海上同心式洗井防溢流工艺技术研究

海上同心式洗井防溢流工艺技术研究

0民心多管分注技术海洋油田分层注水技术主要应用于渤海水域。目前，“一投三用”和“空心集成”层次水注技术主要应用于此两种技术。然而，这两种技术通常需要运行多个丝绸之路。它们适用于传统的倾斜井和直井，而大倾斜井（井斜超过70）不能用于钢丝。存在无法准确控制每一层的流量，直接读取每一层的注入压力、流量和多介质注入问题。针对此类问题,开发了同心多管分注技术,解决了大斜度井无法钢丝作业的分注问题及同井多介质注入问题。该技术从研发至今,已在渤海油田成功实施将近60口井,每年可节约钢丝作业费、吸水剖面测试费用近40万元。然而,随着该技术的推广应用,发现该技术仍存在一定缺陷:无法实现工艺管柱的反洗井功能,注水井长时间注水容易导致污垢、腐蚀产物以及有机沉淀等杂质注入地层,增大注水压力、降低注水量,严重影响注水效果;长期不动管柱还容易导致井下管柱密封处上端环空杂质堆积、结垢,从而造成管柱拔不动、管柱腐蚀穿孔等现象,造成大修作业,增加作业成本;此外,内层油管、油管环空缺乏井控措施,停止注水时,井下通道无法实现通道的关闭功能。针对上述问题,对同心多管分注技术井下工艺管柱进行了优化设计,先后研发了多管提升式洗井装置及环空防反吐单流阀等配套工具,开发了一套海上油田同心多管分注洗井防溢流工艺管柱,有效解决了同心多管分注技术无法洗井、管柱提不动及井下缺乏安全措施等问题。1技术分析1.1单管提升管柱的管柱预防型管柱设计海上油田同心多管分注洗井防溢流工艺管柱(见图1)主要由油管四通、油管挂、外层管、内层管、套管、小直径安全阀、多管提升装置、环空防返吐单流阀、单流阀、桥式通道、筛管、插入密封、带孔管和死堵等组成。其中,多管提升装置、环空防反吐单流阀、桥式通道是该套工艺管柱的重要工具;多管提升装置能够保证内层管柱不动,实现不动井口提升外层管柱,建立反洗井通道,解决井下管柱的洗井问题;同时,通过该装置定期活动管柱,可有效预防因井下管柱密封处上端环空杂质堆积、结垢造成管柱拔不动情况的发生。环空防返吐阀可实现大小油管环空之间液体的注入,停止注水时,可防止液体的返出。桥式通道可实现液体多介质、多通道的分层注入,解决同井多介质注入问题。1.2mmp6构建洗井通道通过在原有井口增加1个升高油管四通和油管挂,增加1趟新管柱来创建一条新的注入通道,实现套管中套大油管、大油管中套小油管的同心三管结构,使注入到各地层的液体从地面开始就流经各独立通道,注入到相应地层。多管提升装置与大油管(图1中ue54f114.3mmNU油管)连接,内层管(图1中ue54f73.0mm油管)连接的ue54f82.6mm(3ue6e6ue6f3in)插入密封与外层管柱的ue54f82.6mm插入密封筒的上端密封配合。当需要对井下管柱进行洗井作业时,在不动井口的前提下通过提升管线控制提升装置实现提升装置下部的外层管柱(ue54f114.3mmNU)上移,内层管(ue54f73.0mmNU)不动,从而建立洗井通道。此外,油套环空ue54f152.4mm(6in)定位密封及下层注入通道上的单流阀实现井控功能,大小油管环空有环形防反吐阀、单流阀实现井控功能,内层油管小直径安全阀实现井控功能,最终达到油套环空注入下层、大小油管环空注入上层以及内层油管注入中层的分层注入目的。1.3mm9ue6eaue6f7in套管适用于ue54f177.8mm(7in)、ue54f244.5mm(9ue6eaue6f7in)套管,分注层段数不大于3层,注水井完井管柱最小内通径82.6mm(3ue6e6ue6f3in),单层最大注入量500m3/d,注入压力不大于12MPa。1.4地面自动控制流量,解决注矿井注科学(1)实现单井2~3层的分注(注水、注聚或注气),解决同井多介质注入问题;(2)井口控制流量,实现地面精确控制各层流量、直读各层注入压力和流量;(3)解决海上油田部分注水井由于井斜大造成钢丝作业困难问题;(4)解决前期多管分注管柱拔不动、无法洗井和无井控装置等问题。2关键配套工具多管提升装置和环空防返吐单流阀是同心多管分注洗井防溢流工艺管柱关键配套工具,是有效实施反洗井、精细化分层注水的关键。