油井找水與選層開采一體化技術(shù)

油井 找 水 與 選 層 開采 一 體 化 技術(shù) 武漢 奧 賽 特 石 油 技 術(shù) 開 發(fā) 有 限 公 司 二 00 七年五月 1 油井 找 水 與 選 層 開采 一 體 化 技術(shù) 繼兵 一、 問題的提出 隨著油田的不斷開采，在注水開發(fā)的中、后期，層間矛盾日益突出。為了解決這一矛盾，一般采用分層開采。其實(shí)施有兩種方法，一是作業(yè)施工法。采用封隔器堵水，進(jìn)行層位調(diào)整作業(yè)。該工藝不僅施工成本 高，而且關(guān)井會(huì)對(duì)油井生產(chǎn)造成影響。二是液壓調(diào)控法。該方法是通過地面泵壓開關(guān)井下工具，打開或關(guān)閉油層，只能適應(yīng)兩個(gè)油層的開與關(guān)，換層少，不能任意換層，并且作業(yè)施工成功率不高。 為此，我們研制了一種油井找水與選層開采一體化技術(shù) （ ，它通過下入開關(guān)控制儀，打開對(duì)接爪，上提電纜，打開或關(guān)閉井下管柱的滑套開關(guān)器，實(shí)現(xiàn)任意層開采與封堵。達(dá)到一次性下入生產(chǎn)管柱后，不停產(chǎn) 、不動(dòng)生產(chǎn)管柱，完成油井找水、堵水及任意調(diào)層生產(chǎn)的目的。該方法施工簡(jiǎn)單，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，不污染環(huán)境。此技術(shù)特別適用含水高、且出水層位不明確的油井。 油井 找水和選層開采一體化 ( 術(shù) 是針對(duì)含水 油井 尋找水淹層和進(jìn)行選擇性開采的需要 而研制的。 二、 術(shù) 管柱結(jié)構(gòu)及工作原理 1、管柱結(jié)構(gòu)： 該工藝技術(shù)為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，由帶有滑套開關(guān)的堵水管柱和電動(dòng)開關(guān)儀兩部分組成，管柱圖如下圖所示。堵水管柱由丟手接頭、支撐器、堵水封隔器、定深裝置總成、滑套開關(guān)器、座封滑套等井下工具組成。電動(dòng)開關(guān)儀主要 由電動(dòng)開關(guān)控制器、磁性定位器組成。 2、工作原理： 根據(jù)施工設(shè)計(jì)配好管柱并下到井下設(shè)計(jì)位置，利用堵水封隔器將各層段卡開，在每一層段的管柱上帶有滑套開關(guān)器，油管內(nèi)加液壓先坐封封隔器，然后向油管內(nèi)投入 球，蹩壓實(shí)現(xiàn)管柱丟手，下入泵抽管柱，裝好偏心井口。通過偏心井口由電纜下入電動(dòng)開關(guān)儀至相應(yīng)層段的滑套開關(guān)器中，通過電動(dòng)開關(guān)控制器對(duì)接爪與滑套開關(guān)器內(nèi)的上或下彈簧爪相配合，上提電纜，完成滑套開關(guān)器的打開或關(guān)閉動(dòng)作，進(jìn)而找 2 圖 1 術(shù) 分層采油管柱圖 出油層，封堵水層，達(dá)到分采目的。當(dāng)生產(chǎn)一段 時(shí)間以后，如果采出液含水較高，就需要進(jìn)行調(diào)層開采。該管柱可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井在正常泵抽條件下的任意堵水層段的調(diào)整，能夠不動(dòng)生產(chǎn)管柱隨意進(jìn)行找水、堵水及換層生產(chǎn)，開關(guān)器開關(guān)靈活，操作簡(jiǎn)便可靠，能滿足目前分層采油的需要。 三、 術(shù) 主要技術(shù)指標(biāo) 1、井下管柱主要技術(shù)指標(biāo)：工作溫度： 150；工作壓力： 35隔器座封壓力：15封載荷： 20撐器支撐力 30管柱丟手壓力 8手后不動(dòng)生產(chǎn)管柱可任意換層生產(chǎn)。 2、接箍檢測(cè)電路主要技術(shù)指標(biāo)：工作電壓 18 25V；井下電機(jī)正向開啟及工作電壓 70 75V；井下電機(jī)反向工作電壓 70 75V。 