分层配注(培训)

1中海石油基地集团采油技术服务公司2005年8月注水井分层配注及测试技术程心平2渤海油田注水井分层配注技术一投三分配注工艺技术海上油田防砂井空心集成多水嘴分层注入技术3渤海油田注水井井况特点4•层数多、埋藏浅、胶结疏松易出砂。大部分注水井（其中多为防砂油井转注）采用绕丝筛管砾石充填或预充填筛管2至6段防砂完井，每个防砂层段厚度为20m～100m；少数注水井为套管完井，未防砂。套管生产筛管隔离封隔器油层油层油层底部封隔器隔离封隔器顶部封隔器中海油海上油田分层注水工作的开展主要集中在渤海海域,有埕北油田、BZ34－2/4油田、JZ9－3油田、QK17－2油田及SZ36－1油田。目前共有注水井67口，其中分层注水井12口。南海西部公司仅有几口注水井。5•防砂完井后管柱内通径较小，密封光筒较短1、95/8in套管注水井防砂完井最小内通径为3.25in、3.88in、4in和4.75in;2、7in套管注水井防砂管完井最小内通径为3.25in、3.88in和4in；3、密封光筒长度0.76m～1.5m。•注水井井斜较大30°～60°•单井或单层日注水量大单层最大注入量600m3/d。套管生产筛管隔离封隔器底部封隔器隔离封隔器顶部封隔器6人工井底生产油管套管插入可取式合注管柱定位密封接头防砂封隔器生产筛管隔离封隔器油层油层油层底部封隔器导向器生产油管套管导向器插入可取式偏心分注管柱定位密封接头防砂封隔器生产筛管分层密封隔离封隔器油层油层油层底部封隔器偏心工作筒7关键问题1、大斜度井(30°～60°)钢丝作业投捞偏心配水器成功率低；2、没有工作可靠的能测量大流量（300m3/d～６00m3/d）测试仪器和配套的多层测试工艺。8一投三分配注工艺技术9分层配注原理配注管柱配注管柱主要由油管、伸缩管、插入密封、可定位插入密封式配水器工作筒、带孔油管等组成。一投三分分层配注工艺技术10•定位分注管柱下到井中预定深度，座落于第二节封隔器上部定位。•分层各插入密封与其对应的封隔器密封管内孔配合。实现层段封隔密封。•分注从井口钢丝作业投送配水器，坐落于配水器工作筒内。配水器与配水器工作筒的分段密封配合，配水器上各出水通道与配水器工作筒出水孔相对应，配水器装有三个水嘴，每个水嘴控制一个注水层，从而实现三层分层注水。可定位插入密封式配水器工作筒带孔管插入密封2一投三分配水器插入密封1套管滑套伸缩管M70x2--6G/6h11分层测配地面采用钢丝投捞配水器，调配水嘴。采用陶瓷水嘴嘴径φ2mm～φ15mm由水嘴嘴损曲线模板选配一个水嘴嘴损图版00.511.522.533.50100200300400500600流量Q(m3/d)3.03.23.43.63.844.24.44.64.855.25.45.65.866.26.46.66.87)(MPaP12在一定的注水压力下验证注水井分层配注管柱层间密封工具是否能实现层间密封达到分层配注的要求。将调试后符合要求的井下贮存式电子压力计，按编号与相应的不带水嘴的配水器分流筒连接组装好，其中中间分流筒上的出水孔与油管内连通。上压力计计量上注水层段地层压力中间压力计计量注水压力直到正常注水时的压力下压力计计量下注水层段地层压力分析井下3支压力计采集数据，若上、下压力计的压力稳定不随中间压力计压力而变化，说明分层配注管柱分层合格，可满足三层段分层注水。一投三分配注管柱验封水嘴水嘴水嘴一投三分配水器配水器工作筒压力计（上）（中）压力计（下）测第一层注水段地层压力测第三层注水段地层压力13下入分层测试工具。工具到位后进行分层测试，录取相应测试资料；完成分层测试后，起出测试工具，对数据进行分析；根据地质配注要求和实测的吸水指示曲线，求得满足地质要求时各层所需注入压力，在水嘴嘴损曲线版上选出满足单层配注量的合适水嘴；安装所选水嘴，再次下入测试用配水工具，进行分层测试；测试完成后，起出井下工具，对测试数据进行分析，如不满足调配要求，则继续测试调配直至下入调配好的分层配注工具；倒好流程，进行正常注水。一投三分分层配注水嘴水嘴水嘴一投三分配水器配水器工作筒流量计（上）流量计（中）流量计（下）第一层注水出口第二层注水出口第三层注水出口14一次钢丝作业可完成三个层段的调配作业。