海上油田分层注水反洗井技术研究与应用

为了解决海上油田分层注水井管柱结垢、腐蚀,油层污染、堵塞,注水压力上升等问题,结合海上油田注水井地层条件、完井方式和生产管柱型式等特点,研究设计了提升式、液控膨胀式、插入密封式等3种反洗井管柱,进而提出了3种海上油田分层注水反洗井技术。阐述了提升式、液控膨胀式、插入密封式等3种反洗井管柱的设计原则、设计关键点和管柱组成,以及3种海上油田分层注水反洗井技术的技术原理、技术参数和使用条件。现场应用表明,本文提出的3种反洗井注水管柱技术能够在不动注水管柱条件下实施反洗井作业,达到维护注水井井筒、清洗注水管柱、提高分层注水效果的目的,目前已在绥中、渤西、渤中、辽东、蓬莱等作业区取得成功应用,具有较好的推广应用价值。     

海上液控分层注水一体化工艺技术优化应用

胜利海上埕岛油田分层注水技术主要以液控分层注水技术为主,在分层注水中存在结垢腐蚀严重、分层注水封隔器蠕动、反洗井不通、注水管柱不能满足海上安全环保要求等问题。针对存在的问题,对分层注水工艺进行优化,对环空安全封隔器、液控封隔器、底部单流阀关键工具进行改进,并完善测调一体化配水技术。改进后的液控分层注水一体化工艺技术更加适合海上埕岛油田的安全分层注水。至2014年底共计实施16口井,达到了配注要求,实施效果良好。     

自提升式可洗井注洗管柱的设计及应用

针对渤海油田先期分层防砂注水管柱无法洗井的问题,研制出自提升式可洗井注洗管柱。该管柱在井内油管挂下部安装了一个液压提升装置,洗井时地面给液压提升装置供压使液缸上提,其下部注水管柱上的隔离密封提离隔离封隔器密封筒,从而建立起洗井通道;洗井结束后,利用注水管柱自重和地面供给的液压使其下部注水管柱下放,隔离密封重新进入隔离封隔器密封筒,实现层间封隔。现场应用结果表明,该管柱有效地解决了海上油田注水井洗井和防垢卡问题。     

液控封隔器的设计与现场应用

针对目前可洗井式分层封隔器存在的分层与洗井之间的矛盾,开发了液控可洗井分层封隔器。这种封隔器通过地面控制管线传递液压实现坐封,同时通过地面液压控制井下封隔器工作状态,既解决了目前可洗井注水封隔器分层可靠性差的问题,又解决了可洗井封隔器反洗通道小的问题。液控封隔器室内试验取得成功的基础上,于2006年7月在胜利埕岛油田CB1B-4井进行首次现场试验,取得良好效果,截至2009年5月已推广应用35井次,一次性施工成功率达100%,最大井斜53°,封隔器下入深度达2100m。     

海上油田注水井液控式环空安全封隔器的研制与应用

针对埕岛油田现有环空安全封隔器无洗井通道因而难以满足开发要求的问题,在分析国内外环空安全工具优缺点的基础上,研制了具有2条独立液路（分别控制洗井和坐封机构）的液控式环空安全封隔器。该封隔器的顶部液路控制洗井机构,液压强制开启洗井,液控管线泄压后由双重弹簧控制滑套,强制关闭;中部液路与底部液路相通,控制该封隔器与管柱油层部位的分层液控封隔器同时坐封;该封隔器设计有坐封锁紧机构,在紧急情况下,液控管线意外泄压胶筒也不回缩,以达到控制环空安全的目的。基于三维井眼中管柱受力分析计算模型,根据环空安全工具的下入深度,确定了洗井结构中心管的抗拉强度,并对液控式环空安全封隔器的性能进行了分析验证。该封隔器在42口注水井进行了现场应用,结果表明,完成坐封后的滑套多次洗井作业,套压始终为0 MPa,可有效保护海洋生态环境。研究认为,液控式环空安全封隔器不仅可以解决埕岛油田现有环空安全封隔器无法解决的问题,也可以满足其他海上油田安全环保开发的要求。      

自升式分层注水技术研究

针对现有分层注水管柱所用扩张式与压缩式2种封隔器存在的问题及其产生的原因,研究了自升式分层注水技术。该技术由分层管柱和注水管柱2部分组成:分层管柱由封隔器和防砂管(或带孔管)组成,注水管柱下部的配水器插入分层管柱,用密封插入实现层间分隔,上部特别设计了可地面控制的提升器,通过提放注水管柱来实现分层注水或洗井。该技术可显著提高分层注水井的分层合格率,对于海上油田还可提高注水井的安全性。     

