长庆油田带压作业分层注水工艺管柱

刘江波，白小佩，王效明，刘明，任国富

（1.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安710021）

0 引言

长庆油田属超低渗致密油藏，主要采用超前注水方式开发，受地层渗透率、水质等因素的影响，大部分注水井注水压力高。常规检串作业前，作业井需停注并放喷泄压。据统计，部分井泄压时间长达1 个月，放空水量高达3 000 m3左右，既浪费能源、污染环境，又破坏注采平衡［1-4］。近年来，长庆油田引进了注水井带压作业技术，对高压注水井实施不放喷不泄压起下管柱作业。但由于常规分层注水管柱仅能够实现正常注水，设计有配水器、封隔器等小通径井下工具，未考虑带压作业的需求，因而起下钻前需多次投送油管堵塞器分段封堵油管，存在施工工艺复杂、封堵成功率低、投送不到位等诸多问题［5-15］。为此，设计了带压作业分层注水工艺管柱，并研制了配套工具。

1 带压作业分层注水工艺管柱

1.1 管柱结构

带压作业分层注水工艺管柱（以偏心分层注水工艺一封两配为例）自下而上依次为：丝堵+筛管+双作用凡尔+预置工作筒+油管+偏心配水器+油管+Y341封隔器+油管+偏心配水器+油管至井口，管柱结构如图1所示［16］。

1.2 工作原理

带压作业下钻时，配水器安装死堵，双作用凡尔封堵油管防喷（见图1a）；完钻后，从油管加压，正常坐封Y341 封隔器后，当油套压差达4～5 MPa 时，双作用凡尔换向，配水器更换水嘴，可进行正常注水和反洗井（见图1b）；需要再次作业时，配水器再次更换死堵，投放与预置工作筒配套的油管堵塞器或常规油管堵塞器封堵油管，实现全程带压作业（见图1c）。

图1 带压作业分层注水工艺管柱

1.3 工艺特点

带压作业分层注水工艺管柱具有以下特点：

1）管柱底部设计了双作用凡尔，下钻时可有效封堵油管，减少投送油管堵塞器的工序。

2）坐封封隔器过程中，双作用凡尔既可从密封防喷转换成单向凡尔实现正常注水，还能配合反洗井等作业，不增加多余工序。

3）管柱中设计了预置工作筒，将过小孔（φ46 mm）封堵常规油管（φ62 mm）的问题转化为只需封堵预置工作筒内径即可，极大减小了油管堵塞器的设计难度。再次作业前投送配套小直径堵塞器封堵封隔器、配水器以下油管，为再次带压作业提供了便利条件。

4）该管柱不仅适用于带压作业完井，同样适用于常规放喷作业完井，只需将双作用凡尔密封杆去掉。

目前，分层注水工艺管柱已获得中国实用新型专利授权（ZL201020579935.7）。

2 配套工具

2.1 双作用凡尔

双作用凡尔结构如图2所示。带压作业下钻时，密封杆封堵油管，阻止管柱下井过程中水从管柱内喷出；完钻后，从油管内注水打压，油套压差达到4～5 MPa时，剪钉剪断，密封杆落入筛管底部，钢球坐到球座上，双作用凡尔的功能从防喷转换成单向凡尔，满足分注和反洗井的要求。

双作用凡尔总长413 mm，最大外径90 mm，换向压差4～5 MPa，工作压差35 MPa，工作温度90 ℃，两端螺纹连接φ73 mm TBG，适用于最大井斜45°。

目前，新型的多功能双作用凡尔已获得中国实用新型专利授权（ZL2009202412079.2）。

图2 双作用凡尔结构示意

2.2 预置工作筒及配套堵塞器

预置工作筒及配套堵塞器结构如图3所示。下钻时管柱上安装预置工作筒； 再次带压作业前从井口自由投放配套堵塞器，锁块防上顶，台肩定位，弹簧释放，实现预密封，依靠井底压差压缩胶筒，实现可靠封堵；带压作业起出油管后，利用配套解封工具从预置工作筒底部插入，将锁块强制压入工作筒密封段后，即可从上部将堵塞器顺利捞出。

预置工作筒总长413 mm，最大外径90 mm，内径40 mm，两端螺纹连接φ73 mm TBG，配套堵塞器总长560 mm，最大外径42 mm，胶筒外径38 mm，工作压差35 MPa，工作温度90 ℃，适用于最大井斜45°。

