分层注水井验封工艺技术及量化解释新方法

刘刚 王菲菲

摘要：我国油田在改革开放后获得了长远的发展，尤其是注水油田开发技术取得了很大的进步，而注水井的注水质量好坏会对油田开发质量起到关键的作用，而注水井的封隔器是注水质量的重要决定因素。分层注水井的单压力计验封工艺在检测压差时误差很大，从而保证分层注水井的密封性和漏失量测量的准确性，保障油田开发过程的顺利性和安全性。

关键词：分层注水井；验封工艺技术；量化；新方法

引言

大型油田开发过程中的分层注水井验封工艺及量化解释关系到油田开发效果和分层注水井质量。我国大部分油田的分层注水井验封工艺普遍采取单压力计方法，实施过程是“关开关”，并依靠重力坐封密封段。而这种单压力计验封工艺在实际验封时对检验压差没有作用，并且还会导致另一个问题，那就是在重力坐封密封段后，一旦验封时的段层间压力差变大，加之在验封层下方是高压层，就会导致关井时高压层受压力挤压而吐水并流向低压层，从而导致密封段的密封度被破坏，那么密封的层段检测结果就不符合事实，很容易出现误差。同时，对密封器漏失情况、对井作业情况判断都会失准。

一、水力压缩式密封段密封工艺

目前普遍采用的重力压缩式密封段的密封方式效果比较差，所以很多研究表明水力压缩性密封段的密封效果更好。水力压缩性密封段的优势在于它是由两个作用力来一起密封皮碗的。第一个作用力是由密封段与配水器结合的一瞬间所制造出的截流效果产生的，这种截流作用会在配水器的上部和下部产生压力差，这个压力差就会在锥度阀上促使上接头向下移动，移动过程中就会对皮碗产生很大的压力，这个压力又会使皮碗的外径逐渐变大，从而带动截流作用逐渐增强，配水器上下压力差慢慢变大直到密封段达到完全密封程度；第二个作用力是一旦水力坐封配水器后就会在配水器上下方形成两个压力区，低压力在下方区而高压力区在上方，上接头导孔逐渐提高高压力区的压力直到皮碗内壁，而在皮碗外壁为低压力区，在高压和低压的共同作用下使配水器与皮碗的紧密性增加，密封效果增强[1]。

相应的在分层注水井的验封工艺上也要突破单压力计验封工艺，而采用先进的密封段电力压力计验封工艺。这种新验封工艺的实施方法是在密封段安放电子压力计，上压力计负责记录验封时的注水压力变化状况，也就是进行常规检验压差工作；而下压力计负责记录密封段在上部注水压力出现变化时的压力变化情况，也就是检验封隔器的漏失压力。这种验封工艺非常明显的改变了过去的“关开关”的验封方式，变为“开控开”检验方式，而且它在验封过程中将压力差严格控制在了2-3MPa之间，有效的降低了层段间压力差对验封效果的影响力度。

二、分层注水井量化解释新方法

在单压力计验封工艺使用广泛的情况下，对验封工艺的量化解释就主要依靠对压力卡片的定性判断来检测封隔器的密封。但是，在封隔器的漏失程度量化分析研究上的进步和发展却比较迟缓，而封隔器漏失程度对分层注水井的作业时间是有很大影响和起决定性作用的[2]。

新型分层注水井量化解释方法目前有比值法和不稳定渗流法两种。其中的分层注水井密封系数比值法又包括了面积比值法和压力差比值法两种。

（一）密封系数比值法

1、面积比值法

采用面积比值法对分层注水井验封工艺进行量化解释时，要注意对密封系数大小的确定，但是这种确定又是比较困难的。因此，要根据密封系数进行不同的量化解释。首先，当密封系数在0-0.1之间时，无需作业，因为此时封隔器密封情况良好；其次，当密封系数在0.1-0.25之间时一定要暂缓作业，因为此时封隔器出现漏失；再次，当密封器系数>0.25时需马上进行作业，因为此时的封隔器是不密封的[3]。

面积比值法的不足之处是无法将漏失量与漏失系数进行合理联系，而不稳定渗流法却可以弥补这一缺憾。

2、压力差比值法

压力差比值法的公式如下：

K=（p下2-p下1）/（p上2-p上1），其中的k为密封系数，这样就可以依据k的大小来量化解释封隔器漏失量了。

（二）不稳定渗流法

在分层注水井的验封过程中，短时间内注水压力波无法到达边界，所以，注水流动是不稳定的渗流方式。其中，井底流动压力公式为：

q下/q总=A/（1+A）；q上/q总=/（1+A），其中A=[（dpμf/dt）下/（dpμf/dt）上]*（Kh）下/（Kh）上（pμf为井底压力，单位为MPa；μ是流体粘度，单位是mPa·s；K是渗透率，单位是μm2；h是层段有效厚度，单位是m）[4]。依据此公式就可以求得漏失量，但前提是要知道注水总量和坐封后的密封段上下两层地层压力变化率和系数。

三、实际案例探讨

大庆某油田采油厂的一口四级五段分层注水井，在2010年采用双压力计进行验封，验封过程中检测到偏II层段的封隔器没有密封，并采用系数比值法来计算密封系数，得到的结果为0.27，大于0.25标准系数，所以，需马上作业；另外，使用不稳定渗流法计算封隔器漏失量为7.87m3/d。

为验证系数比值法和不稳定渗流法的准确性和可靠性，油厂决定采用电磁流量计和同位素对实际漏失量进行判定[5]。首先是采用电磁流量计测试出经由配水器流入偏II层段的水量是17.65m3/d；其次，采用同位素测量方法，此方法的评价标准是通过同位素吸水剖面法计算出每层吸水量为多少，而这个吸水量就是真实的吸水量，其中的水量来自配水器以及封隔器漏失产生的水量，且计算出偏II层段的总吸水量是26.14m3/d，与电磁流量计算结果做差结果为8.49m3/d，那么，封隔器的漏失量就为8.49m3/d[6]。

四、结语

分层注水方式可以大大提高注水开发油田的开发效果，并减少层系间矛盾，而分层注水井的验封工作非常重要。单压力计验封工艺缺陷多，而新型的双压力计验封工艺能够准确检测封隔器的密封性，系数比值法及不稳定渗流法是测量分层注水井封隔器漏失量化的解释的较为实用的新方法。

参考文献：

[1]吳洪彪，付玉清，祖树平.分层注水井验封工艺技术及量化解释新方法[J].油气井测试，2010，5，8（3）.

[2]孔繁喜.综合应用测调新技术提高油田分层注水质量研究[D].东北石油大学，2013，4（20）.

[3]陈德华，张奇斌，汤习俭.偏心注水井分层测压和封隔器验封新方法[J].油气井测试，2010，7，23（21）.

[4]胡德新，张术荣.注水井验封技术研究[J].油气田地面工程，2011，7（30）.

作者简历：

刘刚（1984年3月6日），男，汉族，陕西省延川县永平镇人，青海油田测试公司测试大队技术员，2006年毕业于华北煤炭医学院信息管理与信息系统专业，管理学学士学位，主要从事油水井压力测试，水井验封调配等。