3、滑套開關(guān)器主要技術(shù)指標(biāo)：最大外徑 114100小內(nèi)通徑 29長(zhǎng) 1310作溫度 120，工作壓力 30 打開力 內(nèi)，關(guān)閉力 內(nèi)，進(jìn)油孔徑 252，兩端連接螺紋 27/8 4、電動(dòng)開關(guān)控制器耐溫 150，耐壓 35形尺寸 25 1700量 3 其對(duì)接爪撐開外徑 全銷剪斷力： 10 5、儀器在 井下滑套開關(guān)器內(nèi)定位精度 四、 術(shù) 主要 井下工具及電動(dòng)開關(guān)控制儀的結(jié)構(gòu)和工作原理 1、 堵水封隔器： 主要由以下幾部分組成： 密封部分：采用壓縮式高溫膠筒。 鎖緊部分：采用外螺紋開口鎖環(huán)結(jié)構(gòu)。 坐封部分：采用雙級(jí)活塞腔低壓坐封。 防中途坐封部分：采用銷釘鎖定，確保封隔器下井不中途坐封。 平衡部分：采用兩級(jí)平衡活塞，可平衡封隔器承受上壓時(shí)產(chǎn)生的解封負(fù)荷。 上提解封部分：采用上提管柱剪斷解封銷釘。 其工作原理如下： 坐封：從中心管加液壓，液力經(jīng)中心管出液孔傳入活塞室，推動(dòng)坐封活塞上行， 隨著泵壓上升，坐封銷釘被剪斷，開始?jí)嚎s膠筒，同時(shí)鎖環(huán)入卡。當(dāng)泵壓達(dá)到額定坐封壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)坐封并鎖緊。 承上壓：封隔器膠筒承受向下的解封負(fù)荷的同時(shí)，液壓對(duì)兩級(jí)平衡活塞產(chǎn)生向上的作用力，可平衡解封負(fù)荷，阻止下膠筒座下行，封隔器膠筒不能克服鎖緊力，不會(huì)反彈而保持密封狀態(tài)。 承下壓：下壓對(duì)封隔器膠筒施加向上的作用力，與坐封方向相同，對(duì)下膠筒座的作用力上下相等，封隔器膠筒不能克服鎖緊力，不會(huì)反彈而保持密封狀態(tài)。 2、井下滑套開關(guān)器： 主要由上接頭、外套、內(nèi)套、滑套、彈簧爪、上下限位體及下接頭等組成，在外套和內(nèi)套之間有上 下連通的過液通道。其工作原理是在地面上提電纜利用電動(dòng)開關(guān)控制器提拉滑套實(shí)現(xiàn)滑套開關(guān)器的打開，提拉彈簧爪實(shí)現(xiàn)滑套開關(guān)器的關(guān)閉。此種特殊結(jié)構(gòu)保證了滑套開關(guān)器開關(guān)的靈活可靠。 3、井下支撐器： 主要由上接頭、中心管、連接套、錐體、彈簧片、外套、限位環(huán)、平衡活塞及下接頭等組成。其工作原理是來自中心管的液壓，經(jīng)過中心管上的孔推動(dòng)活塞錐體，剪斷銷釘，活塞錐體下行，撐開彈簧片。 4、定深裝置： 主要由定深主體、襯套、連接頭等組成。其工作原理是定深裝置內(nèi)有三個(gè)內(nèi)凹處，通過接箍定位器探測(cè)定深裝置可精確定深。在接箍定位器下行探測(cè)到 定深裝置的三個(gè)凹處后，再上提儀器，當(dāng)?shù)诙€(gè)（即中間）凹處的接箍定位器信號(hào)（即打開滑套開關(guān)器的定深點(diǎn)）一出現(xiàn)，立即剎住電纜絞車，此時(shí)電動(dòng)開關(guān)控制器的對(duì)接爪恰好停在滑 4 套開關(guān)器的滑套的彈簧爪與下限位體的上端面之間，此時(shí)，撐開對(duì)接爪，上提儀器，電纜張力逐步上升，當(dāng)上升到某一數(shù)值時(shí)又突然下降，同時(shí)測(cè)試電纜車彈簧突然卸載，即可判斷滑套開關(guān)器被拉開，剎住絞車；當(dāng)接箍定位器探測(cè)到定深裝置的最下面的凹處信號(hào)出現(xiàn)后，再下放儀器 12m，儀器對(duì)接爪完全處于滑套開關(guān)器下面，剎住電纜絞車，通電撐開電動(dòng)開關(guān)控制器的對(duì)接爪，上提儀器，當(dāng) 電纜張力顯示突然下降，即可判斷滑套開關(guān)器被關(guān)閉，此時(shí)立即剎住電纜絞車。 