在整个注水管柱中多管提升装置的作用是提升外层管柱,建立洗井通道;而环空防返吐单流阀在停止注水时,可以防止地层液体进入大小油管环空。2.1多管维修设备2.1.1结构多管提升装置结构如图2所示。2.1.2井下管柱旋转多管提升装置采用液压千斤顶的设计原理,采用双级活塞传动,具备大吨位提升力的功能。该工具有3种状态:下井状态、提升状态和复位状态。下井状态:正常下井时,多管提升装置下中心管处于全部伸长状态,此时工具总长12.4m。下井作业时如发生井下管柱遇卡,此时需对井下管柱进行旋转,可直接旋转油管,通过多管提升装置上的扭矩传递装置将扭矩传递至井下管柱遇卡位处,从而实现管柱解卡。提升状态:当需对井下管柱进行提升作业时,通过进液口1和进液口2同时对活塞腔1和活塞腔2加压,在压力作用下同时推动上活塞和下活塞向上移动,下中心管连接油管及井下工具将一起向上移动,直至下活塞移至连接接头位置,完成井下管柱的提升。复位状态:当对井下管柱进行复位时,通过进液口3对活塞腔2进行加压,在压力作用下推动下活塞向下移动,下中心管带动油管及井下工具一起向下运动,直至下活塞移至下接头位置,完成井下管柱的复位。2.1.3单体大小及长度最大外径210mm,最小内通径100.5mm,额定工作压力35MPa,额定提升力780kN,单体最小长度8.9m,可提升长度3.5m,总体长度12.4m。2.1.4ue6eaue6f7in自动套管(1)最大提升力可达780kN;(2)适用于外径244.5mm(9ue6eaue6f7in)套管;(3)能实现不动井口提升井下管柱,建立洗井通道;(4)中心管高强镀铬保护,可防止腐蚀和密封失效;(5)具备全程传递扭矩功能。2.2单通道环形预防2.2.1结构环空防返吐单流阀结构见图3。2.2.2桥式通道环空防返吐单流阀采用单流阀的设计原理:注水作业时,大小油管环空之间的液体通过桥式通道,达到一定压力时,在压差作用下推动阀杆向下运动,压缩弹簧,从而打开环空注水通道;当注水停止时,在地层压力和弹簧力作用下,阀杆向上运动,关闭注水通道,防止液体返出。2.2.3ue54f145.3最大外径200mm,最小内通径76mm,长度788mm,环空过流当径57.5mm,工具耐压21MPa,阀杆开启压力0.4MPa,内螺纹为ue54f88.9mmTBGBox×ue54f88.9mmTBGBox,外螺纹为ue54f177.8mmLCSGPin×ue54f177.8mmLCSGBox。2.2.4mm套管密封(1)适用于ue54f244.5mm套管;(2)采用金属对金属的锥面密封,可保证密封的可靠性;(3)实现环空注入通道的单向性,可防止井喷。3井压及注意事项海上同心多管分注洗井防溢流工艺技术于2014年5月首次成功应用于绥中X24井。该井为定向井,井筒规格ue54f244.48mm,最大井斜25.93°,造斜深度240m,人工井底1869m。目前产液180m3/d,产油36m3/d,含水质量分数80%。经研究,X24井100m内无断层。因此,对该井进行静压测试,下入冲洗管柱进行冲洗,冲洗至油层底部,将油井转为注水井,进行分层注水。该井分上、中、下3层注水,实施大小油管环空注上层,内层管柱注中层,油套环空注下层方案。其中,提升装置与ue54f114.3mmNU油管连接,内层管连接的ue54f82.6mm插入密封与外层管柱的ue54f82.6mm插入密封筒的上端密封配合。当需要对井下管柱进行洗井作业时,通过提升管线控制提升装置实现提升装置下部的ue54f114.3mmNU外层管柱上移,ue54f73.0mmNU内层管不动。该井投产一段时间后,出现注入压力升高,经分析为井下出现堵塞,对该井进行洗井作业。经作业后,日注入量明显上升,注入压力略有下降,效果十分明显(见表1)。实践表明,实施措施后,该井分层配注效果良好,在地面实现精确控制各层流量的同时有效解决了因无法洗井管柱拔不动、注水压力上升等问题。4多管提升装置(1)海上同心多管分注洗井防溢流工艺技术可实现地面直接调节各层注入量,精确控制各层注水量,有效解决大斜度井无法钢丝作业的分注问题;可实现多通道精确注水,