各种分层注水管柱的作用和特点

液控封隔器同心双管分层注水工艺管柱的研究及应用X周洪军1,李积祥1,杨海龙2(1.中石化胜利油田有限公司桩西采油厂;2.延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂原油集输站) 摘　要:胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,井深结构(井斜和方位角)的影响,目前的分注管柱难以满足该油藏分层注水的要求。

因此,开发研制了新型液控封隔器同心双管分注管柱,解决了水井分注难题。

该管柱施工成功率高100%、层段注水有合格率高、分层可靠性高、洗井方便,控制操作简便的优点。

关键词:液控封隔器;分层注水;同心双管1　前言胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏有Ng1、Ng2、N g3、Ng4等多套开发层系,由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,难以用一套井网注水开发,因此对该类油藏的开发必须分层注水开采。

目前在该区块的分注管柱主要有:空心分层注水管柱、偏心分层注水管柱、斜井集成分层注水管柱。

但是由于井斜和方位角的影响,使得斜井集成分注管柱在投捞和测试、测调带来了很大的难度,甚至无法投捞、测试和测调,同时由于水质等因素的容易堵塞水嘴,无法保证该区块正常注水。

因此我们研究了液控封隔器同心双管分层注水管柱,该管柱可以使各层的实际注入量由地面控制和计量、配注精确、后期管理简单,同时实现了地面验封,对水质的适应性也比较好,不存在堵塞水嘴现象,有效的解决了该区块油藏大斜度分层注水的难题。

2　管柱工作原理、结构、技术指标2.1　管柱结构液控封隔器同心双管分层注水工艺采用液控封隔器(保护套管封隔器和分层封隔器)、外管、内管三大部分组成(见图1),无配水器,其中液控封隔器是用一根1/4寸控制管线来坐封和解封,只要控制压力保持稳定,井下无液压泄漏,在地面即可观察到井下封隔器的密封情况;278寸油管和1.9寸油管分别由两套套管四通悬挂,使每个油层均有单独的注水通道,互不影响。

分层注水是指在注水井中下入封隔器，把差异较大的油层分隔开，再用配水器进行分层配水，使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油层注水得到加强，使各类油层都能发挥作用的一种注水方式。

在进行非均质多油层开采中，为加强中、低渗透层，并控制高渗透层注水,按配注要求,在注水井中实现分层控制注入的注水方式，现已成为解决油田开发过程中层间矛盾，维持油田长期稳产、高产，提高采收率的重要手段。

油田开发初期的注水工作，由于基本上是按不同性质油层的自然吸水能力进行笼统合注，致使不同渗透率的油层吸水量相差几倍到几十倍，造成注入水单层突进和平面指进。

针对这种情况，应用了分层注水工艺技术，通过对高渗透层控制注水，对低渗透层加强注水，有效的控制了油层压力，并在一定程度上控制了油田含水上升过快的局面。

随着油田进入中高含水期开发，通过不断加强分层注水，把地层压力始终控制在原始地层压力附近，保证了油井有足够的生产压差和旺盛的产液能力。

关于油田细分层注水的研究与探讨摘要：随着科技的发展，油田开发技术的不断深入,许多新的技术应用于油田的开采开发中。

油田细分层注水作为油田开发技术之一，它有助于解决油田的开采工作的部分难题，保障其开采开发的效率与效益。

本文将从细分层注水的现状与问题、细分层注水的作用和效果、主要方式、细分层注水在实际中的应用做以分析，旨在提高油田的开发水平，挖掘油田细分注水的潜力,改善油田开采效果，为油田高产、稳产和提高采收率服务。

