分注分采井下工具及配套工艺技术探究

摘 要：针对油层动用程度低，部分油层未动用是蒸汽吞吐阶段主要问题，研制开发了分注分采系列工艺技术，通过该系列技术的实施来改进注汽井的注汽方式，调整吸汽剖面，改善注汽效果。该系列技术适用于油层渗透率错综复杂且符合射孔完井、油层井段固井质量合格、套管无重大变形、吸汽剖面资料比较明显的油井。并根据各油层或各组油层的不同特性进行配汽，同时也就大大平衡了油层纵向吸汽不均的矛盾。

关键词：分注分采井下; 配套工艺

中图分类号：TD214+.4文献标识码：A

1 稠油注蒸汽开采配套工具研究

1.1 注蒸汽封隔器

1.1.1 K331热采封隔器。K331热采封隔器是一种靠注汽温度座封的自封式热采封隔器。注汽结束温度下降后，上提管柱自动解封。目前已形成适用于各种常规套管井的系列工具，主要用于稠油蒸汽吞吐井中的稠油注蒸汽工艺。

封隔器密封腔内灌入膨胀药剂，当温度升高时，膨胀药剂涨开膨胀筒及胶筒，实现密封。其结构如图所示：

1.1.2 Y331热力式封隔器。Y331热力式封隔器主要是用于分层注蒸汽井的一种封隔器。该封隔器是通过热力使化学药剂膨胀推动液缸压缩密封件使封隔器密封。注汽结束温度下降后，上提管柱自动解封。目前已形成适用于各种常规套管井的系列工具，其结构如图所示：

1.1.3 QK361多级长效汽驱密封器。QK361多级长效汽驱密封器适用于蒸汽驱及SAGD间歇注汽井，可以长期注入蒸汽的一种封隔器。多级长效汽驱密封器在结构上主要由中心管、多级膨胀腔、液体扩张剂、支撑隔环等四部分组成。该密封器采用多腔体密封，同时支撑环在高温和挤压作用下变形，加强了多级长效密封器的密封效果和使用寿命。采取上提泄压的方式解封，减少解封负荷。该密封器由于采用全金属密封，并采用独特的软金属密封填充，因此密封效果更好更长效。

1.2 注汽控制装置配套工具研究

辽河稠油大多为互层状油藏，针对这类油藏常采用分层配注汽的办法来提高油藏的动用程度。在分层配注汽过程中需要应用注汽控制装置来控制各层的配注汽量。针对不同注蒸汽技术研发了四种注汽控制装置。

1.2.1 分层定量注汽阀。在分层定量注汽工艺中，需要先对一部分单元强制注汽，达到注汽量后封闭该注汽单元，改注另一单元。由于各注汽单元的注汽量是固定的，不需要通过机械的或孔道的大小去控制或调整，理论上注汽量不存在误差，因此称其为分层定量注汽。在这一过程中分层定量注汽阀起到控制蒸汽流向的作用。注汽阀的原始状态为一个流道开启，另一个流道关闭。在需要改变注汽流道时，投入钢球堵住原开启流道，在蒸汽压力的作用下滑套被启动，打开原关闭流道。目前已形成适用于各种常规套管井的系列工具。

