,注入水通過定壓開關(guān)注入長膠筒封隔器下部油層,觀察井口溢流量和壓力變化,判斷薄隔層或物性夾層是否竄槽[6]。
圖2 薄隔層或物性夾層驗竄工藝原理示意圖
2.1.3 技術(shù)優(yōu)勢
改變封隔器膠筒的橡膠配方,提高膠筒彈性;增加橡膠厚度,避免膠筒在已射孔的物性夾層上脹被炮眼刮壞;膠筒長度由0.3 m 增加到3 m,保證對薄隔層和物性夾層卡的準、封得嚴;采取組合式工藝管柱,最終實現(xiàn)了一趟管柱對薄隔層和物性夾層的驗竄,提高施工效率。
2.1.4 配套工具
組合式驗竄找水管柱中長膠筒驗竄封隔器需要較大壓力啟動,為此設(shè)計了高壓的定壓開關(guān)。
結(jié)構(gòu)及技術(shù)原理:定壓開關(guān)主要由上接頭、中心管、調(diào)節(jié)環(huán)、彈簧、滑套、內(nèi)中心管、凡爾、凡爾坐、連接套、防脫釘、護套、鎖塊、下接頭等部件組成。
主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸φ100×700 mm;驗竄耐壓20 MPa;啟動壓力5 MPa;連接扣型27/8TBG;工作溫度120 ℃。
成功研制了薄隔層機械堵水工藝管柱,滿足了薄隔層層內(nèi)機械堵水需求,并在套管輕微結(jié)垢的情況下,仍然具有很好的錨定效果,實現(xiàn)對薄隔層精準封堵,卡的牢、封的嚴[7]。
2.2.1 管柱結(jié)構(gòu)
主要由卡瓦丟手工具、長膠筒封隔器和底部擋球組成。機械封堵管柱主要技術(shù)參數(shù):工作溫度150 ℃;坐封壓力15 MPa;最大外徑114 mm;最小通徑50 mm;適用套管內(nèi)徑121~124 mm;單級工具解封負荷小于25 kN。
2.2.2 工藝原理
根據(jù)方案和找水驗竄結(jié)果,首先將長膠筒封隔器下到目的層,地面打壓使長膠筒封隔器坐封膠筒覆蓋在射孔炮眼上,同時卡瓦丟手工具坐卡,然后下放管柱,卡瓦丟手工具與堵水管柱脫開,實現(xiàn)薄隔層精準封堵。
2.2.3 配套工具
研制的卡瓦丟手工具結(jié)構(gòu)見圖3,主要用于套管結(jié)垢輕微的井,采用液壓坐卡懸掛、下放管柱丟手,可與任何封隔器組合成不同的堵水工藝,并采用常規(guī)的解封方式,使其更容易操作。坐卡時上下卡瓦既進行軸向運動也徑向運動,可有效地清除套管內(nèi)壁垢質(zhì),與套管內(nèi)壁緊密咬合,保證丟手管柱懸掛牢固[8]。
圖3 卡瓦丟手工具結(jié)構(gòu)
研制的超長膠筒封隔器結(jié)構(gòu)見圖4,與現(xiàn)有堵水工具對比,具有以下優(yōu)勢:
圖4 超長膠筒封隔器結(jié)構(gòu)
1)設(shè)計了長膠筒可重復(fù)坐封結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了薄隔層或物性隔層的驗竄、封堵功能。設(shè)計了可靠的雙解封機構(gòu)[9],增加工具功能,降低成本。驗竄時通過旋轉(zhuǎn)工具進行解封,封隔器膠筒不會磨壞,可重復(fù)利用,堵水時通過上提管柱解封,保證工具可以正常打撈,保證其他措施正常實施。
2)優(yōu)化了膠筒結(jié)構(gòu),保證機械堵水管柱封得嚴、壽命長。設(shè)計了防遇阻結(jié)構(gòu),避免井液進入膠筒,使其膨脹;優(yōu)選了高彈性橡膠,管柱下井過程中,膠筒不易膨脹;設(shè)計了肩部保護膠筒裝置[10],提高回彈性及承壓能力。
某油田無隔層精準機堵工藝累計現(xiàn)場試驗41口井,工藝一次成功率100%,周邊87 口連通井受效,累計增油19 621.91 t,措施前平均單井產(chǎn)油0.36 t/d、措施后平均單井產(chǎn)油1.17 t/d。
強堿三元復(fù)合驅(qū)采出井堵水的同時,相應(yīng)井組的水井也進行了調(diào)整,調(diào)整原則是井組周圍有1 口含水高井時,注水井不做調(diào)整,根據(jù)繞流達到控水目的;井組周圍有2 口以上高含水井時,注水井采取控注或關(guān)停。
根據(jù)地質(zhì)方案,41 口井堵水的同時,周邊井79口井注水進行了調(diào)整,累計下調(diào)注入量77 580 m3,平均單井注入量下調(diào)10.89 m3。
機械堵水41 口井,單井作業(yè)施工費3 萬余元、工具費2 萬余元。堵水41 口井,周邊87 口連通井受效,累計增油19 621.91 t。按照原油近幾年平均噸油收入價格2 520.82元/t,原油單位成本1 892.04元/t,凈增效益1 014.43 萬元,投入產(chǎn)出比為1∶5.62。
研究的組合式驗竄工藝管柱,可精準實現(xiàn)無隔層或物性夾層的可靠卡封,達到精準驗竄、找水的目的;研究的長膠筒精準封堵工藝,可滿足精細堵水需求,實現(xiàn)對薄隔層精準封堵,卡的牢、封的嚴;該技術(shù)可適用于油田三元驅(qū)、聚驅(qū)和厚油層水驅(qū)采出井封堵,為后續(xù)更多試驗區(qū)塊開發(fā)提供技術(shù)支持,具有廣泛的應(yīng)用前景。