液控式分层注水工艺技术

针对埕岛油田先后采用的3种分层防砂分层注水工艺存在的问题,开发了液控式分层注水工艺技术。该技术可有效地解决目前可洗井注水封隔器分层可靠性差的问题,既提高了分注合格率,又解决了可洗井封隔器反洗排量小、反洗通道易堵塞、反洗不彻底的问题,实现了全井筒大排量洗井。埕岛油田CB1B-4井的现场试验表明,该技术可有效缓解目前埕岛油田层间开发矛盾,提高注采对应率,对于降低含水上升率及提高单层开采效果,具有决定性的意义。     

海上油田防砂完井注水井反洗工艺及配套工具

目前海上油田防砂完井注水管柱不具有洗井功能,注水井长期注水会有污垢、有机沉积、腐蚀物质以及杂质等注入地层,使得注水压力上升、注水量降低,严重影响注水效果;长时间不洗井会出现管柱上提困难,造成大修作业,增加注水井作业成本。鉴于此,将注水管柱配套反洗插入密封工具、防返吐工作筒和配水器工具,可实现注水井不动管柱注水、反洗工艺技术切换,加强海上油田防砂完井井筒维护与管理,提高注水质量,降低注水井反洗成本,缩短施工周期,增强注水效果。现场应用情况表明,经过反洗的注水井注水压力降低,地层吸水指数提高,注水井分层配注量明显增加;井筒及近井地带得到了清洗,井筒内污垢、腐蚀物和杂质均被清除,解决了钢丝作业遇阻问题,改善了注入水质,增强了水驱开发效果。     

海上油田反洗井封隔器工具设计

洗井是注水井日常管理中常用的一种手段, 对维护井筒, 防止腐蚀,减少井下污染, 增强吸水能力等起着重要作用。洗井封隔器工艺技术是一种陆地油田常用的不动管柱完成反洗井工艺的技术,但陆地油田洗井封隔器主要针对139.7 mm 套管,少见针对177.8 mm和244.5 mm套管的可洗井封隔器。此外,现有工具存在反洗排量小、反洗通道易堵塞、反洗不彻底的问题, 无法直接应用于海上油田。对洗井封隔器、顶部锚定器、可反洗工作筒、单流阀等工具进行分析,针对海上油田要求对反洗井封隔器及工具进行改进设计。结果表明,设计的工具解决了现有工具存在的问题,可与海上油田现有注水工艺配合,实现40 m³/h大排量反洗。     

胜利油田长效扩张式分层注水技术

针对任一级扩张式封隔器损坏或底球漏失导致检修更换扩张式分层注水管柱的问题,根据液压传动原理,研制了液缸扩张式封隔器,使封隔器内、外压力系统相对独立,以避免封隔器失效引起的检修更换分层注水管柱作业;根据现场实际情况,研制了组合式沉砂洗井阀和防漏装置,在保证正向密封的同时,降低底球漏失对分层注水管柱性能的影响。液缸扩张式封隔器与组合式沉砂洗井阀、防漏装置配合设计了受力平衡的扩张式分层注水管柱,形成了长效扩张式分注技术。该技术在胜利油田现场应用100余井次,均持续有效。现场应用结果表明,该技术可以有效解决单级及以上扩张式封隔器损坏、底球漏失引起的扩张式分层注水管柱整体失效的问题,提高注水开发效果。      

海上双管注水双控安全阀研制与应用

双管注水技术的生产安全控制是其应用于海上油田的一大技术瓶颈,为此开展了同心双管注水管柱安全控制工具的研制。试制完成的海上双管注水单管双控安全阀可以达到同时对双管内外注水空间起到安全控制的作用,满足海上安全生产的要求。目前已在10口井中成功应用,大幅提高了一级两段分注井层段的合格率,对实现海上油田＂精细注水＂具有重要意义。     