可满足单层大配注量的要求。井下流量计直接录取单层配注量。伸缩接头提高了配注管柱定位、密封的可靠性。能实现层间验封。一投三分分层配注工艺技术特点15适用于分三个层段防砂完成的分注井，分注层段数：≤3层；•注水井完井管柱最小内通径为3.25”(82.55mm)或3.88”(98.55mm)；•单层最大注入量可达400m3/d；•适用井斜小于60°；•插入密封工具工作压差：15MPa；•工作温度：≤90℃。一投三分分层配注工艺技术适用条件16一投三分分层配注工艺技术现场应用情况171、利用“一投三分”分注管柱实现注水井的分层酸化SZ36-1油田J3井分层酸化作业情况简介：2004年4月5日—24日，SZ36-1油田J3井利用“一投三分”配水及测试工具进行了I下1油组和I下2+II油组的分层酸化。分层酸化起到了良好的效果。在该次作业中，“一投三分”配注管柱成功实现了层间分层及验封。配注工具钢丝起下作业顺利。18SZ36-1油田B13井分层酸化作业情况简介：2004年8月5—11日，SZ36-1油田B13井利用“一投三分”配水及测试工具进行了I下油组及II油组的分层酸化管柱的下入及验封。在该次作业中，“一投三分”配注管柱成功实现了层间分层及验封。配注工具钢丝起下作业顺利。192、利用“一投三分”配注工艺技术进行分层配注测试2004年9月12-17日，改进后的“一投三分”配注工艺技术在sz36—1油田B13井成功实现了三个层段的分层配注以及配套的验封及分层测试。20SZ36-1B13井分层验封及分层测试SZ36-1B13井分层注水方式采用“一投三分”配水器。分层验封B13井管柱示意图（如右）。该井采用分步验封方式，验封时，首先环空验封上部4.00″插入密封；第二步验配水器插入密封；第三步验下部3.25″插入密封；用泥浆泵打压，得到数据图像如下：伸缩管滑套3.25in定位配水工作筒4in插入密封引鞋3.25in插入密封21SZ36-1B13井分层验封及分层测试此图为压力计装在配水器芯子上级，测试Ⅰ上油组压力得到的资料。图像显示该井Ⅰ上和Ⅰ下油组分开。22SZ36-1B13井分层验封及分层测试此图为压力计装在配水器芯子中级，上级用死嘴堵死，测试Ⅰ下油组压力得到的资料。图像显示该井Ⅰ下和Ⅱ油组分开。23SZ36-1B13井分层验封及分层测试•分层测试B13井吸水能力很强，全井段都吸水时，井口无压力显示，为了得到Ⅰ下和Ⅱ油组吸水指数，在配水器上级装一个3.0mm的水嘴限流，配水器中级和下级装流量计测试其分层吸水指数。调配时根据全井配注量和Ⅰ上配注量选用一个5.0mm水嘴装在配水器上级。测试时，在Ⅰ下装死嘴和Ⅱ油组装一3.0mm水嘴测试Ⅰ上油组吸水指数。测试结果如下：24SZ36-1B13井分层验封及分层测试1、Ⅰ上油组（装油5.0mm水嘴）：该层吸水指数：序号压力（MPa）流量m3/d12.20141.7921.80128.4431.10110.1540.3785.25123425SZ36-1B13井分层验封及分层测试2、Ⅰ下油组（无水嘴）：该层吸水指数：序号压力（MPa）流量（m3/d）11.20189.3922.30264.7734.40377.6346.00464.56412326SZ36-1B13井分层验封及分层测试3、Ⅱ油组（无水嘴）：该层吸水指数：序号压力（MPa）流量（m3/d）12.90204.3921.70166.6230.60123.4413227海上油田防砂井空心集成多水嘴分层注入技术28M70x2--6G/6h可定位插入密封式配水器工作筒带孔管插入密封2一投三分配水器插入密封1套管滑套伸缩管1、适用于两至三段防砂完井分层注水；2、适用单层最大注入量为360m3/d的注水井；3、在压力和流量测试时，需捞出原配水器。由于投捞配水器会产生流量、压力波动，降低了测得的压力数据和流量数据的准确性；４、配水器密封圈易发生脱落、卡阻事故的发生；５、配水器上针对每个层段只能装一个控制水嘴，流量调节范围较小；控制水嘴只能轴向安装，导致当注水水质较差，过流通道小，有机杂质沉淀易堵塞配水器。