牛心坨油田分层注水配套工艺改进与完善

徐凤廷

（中油辽河油田分公司曙光采油厂，辽宁盘锦124011）①

牛心坨油田分层注水配套工艺改进与完善

徐凤廷

（中油辽河油田分公司曙光采油厂，辽宁盘锦124011）①

牛心坨油田油藏埋藏深，油品为高凝稠油，目前主要分注工艺为油套分注和双管分注，存在封隔器稳定性差、双管无法实施洗井、高压井管柱弯曲及出砂结垢井管柱堵塞等问题，影响了注水开发效果。针对上述问题，加强了分层注水工艺的改进和完善，研制了更为稳定的可洗井封隔器，研发了可洗井双管分注管柱和高压井平衡注水管柱，设计了出砂井防堵注水管柱。通过上述配套工艺的形成，牛心坨油田分层注水稳定性得到明显提高，为区块的高效注水开发提供了技术支持。

分层注水；洗井；封隔器；双管分注管柱

牛心坨油田位于辽河断陷西部凹陷西斜坡北端，主要开采目的层为第三系沙河街组四段牛心坨油层和太古界潜山油层，油层平均埋深1 350～2 400 m，油层厚度130～135 m，区块原油物性差，属于高凝稠油，目前采取注水开发模式。但受油品、井深限制，偏心配水技术投捞测试难度较大，目前仍然以地面定量的分注方式为主，主要为油套分注和双管分注2种工艺。

油套分注工艺主要由井下封隔器、单向水力锚、定压开关等组成，上层注水通过油套环形空间注入，下层注水是通过油管注入。地面双管多级分注技术主要由双层油管与2个封隔器、高压分流器及插入管组成，上层注水是通过油套环形空间注入，下层注水是从油管注入，中间油层通过双层油管环形空间注入。

1 存在的问题

随着注水开发的不断推进，注水的精细化要求越来越高，细分注水井次也逐渐增多，近几年分注率呈快速上升态势，但在生产中也逐渐暴露出如下问题，影响了分层注水开发效果。

1） 可洗封隔器反洗阀开启不稳定 为提高注水精细化水平，减少井筒注水污染，2008年以来在区块开始实施可洗井分层注水工艺，但在正常注水过程中，反洗阀出现自动开启问题，导致层间连通，无法实现真正意义的分注；在洗井过程中，有时反洗阀开启不顺，致使洗井失败。

2） 双管分注管柱无法实施洗井 目前的双管分注工艺中的高压配水器为简单的滑套结构，为实现正常注水，需要插入管将其压开后打开中层注水通道，此时节流功能已经失去，而配套使用的可洗井封隔器需要一定的压差，才能使洗井后开启的反洗阀关闭，以此实现层间的有效封隔。但因配水器不具备节流功能，因此洗井后封隔器无法恢复密封，使双管分注管柱无法洗井。

3） 出砂结垢井分注管柱易堵塞 定压开关主要用于封隔器坐封和反洗阀的关闭，同时也是正常注水时的水流通道，其结构为滑套式，球座位于滑套下部10 cm处，一旦水井返吐砂或管柱内有污物回落到球座上，滑套将不能上行，导致注水通道被堵，从而被迫进行返工。另外，由于长期注水水质不合格等问题导致注水管柱腐蚀结垢严重，水井测试时仪器下行将垢片刮落也会导致注水管柱堵塞。

4） 高压差井管柱易发生蠕动弯曲 受地质开发要求，部分井采取了单注下层的工艺，另外受油层非均质影响，部分井下部压力明显高于下层，层间压差最高达到了25 MPa，在注水过程中封隔器上下受力不均，底部承受更大的液柱推力，致使封隔器向上移动，迫使注水管柱发生弯曲，最终导致分注工艺的失效。

2 工艺改进与完善

为了更好地解决分注井存在的问题，对目前分注工艺进行了深入的剖析，明确了各种分注工具、工艺的优缺点，找出了问题存在的原因和解决办法。

2.1 Y341型可洗井封隔器

在反洗阀空腔内增加了锁压和泄压结构，提高反洗阀的抗压差能力和开启可靠性。当水井开注时，随着注水压力的升高，注入水一部分从锁压机构进入反洗阀空腔内，使反洗阀彻底关闭，解决了反洗阀关闭不严和抗压差低的问题；在洗井时，水井停注后放压，反洗阀锁压腔内的压力比管柱内压力高而从泄压装置释放掉，从而降低了反洗阀开启压力，提高了反洗阀开启成功率。另外，在原反洗阀结构的基础上增加了反洗阀密封段长度，提高反洗阀的密封效果，如图1。

