长寿命分层注水管柱
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分注井封失效存在问题及对策摘要:随着油田开发进入后期,细分注水在开发中显得越来越重要,注水分注率比例逐年增加。
确保封隔器稳定工作、延长封隔器有效期,是注水管理的首要任务。
当注水井因套管腐蚀变形,封隔器坐封环境变差,或注水管柱因洗井、测试、管线穿孔、停开井出现压力波动等情况时,容易引发封隔器失效,影响注水开发效果。
油田经过多年的开发,井下套管长期服役,出现破漏、变形情况日益增多,常规工具密封不严,锚定力过大,管柱解封困难,制约着注水井寿命。
通过对分注井封失效原因分析及对策研究,优化工艺管柱,取得了较好的效果。
关键词:注水,压力波动,封隔器失效一、存在的问题分析(一)注水压力高、压力不稳定,导致胶筒密封失效统计某油组的39口换封水井,平均注水压力达到28MPa,受到高压影响,出现封隔器有效期较短的问题。
封隔器有效期一年以内的井有8口,1-2年9口,2-3年10口,大于3年只有13口。
注水压力高,影响了注水管柱的有效期。
(二)管柱蠕动,导致胶筒密封失效当注水井因停注、测试或压力波动时,管柱受力状况发生变化,导致管柱蠕动,进而带动封隔器胶筒蠕动,直至封隔器失效。
该因素为引起封失效的主要因素。
(三)胶筒性能低,导致胶筒密封失效封隔器胶筒一般由弹性复合材料制备而成,压缩式封隔器胶筒是用的最普遍的一种。
封隔器胶筒作为封隔器的关键的弹性密封部件,其质量的好坏直接影响井下工具性能的高低,影响到措施的成败。
封隔器胶筒的使用工况是非常复杂和苛刻的:高温、高压、处于油水介质中,同时还受到硫化氢、酸等侵蚀,在这样的环境中,弹性体复合材料将会发生膨胀、老化等现象,致使材料硬度上升、强度下降、抗裂口增长能力降低,拉伸强度和伸长强度下降,导致封隔器胶筒密封件不耐高压失效。
(四)应力集中,导致胶筒密封失效胶筒在轴向压缩力作用下,当载荷大于50kN时,胶筒的工作面完全和套管壁相接触轴向压缩量达到了最大值,产生约束变形,肩部形成应力集中,没有肩部保护的情况极易产生破损失效。
注水井管理及考核办法总则随着油田不断深入开发,全厂职工应该清醒认识到注水是原油生产的动力,只有注够水、注好水,才能保证原油生产的平稳性、持久性。
原则上全厂注水系统的管理归注水项目组负责,为了明确责任,保证注水工作的正常稳定开展,特制定本规定与考核办法,本文自下发之日起执行,相关单位若有异议请立即与注水项目组联系。
1. 全厂注水井管理规定与考核办法1.1所有注水井必须严格按开发部门下达的配注量执行(分注井参阅分层注水井管理规定与考核办法),对不易控制的井,浮动不能超过上限的10%。
1.2注水出现不正常时,当班人员须分析原因并上报队部技术员,共同把问题落实清楚,要求两天内整改;对自己无法解决的问题,必须报注水项目组,由注水项目组协调解决。
1.3值班人员认真做好注水井的巡回检查,取全取准注水井资料,包括泵压、油压、套压、注水方式、水嘴规格、实际生产时间、注水量、洗井情况。
巡查过程中发现不正常应及时上报队部和注水项目组,做到当天发现问题当天解决。
1.4各采油区队必须做到全天平稳注水,不能忽大忽小,特别是调节阀或闸门控制的注水井。
1.5,注水井洗井周期为45天,各采油区队必须制定详细的月度及周洗井计划,严格按运行表时间洗井。
对吸水下降的井应及时加洗,对不能正常洗井的井要报技术单位,并说明详细原因。
洗井按注水井洗井标准执行。
1.6除注水井正常维护洗井外,停注24小时以上的井开注前必须洗井。
1.7对作业完的注水井或根据生产需要需洗井的注水井由技术单位以通知单的形式发给采油区队,采油区队接到通知单后按要求洗井。
1.8洗井前必须检查配水间、井口是否装有水嘴,若装有水嘴须取掉,若有调节阀或阀门控制洗井时需开至最大。
1.9注水井洗井时全部采用大排量反洗方式,要求如下:E31油藏≥80方洗至进出口水质一致为合格N1-N21油藏≥60方洗至进出口水质一致为合格花土沟油田≥40方洗至进出口水质一致为合格油砂山油田≥20方洗至进出口水质一致为合格1.10月底必须把本月洗井情况以报表形式报给注水项目组,要求写明井号、洗井日期、洗井方式、洗井量、洗井瞬时流量、洗井前后注水量、备注(特殊情况说明)。
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。