“一投三分”分层配注工艺技术，通过SZ36—1油田现场应用发现存在以下几个不足：29１、管柱结构设计⑴、伸缩管：用于补偿管柱在工作中因温度、压力等参数的变化而造成的管柱的伸长或缩短，同时可消除其下部工具的蠕动及改善整个管柱特别是管柱下部工具的受力状况。⑵、滑套：提供油管和环空之间的流动通道。用钢丝作业打开开关，洗井作业完成后，钢丝作业将其关闭。⑶、定位插入密封：注水管柱下入井中预定深度后，该定位插入密封与顶部防砂封隔器密封光筒密封并定位。⑷、插入密封：注水管柱下入井中预定深度后，该插入式密封器与隔离防砂封隔器密封光筒密封。伸缩管滑套1级配水工作筒定位插入密封插入密封3级配水工作筒圆堵2级配水工作筒插入密封ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ空心集成多水嘴分层配注和测试工艺30２、工作原理：◇分层：分层配注工具主要由可位插入密封式配水器工作筒，空心配水器组成。插入密封式配水器工作筒，在整个注水作业中起层间分隔及密封作用。空心配水器与配水器工作筒密封配合，建立起两个注水通道。◇测试：小直径井下存储式流量计(或压力计)与由导向头、定位器组成的测试仪工具串配合。空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）31伸缩管滑套1级配水工作筒4.75in定位插入密封4.75in插入密封3级配水工作筒圆堵2级配水工作筒空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）●分层验封采用井下电子压力计录取单层资料，通过改变井口注入压力，进行层间分层验封32例一验封时压力测试资料此图为验封工具座在1级配水器芯子上，测试第二层压力得到的资料。图像显示该井第一层与二层、第二层与第三层分开。伸缩管滑套1级配水工作筒4.75in定位插入密封4.75in插入密封3级配水工作筒圆堵2级配水工作筒说明：在地面泵打压注水时间段，如果下部的压力计记录的压力不变或压力连续下降说明压力计所对应的层段上、下密封工具密封良好。空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）33伸缩管滑套1级配水工作筒4.75in定位插入密封4.75in插入密封3级配水工作筒圆堵2级配水工作筒空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）●分层流量测试采用小直径井下储存式电子流量计分层测量单层流量。井下计量，地面回放数据。344、空心集成配注工艺技术特点1）、新颖桥式空心集成结构，实现了单级双层调控及小通径井径注水井的多层段配注调控；测试时，配注及测试工具上下压力平衡，采用钢丝作业中心投捞（相对于偏心配水器），钢丝作业投捞成功率高，能适应井斜小于60°，分注层段≤6层的分注要求。各层段注水压力和流量实现实时测试，流量的独立计量，避免了传统递减法测试的测量误差，同时提高了调配效率，空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）35多个等嘴径可控水嘴防脱密封件弹性爪4、空心集成配注工艺技术特点（续）2）配水器具有良好的适应性•配水器可侧壁径向安装多个等嘴径可控水嘴，流量调节范围大，同时配水器中心内通径大，可满足钢丝作业工具串的下入；•配水器弹性锚定结构先进，它易坐落于配水工作筒中。定位、锚定可靠，在测试过程中，测试仪器串在其中穿越自如，配水器不会发生位移；•配水器与配水工作筒/测试工具配合段都能采用耐腐蚀材料，大大提高了工具配合表面的耐腐蚀性能；•配水器采用耐磨损材料的防脱密封件，使配水工具在大斜度井中的投、捞过程中密封件不易“跳槽”脱落，保证配水工具到位后的密封可靠。空心配水器空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）364、空心集成配注工艺技术特点（续）3）、测试流量计小直径，小长度，大排量，性能稳定，实现了单层最大测试流量700m3/d。涡街流量计空心集成多水嘴分层配注和测试工艺（续）井下