目前，带压作业预置式油管堵塞器已获得中国实用新型专利授权（ZL200920246804.4）。

图3 预置工作筒及配套堵塞器

3 现场应用及效果分析

2009—2011 年，长庆油田106 口井现场应用了带压作业分层注水工艺管柱，施工成功率100%，取得了良好的效果。与常规分层注水工艺管柱带压作业相比，平均单井占井时间从18.3 d 减少至13.9 d，平均单井泄水量由809.2 m3减少至23.1 m3，累计减少放水量8.3×104m3； 平均单井节约堵塞工具及投堵施工费用2万元，累计节约费用212 万元。

以D80-55 井为例，该井2009年5月26日进行了注水井带压作业施工，下钻前井口压力为13.8 MPa，完井管柱自下而上依次为： 丝堵+筛管+双作用凡尔+预置工作筒+1 根油管+偏心配水器+3 根油管+Y341封隔器+3 根油管+偏心配水器+油管至井口。在带压作业下钻过程中，密封可靠，下钻至预定位置后安装注水井口，用水泥车从油管加压，15 MPa 时封隔器坐封，18 MPa 时双作用凡尔顺利换向，调配后正常注水；在检串周期内共实施调配12 次，反洗井10 次，均能正常配合施工作业。2012年6月12日该井再次实施带压作业，将偏心配水器水嘴捞出更换为死堵，从井口将与预置工作筒配套的小直径堵塞器自由投入油管内，封堵成功，作业过程中堵塞器均密封良好。该井第2 次带压作业占井时间较前次减少4 d，减少油管堵塞器投堵2次，节约成本2 万元，其中工具费用1.1 万元、投送施工费用0.9 万元。

4 结论

1）带压作业分层注水工艺管柱既解决了带压下钻油管封堵问题，又能为再次带压作业封堵油管提供便利条件。

2）带压作业分层注水工艺管柱解决了常规油管堵塞器不能有效封堵封隔器、配水器以下油管的问题，实现了全程带压作业。

3）现场应用效果表明，带压作业分层注水工艺管柱提高了施工效率，节约了施工费用，具有良好的实用性和推广前景。

［1］杨贵兴，王松麒，张艳红，等.带压作业技术研究与应用［J］.石油机械，2011，39（增刊1）：59-61.

［2］孙永明，李迪洋.带压作业现状与发展浅析［J］.油气田环境保护，2011，21（6）：78-79.

［3］宋守权，张晓燕，陈国强，等.水井带压作业的研究与应用［J］.内蒙古石油化工，2007，33（8）：158-159.

［4］霍丙新，刘成延，江阿明.不压井防喷带压作业装置在长庆油田的应用［J］.石油机械，2009，37（6）：81-83.

［5］韩承骋，陈雷，孟康，等.桥式偏心分层注水水嘴选配方法研究［J］.断块油气田，2013，20（5）：659-662.

［6］齐德山，吴建朝，于鑫，等.分层注水工艺管柱存在问题分析及防治［J］.断块油气田，2002，9（2）：83-85.

［7］侯光东，韩静静.长庆油田三叠系特低渗储层分层注水技术研究［J］.断块油气田，2008，15（2）：110-112.

［8］耿海涛，肖国华，宋显民，等.同心测调一体分注技术研究与应用［J］.断块油气田，2013，20（3）：406-408.

［9］古小红，母健民，石俊生，等.普光高含硫气井环空带压风险诊断与治理［J］.断块油气田，2013，20（5）：663-666.

［10］魏斌.油水井带压作业油管验管堵塞器的研制及应用［J］.石油机械，2010，38（12）：63-65.

［11］巨亚锋，陈军斌，张安康，等.注水井可投捞堵塞器［J］.石油机械，2010，38（10）：82-84.

［12］祝井岗，乔莉.分层注水井暂堵活塞装置［J］.石油机械，1998，26（5）：34，55.

［13］张立新，吕玮，董建国，等.洗井阀堵塞器的研究与应用［J］.石油机械，2010，38（5）：64-65.

［14］王俊奇，宋志强，张树斌，等.改进型油管堵塞器在高压注水井中的应用［J］.石油机械，2010，38（2）：46-48.

［15］唐建代，杨宏，陈伟，等.测调联动测试分层注水工艺及在青海油田的应用［J］.石油地质与工程，2013，27（1）：106-108.

［16］李明，王治国，朱蕾.桥式偏心分层注水技术现场试验研究［J］.石油机械，2010，39（10）：66-70.