CB11区注水分注工艺研究

秦永辉

摘 要：注水井管柱受封隔器漏失、反洗阀漏失、配水器故障的影响，其分层注水功能受到影响，层段合格率较低。通过研制应用压缩式封隔器，有效缩短封隔器的泄压时间；将反洗阀由坐球式改为侧开式，降低了反洗阀的故障发生率；推广应用软锚定防蠕动密闭自锁封隔器解决了常规扩张式封隔器停注时的层窜问题。经过上述改进措施，水井井下工具故障率由31.6%降低至6.6%；层段合格率由63.3%提升到了90%。

关键词：海上油田、注水井、分注工艺、测调一体化

埕岛油田CB11区是埕岛海上油田最早投入开发的区块，该区块先后经历了天然能量开发阶段、注水开发阶段、综合调整阶段三个阶段，目前采油方式是水驱。注水工艺的可靠性是水驱开发的重要因素。本文通过研究影响水井有效性的影响因素，分析油管、封隔器、配水器、反洗阀等井下工具的有效性及对管柱寿命的影响，找出非地质方面的影响层段合格率的主要影响，制定针对性的措施，提升分层注水井层段合格率。

一、CB11区水井现状

CB11井区22口注水井，按分注管柱类型液控测调一体管柱17口，同心双管4口，笼统注水1口。按注水层段分：不分层段1口，分二段注水井10口，分三段注水井11口。

CB11井区22口注水井主要采用了常压空心配水管柱结构，采用液控分层注水技术。配水器中内置可以调节的水嘴，通过地面控制的测调仪实现分层水量测试和调节，可以实现分层注水量的边测边调。海上油田含油层系多、胶结疏松，易出砂，注水井多为定向井，井斜大，测试投捞难度大，作业成本高[1]。通过大通径分层防砂技术可防止油层吐砂，通过液控方式可根据需求人为控制封隔器的坐封解封，同时加大了反洗通道，提高反洗效果。应用最大井斜达到56.2°，分层注水井段最长达351m，实现了海上油田的有效分层注水开发，已成为海上油田的主导分层注水工艺技术。

二、注水井存在问题

CB11井区22口注水井管柱平均下井时间519天，对比海上注水井管柱836天，少317天。即每年对22口油井来说作业频次比平均的生产周期多0.8口，说明该区块水井的工况相对平均水平还有差距。水井故障的主内有封隔器漏失6口，反洗阀漏失4口，配水器漏失3口。因水井故障或不明确原因的洗井不通7口，无法测调的5口。

①封隔器漏失。封隔器漏失的表现有胶筒失效、腐蚀、洗井活塞漏失等。原因有管柱蠕动造成封隔器解封、胶筒损坏失效，胶筒老化失效；洗井活塞密封件脱离洗井座。

②反洗阀漏失。原因分析：结垢、地层出砂、机械杂质沉积、腐蚀造成堵塞，以及水质不达标导致阀座腐蚀损坏[2]。

③配水器故障。失效形式：胶圈刺坏、注水阀刺损、弹簧断裂、芯子、堵塞器捞不出、投不到位。

三、技术改进措施

针对注水井故障多发的封隔器、配水器、反洗阀等井下工具分别开展技术调研，改进井下工艺，提升分层注水的可靠性，提升分层注水合格率。

1）液控封隔器改进

封隔器主要用于注水井细分注水实现反洗井，与配水器、洗井底部阀及尾管（筛管）配套组成分层配水管柱下入井后，靠尾管支撑在人工井底。

2013年以前，海上普遍应用液控扩张封隔器，其基本原理是利用液压油向液控管线及封隔器胶筒加压，使胶筒胀大，封隔油套环形空间，当卸掉液控管线及胶筒压力后，胶筒依靠自身反弹力收回解封.液控扩张封隔器初始坐封压力0.4-0.6MPa，该类封隔器胶筒回缩时间在6小时以上，对平台组织洗井和施工来讲需要长地施工准备时间；同时还可能存在胶筒疲劳，不能正常回收，造成油套环空不能打开等問题[3]。

针对上述情况，研究了压缩式封隔器的应用，并进行了改进。压缩式封隔器的工作原理：液控管线加压后，压力作用在活塞上，活塞推动胶筒压缩，完成坐封；液压管线卸压后，胶筒依靠自身反弹力收回解封，其坐封压力为7MPa，回收时间在30分钟。

2）反洗阀改进

埕岛油田2013年水井反洗阀一般采用单流阀，即底部球阀，该球阀在正常注水时，球阀坐在球座上，起到密封作用，反洗井时依靠水压将球阀顶开，建立洗井通道。

在实际运用时，杂质沉积在反洗阀上，造成球阀卡死，反洗不通。对此研制了侧开式反洗阀，将底部单流阀+筛管模式改为侧开式反洗阀+沉砂尾管，底部连接油管，便于沉砂。

3）引进软锚定防蠕动密闭自锁分层工艺

软锚定防蠕动密闭自锁封隔器采用水力密闭锁紧结构，坐封后即使停注封隔器仍处于密封状态，解决了常规扩张式封隔器停注时的层窜问题；设计胶筒软锚定结构，实现长效防蠕功能。同时设计反洗井与旋转管柱两种解封形式，当反洗井解封困难时可采用旋转管柱解封，便于作业时起出井下管柱。软锚定防蠕动密闭自锁封隔器坐封压力大于1MPa，反洗井时直接操作，自动解封，解封压差小于7MPa。

该封隔器优点：一是采用了密闭自锁设计可以实现层与层之间的有效分层及防止停注时层间串；二是防蠕动设计可以实现管柱的软锚定，一方面可以锚定注水管柱，同时方便作业施工，减少了原水力锚易结垢造成大修的几率。三是补偿器与防蠕动相结合，实现对管柱的锚定补偿，有利于延长分注管柱的使用寿命。四是管柱采用平衡受力设计，实现了平衡注水，有利于延长分注有效期。

四、改进效果

对比注水井井下工具（包括封隔器、配水器、）的故障情况，2013年共计发现故障井下工具故障43件，占总井下工具（152件）的31.6%。经过治理后2016年共发现故障的井下工具13件，占总井下工具（198件）的6.6%。经过治理，故障的井下工具数量的占比均大幅度降低，分注管柱的有效性和寿命得以改善。

2013年CB11区共计注水小层53层，仅22层合格，层段合格率为41.5%；2016年CB11区共计注水小层70层，其中63层合格，层段合格率为90%。合格层数和层段合格率均大幅度提高，达到了精细注水的目标。

参考文献：

[1]杨松.埕岛油田分层防砂分层注水配套技术研究[D].青岛：中国石油大学（华东），2006：10-61

[2]咸国旗，刘晋伟，孙金峰，等.新型沉砂洗井阀的研制与应用[J].石油矿场机械，2014，43（10）：85-87

[3]李敢，智能注水井一体化测调技术改进及配套技术[J].石油机械，2014，42（10）：74-76