关键词：细分层注水注水工艺配水管柱水嘴封隔器一、简析油田细分层注水的现状与问题油田注水，即把水通过注水井注入油层，以补充和保持油层压力的手段或方法。

而细分注水则是控制无效注水、提高储层动用程度的一项有效措施。

近几年由于实施细分注水注水技术，在完井前，根据测得的井口注水压力与流量数据即可设计水嘴尺寸。

完井时，在地面组装好带相应尺寸水嘴的配水器，直接完井注水。

如大庆油田、青海油田的开发效率和油田的开发质量因使用了细分层注水均有所提高。

面临的潜在的问题：1.受纵向非均质性的影响,各小层吸水状况存在较大差异,层间矛盾和平面矛盾不断加大,油田总体上厚层动用好,薄层动用差等问题。

2.由于各油田的储层特征不同，薄隔层、薄夹层的现象普遍存在。

由于埋藏深层段长,,低孔、低渗等造成了含水量和注水压力上升，层间差异和套管变形井递增等一系列问题影响常规分层注水工艺的实施。

3.高含水期后,层间干扰加剧,动用程度变差,高含水井层逐年增多,层间矛盾和平面矛盾突出，形成注采低效循环问题。

4.油田在开发过程中随时间增长油层能量不断消耗，有层压力递减，虽油层粘度的出现产量减少、死油采不出甚至造成停喷停产等问题。

二、简析油田细分层注水的特点和效果1.油田细分层注水在检查管柱和封隔器的密封性的过程中，具有作业管柱的自检功能特点。

在检查管柱的密封性时，正常注水情况下，只需将配水芯子两层都装上死嘴从井口投入，观察配水间套管不返水时流量变化，无流量说明管柱密封。

分层注水管柱技术分析崔江花【摘要】目前,江汉油田使用过的分层注水工艺管柱主要有油套保护分层注水管柱、锚定式分层注水管柱、高压注水管柱一和高压注水管柱二.这四种注水管柱在现场使用中常常会出现套管压力上升、油压波动大而套压波动小、油压套压同时波动大、起管柱困难和注入压力长期上升等问题.通过分析,注水压力、压力波动、层间压差、温度变化这4个因素是对注水管柱造成不利影响的主要因素.经研究,在注水层上部使用顶级封隔器的分层注水管柱,大多数情况下,压力变化所产生的总体作用力是向上的,即对管柱是上项力;分层注水管柱的受力是不平衡的,而且在各种效应的共同作用下,管柱一定会发生蠕动和变形,所以需要对管柱进行锚定,以保持管柱的总体受力平衡.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2014(027)004【总页数】3页(P62-64)【关键词】分层注水管柱;注水压力;压力波动;层间压差;温度变化【作者】崔江花【作者单位】中国石化江汉油田分公司江汉采油厂,湖北潜江433123【正文语种】中文【中图分类】TE934+.1江汉油田自进入注水开发以来，其注水管柱主要使用的是偏心式井下分层注水工艺管柱。

该种工艺管柱在国内各油田使用量最大，配套工具最全，配套工艺最系统全面。

偏心式分层注水管柱一般由可反洗井的Y341型等封隔器、偏心配水器、底部循环凡尔（或球座）等组成，再配以钢丝投捞及测试工艺。

对于普通注水井，由于注入压力通常不是很高，且压力波动也比较小，因此管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应等也都比较小，一般不会使管柱产生大的变形，所以对管柱和井下工具的要求不高，管柱的结构比较简单可靠，使用中问题少。

对于高温、高压注水井，管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应都会使管柱变形，从而使封隔器发生位移，导致封隔器封隔失效，所以，必须对管柱进行锚定。

