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管柱技术在油井调层开采过程中的研究

《环球市场信息导报》 2013年5月13日 作者:朱龙超

文章关键词: 管柱技术   油井   调层开采  
    通过对辽河油田浅海作业区块在蒸汽吞吐井中利用大通径大跨度调层开采管柱技术实现调层开采实例的介绍,展示了该工艺技术在油井调层开采方面的突出作用。油井经过多轮蒸汽吞吐开采后,已动用油层含油饱和度大大降低,含水上升,油汽比下降,当降至经济极限以下时,应对原井段封堵调层。本文也同时也展示了该技术在油井生产管理上节能降耗方面的巨大潜力。
     1 概述

  油井经过多轮蒸汽吞吐开采后,已动用油层含油饱和度大大降低,含水上升,油汽比下降,当降至经济极限以下时,应对原井段封堵调层。对原井段下部有新油层的油井,可采用封上采下技术来解决。现有的封上采下工艺主要有以下两种:

  通常对原开采油层的封堵采用注水泥方法,但该方法施工时间长,施工工作量大(需要进行钻磨作业),尤其进行大跨度下返调层开采时,需要进行大修作业,施工费用较高,封堵后的油层由于被污染而不能恢复。

  另一种是利用通过液压座封与机械座封相结合的封堵管柱进行封堵,但因为其无法克服连接管在注汽时的热应力,封堵长度一般不能超过20m,不能进行大跨度封堵。

  且现用的堵水工具的中心管大多为62mm,这样在下泵时无法将泵挂在需要时下到封隔器以下,后续检泵时也必需将上次的堵水工具捞出后才能进行冲砂作业,然后再重新下工具封堵,这样必将导致作业时间长、工序烦琐、材料成本浪费严重。

  因此,我们研制开发并推广应用了大通径、大跨度、耐高温调层开采工艺技术,该技术实现了大通径(φ100mm)、大跨度(任意跨度)、耐高温封上采下工艺,解决了油井在下返调层开采中存在的诸多问题,现场应用效果显著。

  2 结构原理

  管柱结构。该管柱主要由喇叭口、下封隔器、 补偿器 、中间连接管及上封隔器组成。

  工作原理。工作机理是液压坐封与自封相结合,从而实现大跨度封堵。上封隔器将释放机构与锚定密封装置结合为一体,其通过液压一次完成封隔器的座封、锚定和丢手操作;下封隔器依靠注汽温度自动工作,注汽时,装在封隔器密闭腔内的药剂受热气化(药剂的临界温度200℃),体积迅猛增加,于是产生强大的推力推动活塞挤压密封件使之膨胀,实现密封,其内部锁紧机构保证停注时密封件不能回弹,使其在生产过程中仍保持密封;补偿器用来补偿中间连接管注汽时产生的热伸长,其补偿长度根据实际井况有所不同,从而实现大跨度封堵。

  主要技术参数。最大外径:152mm;通径:100 mm;丢手压力:15Mpa;工作压力:13Mpa;工作温度:350 ℃; 解封负荷:100-200KN;耐腐蚀性能:可耐所有油井产出液腐蚀;适用范围:该管柱适用于φ178mm套管需下返调层注汽生产的油井,亦适用于需长期封上采下的稀油井。

  工作过程。按照SY5587.5-2004规定进行通井和刮井作业,并进行洗井作业;按照工艺提供的油层数据要求确定调层管柱的长度进行管柱连接;按照SY5587.4-2004规定进行下放管柱,将调层开采管柱下放到工艺设计位置;投球:将钢球投入到管内,连接打压管线,开始打压,水泥车打压平稳,在10Mpa时停泵稳压3分钟,之后继续打压,当压力上升到18-20Mpa时,上封隔器座封销钉被剪断,此时,地面压力表归0或不起高压,上封隔器座封完毕。整个开采管柱被锚定在设计位置。上提管柱使上封隔器中心管、爪簧、滑套和钢球被提出,此时整个开采管柱下放完毕。取出下放管柱后,准备进行下放注汽隔热管柱。

  3 技术特点

  该技术主要有以下特点:

  操作简单:通过液压一次完成封隔器的座封、锚定和丢手操作。

  封堵跨度大:补偿器可补偿中间连接管注汽时产生的热伸长,从而实现大跨度封堵,可达100米以上。

  工作温度高:封隔器的工作温度为350℃,可满足现场注汽需要。

  通径大:封堵管柱通径为φ100mm,可满足过管注汽、冲砂及过泵生产的工艺要求。

  打捞方便:打捞调层开采管柱:将专用打捞器随管柱下放到上封隔器鱼顶上方,并加压3-5吨,然后上提管柱10吨左右,上封隔器内的剪切环被剪断,继续上提,封隔器卡瓦被释放,与套管的锚定被解除,在上提力的作用下,整个开采管柱就随打捞管柱被提出。

  4 现场应用情况

  目前该调层管柱技术在辽河油田浅海作业区块应用12井次,解决了油井下返调层开采时的污染油层、井下工具不耐高温、施工工序复杂等诸多问题,保证油井健康生产。同时,由于该调层管柱通径大,实现了过管注汽、过管冲砂和过管下泵,从而缩短了作业时间、降低了作业成本,进而延长了油井的生产时间。累增油6080吨,平均单井可缩短作业时间6天,节约作业费用6万元。

  典型井例:

  ①该井采用大通径调层管柱补层下返热采,(堵于2 881.4-890.9 9.5米/2层,补兴1 953.2-981.8 12.3米/6层),03.07下泵,措施前平均日产液35m3,日产油1.8t,措施开井后一直保持较高的生产水平,目前日产液51.6m3,日产油5.2t,累增油817 t。

  ②该井采用大通径调层管柱封上采下注汽生产,(封1006.6-1062.8 36.2/12,采1102.6-1138.0 18.4/7),措施前日产液16.3 m3,日产油1.3t,含水95%,措施后日产液40 m3,日产油6t,含水85%,累增油622t,效果明显。

  5 结论及展望

  大通径耐高温调层开采管柱技术可适用于需下返调层开采、注汽生产的油井,由于其耐高温、通径大,可满足过管注汽、冲砂及过泵生产等工艺要求,并且施工简单,成本较低,效果良好,具有广泛推广的应用价值。

  由于本调层开采管柱技术仅适用于φ178mm套管的油井,且封堵工具的外径较大(φ152mm),故对井况要求较高,下步拟对下封隔器的密封材料进行改进,采用超膨胀材料,以减小工具外径,使本调层管柱可以适用于轻微套变井进而扩大其应用范围。

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