注水井测试遇阻原因分析与对策

蔡苗苗（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

随着油田进入特高含水阶段，分层注水井[1]对油田开发的作用日益增大，既可以补充地层能量、驱替原油，又能有效防止注入水单层突进、缓解层间矛盾，是油田开发中后期保持稳产的关键。然而，除了正常的层位调整等地质方案变动需求，注水井常常会因为地层问题、工具管柱问题或者测试问题造成重配作业，这不但造成了额外的人力、物力消耗，还容易导致注水井转大修，减少注水井点，破坏注采平衡，增加作业成本，并且也存在着一定的安全隐患。

1 现状

2017—2019年萨北开发区问题井重配井数占全部维护性作业[2]井数的比例如图1所示。由图1可知，近三年来，在每年全部维护性作业的注水井中，始终有1/3左右是问题井重配的作业量，增加了作业成本。

图1 萨北开发区问题井重配工作量占全部维护性作业井数的比例

萨北开发区2017—2019年问题井发生情况如表1所示。通过表1对问题井发生的原因归类和统计可知，在众多原因中测试遇阻问题井发生率最高，占到全年问题井总数的半数以上。

表1 2017—2019年萨北开发区问题井发生情况

因此，分析注水井发生测试遇阻的主要原因并提出针对性治理措施、降低测试遇阻问题井发生率可有效减少重配作业[3-4]，将对降本增效作用明显；同时，对提高注水时率、保持注采平衡意义重大。

2 导致测试遇阻的原因

1）地层出砂。随着油田进入开发后期，注水时间的延长，层间压差大，干扰严重，尤其是在长期高压注水过程中由于流体不断的冲刷，使地层胶结性逐渐降低，注水井在作业、洗井、关井和停注过程中由于井筒压降、层间串通而使地层激动反吐出砂，从而导致砂埋油管、砂堵配水器中心通道，造成作业重配[5]。

2）井筒结垢。油田注水长期采取污水回注，污水中的游离CO2、溶解氧、硫化物等极易使注水井井下管柱腐蚀，形成碳酸钙垢、硫化物垢、铁垢结垢，使井下管柱缩径[6]。在正常测试与打捞调配时，钢丝绳的起下使投捞工具摩擦管壁，大量绣垢脱落、沉积，出现测试遇阻现象。

3 预防测试遇阻的对策

由上述分析可知，预防测试遇阻的关键是防止地层砂返吐和清洁井筒中的砂、垢，因此可从工艺和管理两个方面，通过合理优化工艺管柱及新型注水工艺和加强注水井管理等途径预防或缓解测试遇阻情况的发生。

3.1 工艺技术方面

3.1.1 合理优化管柱，避免地层出砂

一是对于易出砂注水井，在设计井下管柱时，在底部加装活堵，全井投死嘴，防止在下管柱过程中井下返吐物进入管柱内，保证井筒清洁。二是对于最后一层是封堵层的注水井，在设计井下管柱时，在射孔底界以下增加一级封隔器，防止高渗透层返吐液进入井筒后落入井筒底部，造成砂埋尾管。

萨北开发区注水井A，曾频繁出现测试遇阻重配作业，经鉴定该井出砂结垢严重。因此，在2018年5月重配施工的管柱设计中采用底部加装活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一级封隔器的方式，有效保持了作业过程中的井筒清洁，A井完井管柱示意图如图2所示。该井目前生产状况依然正常，有效避免了该井测试遇阻重配作业，也避免了重配停注造成的产量下降。

图2 A井完井管柱示意图

测试遇阻问题井重配作业平均停注时间为2天，该井日注水量为110 m3，则累计注水220 m3。按13 m3水增油1 t计算，则累计增油16.92 t。按原油单价3 376.79元/t、原油成本1 522.07元/t计算，可增加的直接经济效益为3.14万元。可节省重配作业施工费用为1.2万元。