为了消除锚定后的管柱因上述效应引起的内应力，有时还需在管柱锚定位置的上方使用管柱补偿装置。

分层注水管柱技术分析及现场应用摘要本文通过常规分注管柱技术现状调查与力学分析,针对分注管柱寿命短的问题,研究制定了几种完善分注技术的方案。

通过试验取得了一定的效果及认识。

关键词分层注水;锚定;悬挂式;注水井0 引言现河庄油田分层注水井多采用悬挂式管柱技术。

管柱主要由Y341封隔器和空心配水器以及底筛堵组成。

因未采取有效的防蠕动措施,在注水过程中封隔器短期密封失效的情况十分普遍。

2006年常规Y341悬挂式分层注水技术使用45井次,针对上部停注层或套管漏失井实施卡封分层27井次,有效率仅48%。

1 常规分注管柱技术分析及管柱配套模式的确定常规分注管柱力学分析:理论研究表明,注水管柱的蠕动距离主要与油管长度、注水压力等因素相关。

分层注水井层位一般在1 800~3 300m,注水压力在5~40MPa范围。

管柱结构以一级两段和两级三段为主。

结合现场分注井的具体情况进行了分类研究。

以一级两段分注井为例,就不同配注性质的注水管柱(封上注下、封下注上、两层均注)在座封过程、注水过程、测试过程中的受力状况及长度变化进行了计算。

计算的理论依据为:注水过程中温度、压力的变化会产生四种基本效应,即温度效应、活塞效应、螺旋弯曲效应及鼓胀效应。

对于封上注下的井,随着注水压力和管柱深度的增加,分注管柱受到的上顶力由22 134N增加到221 340N,管柱纵向缩短距离由0.30m增加到5.41m。

对于两层均注井注水过程中管柱基本不发生蠕动,当投球测试(或在线验封)时,封隔器管柱出现受力不平衡情况,管柱将伸长0.29~1.62m。

温度变化主要表现为温度降低,当温度下降范围在20~50℃时,油管缩短0.768~1.92m。

2 分层注水管柱技术的试验应用2.1 锚定补偿式管柱技术2.1.1 管柱结构及工作原理主要由补偿器、Y341封隔器、水力锚、水力卡瓦等组成,工作压力≤35MPa。

Y341高压注水封隔器为核心部件,其中补偿器、水力锚、支撑卡瓦3种工具组成了管柱的锚定补偿机构,可有效减少或消除温度、压力效应引起的管柱蠕动,改善封隔器的工作条件,延长分层卡封管柱的工作寿命。

第二节分层注水管柱分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。

分层注水的实质是在注水井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口保持同一压力的情况下，加强对中低渗透层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水单层突进，实现均匀推进，提高油田的采收率。

我国油田大规模应用的分层配水管柱有同心式和偏心式两种。

前者可用于注水层段划分较少较粗的油田开发初期，后者适用于注水层段划分较多较细的中、高含水期。

此外，还有用于套管变形井的小直径分层配水管柱。

一、固定配水管柱（1）结构由扩张型封隔器及配水器等构成。

（2）技术要求各级配水器（节流器）的起开压力必需大于 0.7Mpa，以保证封隔器的坐封。

（3）存在的问题更换水嘴时必须起管柱。

二、活动配水管柱（1）结构由扩张式封隔器及空心配水器等构成。

（2）技术要求各级空心配水器的芯子直径是由上而下从大到小，故应从下而上逐级投送，由上而下逐级打捞。

（3）存在问题受内通径的限制。

一般三级，最多五级。

三、偏心配水管柱这套管柱的主要特点是，应用偏心配水器能实现多级细分配水，一般可分 4～6 个层段，最高可分 11 个层段；可实现不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层测试，能大幅度降低注水井调整和测试作业工作量。

而且测任意层段注水量时，不影响其它层段注水。

1、偏心配水管柱（I）（1）结构由偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。

（2）技术要求①筛管应下在油层以下 10m 左右。

②封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。

③各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，以免数据混乱，资料不清。

2、偏心配水管柱（II）（1）结构主要由扩张式封隔器和偏心配水器等构成。

（2）技术要求①各级配水器的水嘴压力损失必须大于 0.7Mpa，以保证封隔器坐封。

②各级配水器的堵塞器编号不能搞错。

（3）存在问题：扩张式封隔器的胶筒不能适应深井高温要求。

四、桥式偏心注水管柱（1）结构由桥式偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。