井下恒流配水技术研究与应用

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  【摘要】井下恒流配水技术是为了解决分层注水井层间压力差异,无法落实配注方案这一问题而研究的一项实用技术。本文从井下恒流配水技术的工具结构原理、室内试验和矿场试验等方面做出了详细的论述。井下恒流配水技术在矿场实践中实现了分层恒流量注水,解决了油田生产实际问题。
  【关键词】恒流配水 井下工具 压力差异 注水
  吉林油田注水开发效果良好,已三次获得“高效开发油田”殊荣。为了更进一步地发挥注水作用,落实宏观注够、微观注好的注水开发政策,2011-2012年我们对所有分层注水井进行了验封测试、2013年对分层注水工艺技术进行了革命性地改进,分层效果大有改观,工艺分注成功率达到了99.1%。随着分层效果的改观,注水层段间的吸水差异也就显露出来,偏心配水管柱所用的常规偏心配水堵塞器,已经无法调整层段间的压力差异,无法落实地质配注方案,严重影响注水开发效果,也大大增加了投捞、调配工作量。因此,注水井各层段能保持连续恒定注入是“注好水”的关键,是提高测试效率的需要,是油田开发的需要。
  截止到目前就有300余口分注井因层间吸水差异特别大而无法实现每个注水层段都注水;还有10余口分注井全井注水压力仅在3~4MPa以内,有3口井注水压力甚至低于1MPa。为了解决这一问题,2013年立项开展了恒流配水技术研究。
  1 恒流偏心配水堵塞器结构及工作原理
  1.1 工具结构恒流偏心配水堵塞器外形结构同于常规偏心配水堵塞器,保留了在用的偏心配水测试工艺和投捞方式,具有较强的技术配伍性。工具结构见图1-1所示。
  式中:
  μ : 流量系数;
  A : 孔口面积 m2;
  ΔP: 孔口前后压差 MPa;
  ρ: 流体密度 kg/m3。
  对于一定孔径的水嘴,通过水嘴的流量Q只与水嘴两端的压力差ΔP有关。即流量随着压差的改变而改变见图2。由此得出:若使流量Q恒定,只要保证水嘴两端的压差ΔP保持恒定时即可实现。
  2 室内试验情况
  为验证恒流效果,在采油工程研究院检测中心进行了两组室内试验。第一组试验方法为嘴后常压,水嘴为φ3.0mm,嘴前由1.0MPa-8.1MPa注水,恒流效果良好。注水压力在由1.0Mpa升到8.1MPa过程中水量基本恒定,最大流量0.76m3/h 、最小流量0.64m3/ h,平均流量0.68m3/h。第二组试验模拟井下实际情况,即在嘴后有围压的情况进行,试验时嘴后围压恒定在2 MPa左右,水嘴为φ5.0,嘴前由4-6.5MPa打压注水。试验结果表明在注水压力变化的情况下,流量最大变化仅为0.02m3/h,见表1、图3。通过以上两组检测结果认为该配水堵塞器,室内检测具有较为理想的恒流功能。
  2月27日,我们对该井进行了利用井下地层压力反吐的措施处理,并于3月18日~22日对该井做了分层压力测试。根据压力测试结果(128小时Ⅰ~Ⅳ层压力恢复至16.0、16.36、15.85、16.75MPa,认为该井具备使用恒流配水堵塞器的条件。3月24日~26日依配注投送堵塞器,进行测试。测试结果如下表2:
  3.2 西+3-8.2井:
  2月28日开始在该井试验。测试结果如下(表3):
  基本达到了地质开发控制注水目的。
  随后,在5月份对这三口井进行了复测,结果如下表4、表5所示:
  随后,我们在中6-4、中51.2、中60.2等井的个别强吸水层段实验使用了恒流式偏心配水堵塞器。
  5 认识
  (1)恒流式偏心堵塞器确实能够恒定流量,在启动压差以上,提高注水压力,注水量基本不变;
  (2)恒流式偏心堵塞器改进完善后可以在注水压力较低的注水井上使用。提高注水压力,提高注水系统效率;
  (3)恒流式偏堵可以在层间矛盾大的井中的超注层段使用,一方面,可以大大减轻调试工作的劳动强度,有效提高测调试工作效率;另一方面更进一步地平衡层间矛盾,有效地控制强吸水层段,更为全面地实现分注提供了有效手段。
  (4)在材质和加工工艺方面,其主体采用1铬18镍9钛不锈钢材质、主要控制段的柱塞及外筒采用先进的渗氮技术和珩磨技术,其耐腐蚀、耐摩擦性能也优于普通偏心堵塞器。
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