按套保封隔器3 295.96元/个、逐级解封封隔器2 232.05元/个、防分流配水器1 913.62元/个计算，则可节省重配井下工具费用为1.38万元。

3.1.2 推广应用防分流配水器

防分流配水器结构示意图[7]如图3所示。该配水器在停注时处于反向关闭状态，可以有效防止地层出砂从配水器进入管柱；同时，洗井时，油套环空压力高于油管内压力，防分流阀关闭，可有效防止洗井过程中部分洗井液通过各层配水器偏孔直接进入油管，造成洗井压力和流量逐渐下降，保证了底部洗井效果，提高了洗井效率。

该配水器2013年在第三采油厂开始研发，2016年开始大面积推广应用。2016—2019年萨北开发区测试遇阻问题井在总井数的占比如图4所示。从图4中可以看出，从2016—2019年，测试遇阻问题井发生率从6.84%降到4.56%，降低了2.28%。可见，随着该配水工具的不断普及，测试遇阻问题井发生率在逐年递减，有效减少了重配作业造成的人力、物力消耗，降低了生产成本。

图4 2016—2019年萨北开发区测试遇阻问题井在总井数的占比

3.1.3 推广应用注水井电动清砂除垢技术

图3 防分流配水器结构示意图

图5 清砂除垢器结构示意图

当由于出砂或结垢严重的原因发生测试遇阻后，可以通过洗井、通井等方法处理[8]，处理不了时就可以应用清砂除垢器（图5），提高解堵成功率，避免管柱二次重配作业。清砂除垢器适用于水、聚驱偏心配注器中心通道及偏孔部位的清砂除垢，可洗井后进行二次处理。当其与电缆连接后，下入井中配水器内，由地面控制系统发送指令，经由电缆传送给主机，控制电动机带动清砂除垢短节旋转，对中心通道和偏孔进行处理。

到目前为止，该装置已在第三采油厂现场应用24井次，其中解堵成功20井次，累计41个层段清垢作业，避免了重配作业，节约了作业成本。按注水井重配作业1.2万元/井次计算，共节省作业费用24万元。按封隔器配水器井下工具费1.76万元/井次计算，共节省工具费用35.29万元，累计创效益59.29万元。

3.2 加强注水井管理制度

3.2.1 降低关井频次

要防止注水井出砂关键是减少或防止地层水反吐。最直接的做法是减少注水井关井频率，优化注水井管理方法，统筹安排因地面设备、洗井、测试、作业等原因造成的不可避免的关井，也可减少注水井停注，提高油田产量。

3.2.2 加强洗井管理

一是加强洗井监督力度[9]。要求操作工按照洗井标准控制洗井时间，即洗至进出口水质一致时为止，防止洗井时间过短，冲洗不干净、不彻底，使油管内悬浮的砂垢重新回落，影响洗井效果；要求操作工严格按照洗井规范进行操作，尤其在洗井即将结束时，严禁突然降低排量和压力，使压力波动，地层返吐出砂，造成污染。

二是不同井况制定不同洗井方案[10]。低压注水井洗井排量过大，洗井压力高于地层启动压力，使大部分洗井水注入地层，造成砂堵油层；高压注水井洗井排量过小，达不到洗井效果，使井筒压降引起地层返砂。对于不同启动压力的注水井制定不同的洗井方案，给出合理的洗井压力、排量。

3.2.3 加强衔接工作

下完井管柱打压释放封隔器后，因封路修路或下雨等临时原因，导致测试无法及时跟进投捞，造成油层返吐物进入井筒。因此，做好封隔器释放与水井测试投捞的衔接工作，避免延时过长，导致投捞器下不去遇阻情况发生。

4 结论及认识

1）萨北油田注水井测试遇阻重配作业频繁发生，降低测试遇阻发生率可缩短测试周期，对提高测试效率意义重大，对降本增效作用明显。

2）地层出砂和井筒结垢是导致测试遇阻重配的根本原因，增加了人力、物力消耗。

3）从工艺角度，通过在底部加装活堵、全井投死嘴、在射孔底界以下增加一级封隔器等优化管柱方法，以及推广应用防分流配水器、清砂除垢器等新型工艺手段，可有效降低注水井测试遇阻发生率。

4）从管理角度，通过优化注水井管理制度降低关井频次、加强洗井监督力度，做好封隔器释放与水井测试投捞的衔接工作，也可有效降低测试遇阻问题井发生率。