5、電動(dòng)開關(guān)控制儀： 主要 由電纜頭、接箍定位器、電動(dòng)開關(guān)控制器、導(dǎo)錐等組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2。 電纜頭與儀器連接，用于懸掛儀器下井。接箍定位器在地面儀表供電 18 25V 時(shí)工作，用于將電動(dòng) 開關(guān)控制器 精確定位在井下滑套開關(guān)器內(nèi)。 電動(dòng)開關(guān)控制器主要由控制電路、電機(jī)及傳動(dòng)部分、對(duì)接爪、安全銷等組成 ?？刂齐娐酚糜诳刂齐姍C(jī)的啟動(dòng)及旋轉(zhuǎn)方向。地面儀表供電 70 75V 時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，正向旋轉(zhuǎn)，撐開對(duì)接爪；供電 70 75V 時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，收回對(duì)接爪。電機(jī)及傳動(dòng)部分用于撐開和收回對(duì)接爪。對(duì)接爪用于與井下滑套開關(guān)器上的彈簧爪配接，通過上提電纜來打開或關(guān)閉井下滑套開關(guān)器。 安全銷的作用：在出現(xiàn)意外情況，對(duì)接爪未收回，即儀器卡在井下時(shí)，可上提電纜拔斷安全銷，使對(duì)接爪落入儀器內(nèi)腔，起出儀器，避免施工事故的發(fā)生 。 其工作原理是將開關(guān)控制儀由油套環(huán)空下入設(shè)計(jì)深度，再根據(jù)定深裝置，通過接箍定位器將儀器精確定位在井下滑套 開關(guān)器內(nèi)。由地面控制電源給電動(dòng)開關(guān)控制器供電， 撐開對(duì)接爪，上提電纜，完成滑套開關(guān)器的打開和關(guān)閉動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)層段的生產(chǎn)和封堵。 五 、 術(shù) 工藝特點(diǎn) 電纜頭 接箍定位器 電機(jī) 圖 2 開關(guān)控制儀結(jié)構(gòu)示意圖 對(duì)接爪 導(dǎo)錐 電動(dòng)開關(guān)控制器 電機(jī)控制電路 5 1、 術(shù) 分層采油管柱可根據(jù)井況和生產(chǎn)要求進(jìn)行任意配置； 2、施工工藝簡(jiǎn)單可靠，可在不停產(chǎn)不動(dòng)管柱的條件下完成井下任意層段的開關(guān)調(diào)整； 3、滑套開關(guān)器可以多級(jí)使用，一次下入電動(dòng)開關(guān)測(cè)試儀即可完成井下任意一級(jí)開關(guān)器的開關(guān)動(dòng)作； 4、此工藝將找水、堵水及堵水層段的調(diào)整有機(jī)地結(jié)合在一起，不僅可以提高找水的準(zhǔn)確性，而且可以降低堵水作業(yè)費(fèi)用，發(fā)揮機(jī)械 堵水的優(yōu)越性，提高經(jīng)濟(jì)效益。 六 、 術(shù) 選井原則 1、 根據(jù)地質(zhì)動(dòng)態(tài)分析，選擇含水上升、產(chǎn)油量下降的高含水井及需要調(diào)層生產(chǎn)的井； 2、 不能用于 斜度大于 13 以上的 斜井及大泵井。 3、不能用于出砂、嚴(yán)重結(jié)垢井。 4、不能用于套管外串槽井。 5、套管完好，不變形。 七 、 術(shù) 操作規(guī)程 （ 1）起出原井內(nèi)管、桿柱。 （ 2）下入 5 1/2管器刮至最下一級(jí)封隔器卡點(diǎn)下 15m，且在封隔器卡點(diǎn)處反復(fù)多刮幾次。 （ 3）起出刮管器，下沖砂管柱探砂面，有砂則沖砂至人工井底，直至返出液干凈無砂為止，若無砂則洗井一周。 （ 4）起出沖砂管柱，按管柱示意圖下入找堵水管柱（ 球隨座封滑套帶入） 。 （ 5）坐封封隔器： 接管線正蹩壓，坐封封隔器，要求穩(wěn)壓 5封完畢后繼續(xù)蹩壓打開 座封滑套。 （ 6） 從油管內(nèi)投入 球 （或球桿） ，正蹩壓 8手并起出丟手管柱 。 （ 7） 用 測(cè)試車通過電纜 下入電動(dòng)開關(guān)控制儀，打開所選生產(chǎn)層的 滑套開關(guān)器 。 （ 8）按分層采油管柱要求 下泵生產(chǎn)（下泵數(shù)據(jù)以工藝室設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，必須使用偏心井口）。生產(chǎn)一段時(shí)間 后，若 需調(diào)層 ，從油套環(huán)空下入電動(dòng)開關(guān)控制儀關(guān)閉原生產(chǎn)層的滑套開關(guān)器，打開 需打 開 層的滑套開關(guān)器進(jìn)行生產(chǎn)。若以后要重新調(diào)層生產(chǎn)，可以同樣方法直接進(jìn)行調(diào)層。 八 、應(yīng)用實(shí)例 目前， 油井 找水和選層開采一體化 （ 術(shù) 已經(jīng)在江漢油田、河南油田 、 中原油田 得到應(yīng)用， 共應(yīng)用 21 口井， 取得了好的降水增油效果。 6 面 1共有兩個(gè)油層， 層 ( 層 (該井產(chǎn)液 82m3/d，含水 98%，含水較高，根據(jù)地質(zhì)部門要求，需要進(jìn)行堵水措施。下入丟手封隔器管柱和抽油管柱， 生產(chǎn) 業(yè)后 正常生產(chǎn) 10 天，該井產(chǎn)液 52m3/d，含水 100%，即 明應(yīng)打開 閉 整油井生產(chǎn)層位。所以，決定下電動(dòng)開關(guān)儀進(jìn)行施工，打開 閉 現(xiàn)場(chǎng)施工步驟如下：用電纜絞車將電動(dòng)開關(guān)儀由油套環(huán)形空間以 1500m/432油層對(duì)應(yīng)滑套開關(guān)器上方，電纜下放速度減至 260m/h，電動(dòng)開關(guān)儀進(jìn)入丟手封隔器管柱內(nèi)。此時(shí)，儀器正向供低電壓，連續(xù)記錄接箍定位曲線，當(dāng)接箍定位曲線出現(xiàn)圖 3 所示曲線時(shí)，說明儀器已通過定位接頭，處于滑套開關(guān)器下方，停止下放儀器。然后以260m/h 速度緩慢上提儀器，當(dāng)接箍定位曲線出現(xiàn)定位接頭的兩個(gè)小信號(hào)時(shí)（見圖 4）， 立即停止上提儀器。給電動(dòng)開關(guān)儀正向供高電壓張開對(duì)接爪，由于開啟滑套開關(guān)器的行程是已知的，因此以260m/h 速度緩慢上提儀器預(yù)定距離，與此同時(shí)，發(fā)現(xiàn)電纜車載荷計(jì)由載荷緩慢上升至約200突然卸載，立即剎住電纜車，說明 給下井儀反向通高電壓，收回儀器對(duì)接爪。然后，將儀器下到 上述方法，緩慢上提儀器，當(dāng)接箍定位曲線出現(xiàn)定 位接頭的三個(gè)小信號(hào)時(shí)（見圖 5），立即停止提升儀器，張開對(duì)接爪，上提儀器預(yù)定距離，關(guān)閉 后，收回儀器對(duì)接爪后起出儀器。 措施后，該井產(chǎn)液為 50m3/d，含水 92%，說明換層堵水成功，達(dá)到了在不停產(chǎn)的條件下，完成分層找水、堵水任務(wù)。 河南油田采油一廠 4002 井堵水施工前，油井產(chǎn)水 120m3/d，幾乎不產(chǎn)油，下入一體化找堵水管柱后，先打開最下面油層生產(chǎn)，油井產(chǎn)液 15m3/d，產(chǎn)油 。 15 天后由油套環(huán)形空間 下儀器 打開 中間 的油層 ，產(chǎn)液幾乎不變。又關(guān)閉 最下面油層生產(chǎn)，油井幾乎不產(chǎn)液 。 1 天 后 又從 油套環(huán)形空間 下儀器 打開最下面油層 ，關(guān)閉中間 油層生產(chǎn) ， 油井總 7 產(chǎn)液 19m3/d，產(chǎn)油則為 ，生產(chǎn)穩(wěn)定。 判斷該井上部產(chǎn)水，中部不產(chǎn)液，下部含油。通過措施 達(dá)到了 清楚 地 認(rèn)識(shí)油層、任意調(diào)層 和 顯 著 的降水增油 效果。 河南油田 井斜 7，井深 1700m。 2005 年 11 月 14 日，從套管內(nèi)下開關(guān)儀，打開上層。生產(chǎn)上層，產(chǎn)液 37m3/d，全水。 11 月 2