海上油田大斜度井同心双管注水技术

目前海上同心双管注水工艺存在着安全控制不可靠、内外管分层容易失效、封隔器解封不彻底等问题,造成洗井困难且影响油田正常生产。为此研究了新型同心双管注水工艺技术,该技术注水管柱相互独立,施工相对简单,外管附加载荷大大降低,注水三通道都能实现单独的安全控制。环空安全阀采用柱塞坐封方式并有备用注水通道,提高了安全阀的可靠性及使用寿命;内外管的分层采用组合盘根的形式,在容易失效部位采用组合盘根和内胶筒的双级密封方式,密封效果更加可靠;洗井则采用地面单独控制洗井滑套的方式,能够避免地层压差带来的洗井活塞自行开关,而且满足海上大排量反洗井的需求。该技术已在胜利海上油田成功应用10余口井,适用最大井斜为74.18°,层间最大压差为10.5 MPa,有效解决了大压差油层、大斜度井的有效分层注水难题。     

海上油田分层防砂分层注水高效集成技术

针对目前海上分层防砂分层注水有效期短、施工周期长、作业成本高的问题,研究了新型海上油田分层防砂分层注水高效集成工艺.通过采用穿越型悬挂丢手封隔器,能够同时连接防砂管柱和注水管柱,采用小直径液控压缩四胶筒分层封隔器,同时实现分层防砂封隔器的坐封以及后期注水管柱的精细分层.该技术的防砂管柱与注水管柱一趟下入,节省施工时间一...     

海上蒸汽驱井筒长效安全控制工具研制及应用

针对海上稠油井蒸汽驱工艺的注热时间长、井下高低温交变工况的特点,进行注热管柱设计及配套井下工具的技术攻关,达到蒸汽驱井筒长效安全控制的目的.蒸汽驱井下安全控制管柱采用了以高温环空安全封隔器、高温井下安全阀为核心,辅以高温排气阀、热敏封隔器的设计,能够实现高效隔热、环空充氮及洗压井、地面控制应急关断等功能.配套井下工具方...     

测调注水防砂反洗一体化技术在海上油田研究与应用

为满足海上油田稳产上产,提高油田注水效率和采收率,针对海上疏松砂岩油藏的防砂需求和细分层注水需求,研究了测调注水防砂反洗一体化技术。该技术采用分层注水和防砂一体化管柱,内层管柱前期可作为坐封、验封管柱,后期可用于正常的细分层注水; 外层管柱采用独立筛管方式进行防砂,内外层管柱通过丢手悬挂封隔器形成一个整体。后期根据修井需要将两层管柱分离,单独取出内层注水管柱,外层管柱留作井下永久防砂管柱。该技术在渤海油田X井的应用,满足出砂油藏分层注水防砂的要求,降低了后期作业的风险,提高了修井效率。     

双管分注井井下安全控制技术研究

由于目前没有双管分注安全控制技术及配套工具,制约了双管分注工艺技术在海上油田的推广应用。为此,对双管分注安全控制技术的整体方案与配套关键工具进行了研究。双管井下安全控制系统由环空安全控制系统与中心内管安全控制系统2部分组成,环空安全控制系统由环空安全阀与环空封隔器组成。环空安全阀控制双管环空通道的开闭,注入安全阀控制中心管通道的开闭。应用该技术可使海上注水井分层配注准确,大幅度降低了海上油田的测调工作量。     

楔入式钢骨架胶筒封隔器研制与应用

为了适应油田多级精细注水的需要,研制了楔入式钢骨架胶筒封隔器。该封隔器胶筒内部采用钢骨架结构,外部挂胶,坐封时利用锥形刚体插头楔入钢骨架胶筒中,撑开胶筒贴在套管壁上进行密封。解封时油套环空高压液体推动插头和外筒接头,使插头退出胶筒,也可在作业时上提管柱逐级解封。该封隔器具有注水坐封、反洗井解封、大排量洗井、重复坐解封等特点。该封隔器现场应用4口井,应用效果好,是一种现场操作可靠,且能够满足多级精细注水需求的井下封堵工具。     

密闭扩张式封隔器的研制及应用

针对扩张式封隔器在应用中存在压力波动及停注时自动解封,易造成各层之间窜通的问题,研制了K344(1)-112密闭扩张式封隔器。该封隔器在注水压力波动及关井停注时依然保持密封状态,解决了层间窜通问题。设计了2种解封方法:一是反洗井解封法,二是上提管柱解封法,方便实用。注水时封隔件轴向压缩,有效缓解胶筒端部应力集中,提高密封效果,延长封隔器使用寿命。该封隔器在胜利油田的53口分层注水井中进行试验应用,施工成功率100%。封隔器封隔可靠,可防止层间窜通。2种解封方式解封可靠,能满足反洗井和起管柱作业的要求。