图1 改进后的Y341型可洗井封隔器

2.2 双管分注可洗井高压分流配水器

在高压分流配水器上添加了反洗节流阀，该阀主要是利用面积差实现开启与关闭。当洗井时，反洗阀外侧的作用力大于内侧作用力，反洗阀开启，洗井液顺利进入高压分流配水器，实现了洗井。当洗井结束后，从高压分流配水器给中层注水，注入水对反洗阀产生推动作用，反洗阀压缩弹簧，从而产生节流作用，使高压分流配水器上部的Y341型可洗井封隔器的反洗阀能够顺利关闭，如图2。

图2 改进后高压分流配水器结构

2.3 定压开关防堵结构

通过对现有管柱的剖析，发现管柱堵塞的主要原因是定压开关和球座之间距离过短，砂及垢片容易沉积堵塞；另外，注水管柱下端无防砂筛管，水井洗井、停注验封时地层砂进入管柱也会堵塞管柱。因此针对水井出砂井多、出砂量大的情况，本着简单、实用、灵活的设计理念，将定压开关的滑套和球座拆为2个部分，在两者之间连接油管，油管连接的数量可根据出砂严重性调节，在管柱最下端连接激光割缝筛管。该改进方案的实施有效地解决了定压开关易堵的难题。改进的防堵分层注水管柱结构如图3。

图3 防堵分层注水管柱

2.4 涂层油管防腐技术

针对普通注水管柱易腐蚀结垢，长期注水后水垢在球座堆积造成管柱堵塞，导致注水工艺失效的问题，研究应用涂层油管替代普通油管，使用改性间苯酚环氧-聚砜纳米防腐漆作为新的涂层材料。室内试验在100℃的碱水中浸泡48 h未见起泡和脱落，防腐防垢效果较好，使用后可有效延长注水井检管周期并提高分注井洗井成功率。

2.5 高压差平衡注水管柱

根据力学平衡原理，采用双封隔器进行上下压力平衡，并使用水力锚固定扶正上部管柱，达到进一步防止管窜的目的。同时，在两封隔器之间还采用了洗井器来实现下部封隔器坐封和连通洗井通道，从而使该平衡注水管柱既实现了平衡层间注水压差，又实现了洗井2种功能。如图4。

图4 平衡注水管柱

3 应用效果评价

2012年以来，分注配套技术共实施96井次，其中Y341型可洗井封隔器实施46井次、高压分流配水器实施8井次、定压开关实施20井次、平衡注水管柱实施2井次、防腐涂层油管20井次。通过对分注配套技术的应用，区块分注合格率从60.0%提高到目前的86.8%，分注洗井成功率从20%提高到84.6%，解决了分注管柱易堵的问题，实现了层间高压差井的有效分注，取得了良好的经济效益。

4 结论

1） 分注配套技术解决了分注井生产中出现的洗井成功率低、高压差井分注管柱弯曲和多管三段分注井无法洗井等难题，为注水区块稳步开发提供了新的技术支持。

2） 分注配套技术的现场应用表明，5项技术能够满足现场的需要。下一步将加大改进后技术的推广力度，以达到提高水井分注合格率和洗井成功率的目的。

3） 继续推进分注配套技术研究，查找生产中存在的各种问题，利用科研手段解决生产中暴露出来的实际问题，为区块稳油上产提供更有力的技术保障。

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Improvement and Perfection of Separate Layer Water Injection in Niuxintuo Oilfield

XU Feng-ting
（Shuguang Oil Production Plant，Liaohe Oilfield Company，Panjin 124011，China）

Niuxintuo oilfield reservoir is buried deep and its production is of high density.The water injection technique uses the ground control separate layer water injection string.Due to the production of heavy oil，the serious sand production and high formation pressure，the water injection strings failure frequently，such as packer invalidation，tubing bending and blockage of the strings.These problems impact the effects of water-flood development.According to the above problems，since 2011 they strengthened the study of layered water injection technology，a more stable but the well-flushing packer was developed，forming the well-flushing layered water injection string，the high pressure injection string，and preventing clogging injection string，etc.Through the form of the matching technology，the stability of layered water injection string for Niuxintuo oilfield is improved to ensure the high-efficiency of water-flood for the block.

separate layer water injection；well cleanout；packer；layered water injection string

TE934.4

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.023

1001-3482（2014）07-0087-03

2014-01-11

徐凤廷（1965-），男，辽宁凌源人，高级工程师，博士，主要从事油气田开发管理工作，E-mail：xft7523888＠163.com。