研究背景
高含水期油藏的開發對分注工藝提出的要求, 必然是進一步細分層系, 提高低滲透層薄夾層油層的動用程度、分層注水管柱應分層可靠、有效實現合理注水, 並能夠防腐、防砂, 配套工藝完善, 分層注水合格率高。套用常規分層注水管柱時, 存在著管柱結構設計和工具的可靠性能低, 管柱有效期短、分層效果差、作業頻繁等問題, 不僅降低了注水開發的效果, 還大大增加了生產開發成本。由於其不能很好地適應高含水期的分層注水要求, 不能解決高含水期注水存在的問題: 如套管保護、細分層、水井防砂等, 研究開發了細分層注水工藝技術。
該套技術的實施可對高含水油田真正實現有效注水, 合理注水, 提高油田分層注水合格率, 增加驅油效率。對油田實現穩產、高產, 順利完成生產任務以及推動注水工藝技術的發展也具有重要意義。
管柱組成
細分層注水工藝管柱該套管柱採用錨定補償相結合的結構形式, 主要由補償器、水力錨、Y341 型封隔器、ZJK 配水器、支撐卡瓦等部件組成, 管柱結構見圖。根據現場實際情況, 細分層注水管柱分為套管保護和無套管保護兩種形式。套管保護管柱就是在最上面注水層以上加上一級保護套管封隔器以保護注水層以上的套管, 實現無套壓注水。
工作原理
(1) 封隔器坐封。從油管內打入高壓液體, 水力錨和支撐卡瓦在液壓作用下撐開, 整個注水管柱被下端的支撐卡瓦和上部的水力錨支撐錨定。同時各級Y341 封隔器在液壓作用下同步完成坐封和鎖緊。ZJK 配水器的活塞在液壓作用下進入短軌道的上死點, 坐封完畢後, 油管卸壓, 此時, 封隔器仍然保持密封狀態, ZJK 配水器的活塞在彈簧力的作用下沿軌道換向, 進入注水軌道。
(2) 注水。水力錨在液壓作用下張開, 錨定管柱, 同時ZJK 配水器的活塞在注水壓力作用下沿長軌道上移, 打開注水通道, 實現注水。補償器處於自由伸縮狀態, 能夠補償管柱蠕動引起的長度變化, 保證了封隔器位置固定不動, 從而改善了封隔器受力條件, 提高了封隔器及管柱的工作壽命。
(3) 反洗井。從油套環空注入洗井液, 在液壓作用下, Y341 型封隔器的反洗井通道被打開, 注入水將沿此通道, 經底部的篩管和底球從油管中返出, 達到洗井的目的。
(4) 解封。管柱需要解封時, 油管泄壓後直接上提管柱, 釋放封隔器內部的鎖緊機構, 即可實現管柱解封, 順利起出井下管柱。
(5) 測試、調配。從油管內下入測試儀器, 即可進行逐級測試。調配時, 下入打撈工具將原配水芯子撈出, 重新投入所需配水芯子即可。
性能特點
管柱的結構設計充分考慮了溫度和壓力效應的影響, 可以有效改善管柱的受力條件,保護配套工具; 同時管柱還具有良好的防腐、防垢性能。其主要性能特點可概括為以下幾點:
①管柱結構中採用了水力錨和支撐卡瓦, 通過對管柱的上部錨定和下部支撐, 能有效克服管柱的蠕動, 提高封隔器等配套工具的使用可靠性;
②封隔器密封件設計了防突機構, 可阻止和限制封隔器工作時密封件發生的應力鬆弛現象, 從而提高和保持接觸應力以獲得長時間的密封。在套管尺寸、井溫、井深相同條件下, 其工作壽命比不加護罩延長1 . 5 倍, 而其密封壓力也由原來的不足15 MPa 提高到35 MPa 以上;
③ 管柱上部設定了補償器, 能補償在溫度和壓力效應下的管柱伸縮, 改善管柱的受力條件;
④管柱中的所有配套工具全部採用Ni-P 鍍防腐處理, 大大提高了管柱的整體防腐性能;
⑤ZJK 配水器採用了軌道換向機構, 坐封時處於關閉狀態, 實現封隔器的坐封, 因此可直接攜帶所需水嘴下井。坐封后自動換向, 轉入正常注水, 減少了投撈死芯子的作業工序;
⑥水力錨設計了擋垢機構, 能有效防止結垢對其性能的影響;
⑦管柱結構與注水井的測試工藝配套, 可採用電磁流量計進行分層注水量的測試。