2 稠油注蒸汽开采配套技术研究

2.1 蒸汽吞吐注蒸汽开采配套技术研究

2.1.1 分层配汽工艺技术：（1）概况。针对油层动用程度低，部分油层未动用是蒸汽吞吐阶段主要问题，研制开发了分层配注汽工艺技术，通过该项技术的实施来改进注汽井的注汽方式，调整吸汽剖面，改善注汽效果。分层配汽技术适用于油层渗透率错综复杂且符合射孔完井、油层井段固井质量合格、套管无重大变形、吸汽剖面资料比较明显的油井。在同一井段内将油层分成二至三个以上的油层单元，一次注汽中同时对其进行分层配汽，并根据各油层或各组油层的不同特性进行定量配汽。这样就实现了细分层注汽的目的，同时也就大大平衡了油层纵向吸汽不均的矛盾。（２）技术原理。分层配汽技术根据油层井段内各小层的物性数据、传热特性、管柱的结构尺寸以及配汽参数，利用分层配汽计算软件优化设计各油层合理的蒸汽注入量，并设计相应油层的配汽器，依靠配汽嘴的大小来调解各油层的蒸汽分配量，它与分注封隔器一起构成分注管柱，按油层的实际动用情况定量配汽，使高渗透层的吸汽量受到有效、定量的限制，中、低渗透层的吸汽量得到定量的分配，这就大大平衡了油层纵向吸汽不均的矛盾，提高了油层的动用程度。该技术实现一次注汽过程同时对两个或两个以上的油层单元进行注汽，消除了各油层单元的焖井时间差问题。（３）技术特点：a. Y331热力式封隔器在注汽温度压力（温度不小于230℃）条件下，利用蒸汽的热能自动座封。该封隔器整体上采用无卡瓦无级压缩型式，同时具有体积小，重量轻，操作简单的特点。当温度降至封隔器工作温度以下时，解封机构运动，完成解封动作，上提注汽管柱即可。b. 在配汽器中设计均匀配汽结构，包括对翼形涡流混流器和气动式喷管。使流经配汽器的汽液混合物，依靠压力梯度的改变，调整汽、液分布，使汽液两相均匀混合注入地层，提高了注入油层的蒸汽质量。c. 分注管柱耐温350℃，耐压17Mpa,不动管柱有效期达到半年。（４）应用情况及效果评价。该技术在辽河油田的欢采、特油公司、金马油田等地应用100余井次，施工成功率98%，有效率98%，增油1.5万吨。采用分层配注汽工艺技术后，一次注汽管柱可以同时配注多个油层，节省了作业费用；层间差异造成的油井纵向吸汽不均的现象得到明显的改善，增加了油层的动用程度，提高了油井的产能，使稠油油藏的注汽开发方案更趋于合理。对于多层稠油油藏中的蒸汽吞吐开采，提高了稠油井的蒸汽吞吐效果和油藏的阶段采收率。

2.1.2 分层定量注汽工艺技术：（1）概况。分层定量注汽工艺的特点是强制注汽，先注一部分单元，达到注汽量后封闭原注汽单元，改注另一单元。由于各注汽单元的注汽量是固定的，不需要通过机械的或孔道的大小去控制或调整，理论上注汽量不存在误差，因此称其为分层定量注汽。（2）技术原理。该工艺管柱适用于经多轮注汽后开发层系需要调整为由上到下或由下到上的调补层井以及具有正韵律油藏条件（即高渗透率段位于油层底部，经多轮吞吐后，下部动用程度远远好于上部，进一步开发的重点为上部油层）的油井。分层定量注汽管柱是通过分注阀先注一个单元，达到注汽量后再投球封闭该注汽通道，注另一个单元。由于该工艺方式各注汽单元的注汽量是固定的，不需要通过机械的或孔道的大小去控制或调整，理论上注汽量不存在误差，因此称其为分层定量注汽。该工艺的工艺管柱包括分层定量注汽I 型管柱和分层定量注汽II型管柱两种。分层定量注汽工艺技术主要适用于如下地质条件：a.调补层井：从开发的角度来说，开发层位的选择原则是由下到上，因此调补层位（即主力层位）多位于上部注汽单元。b.正韵律的油藏条件：即高渗透率段位于油层底部，经多轮吞吐后，下部动用程度远远好于上部，进一步开发的重点为上部油层。定量注汽II型是针对主力油层位于上部的油藏条件而设计的，其目的是合理调整上、下注汽单元的注汽时序及焖井时间，达到最理想的分注效果。定量注汽I型与II型所适应的油藏条件相反，它们的配套使用对于调整稠油开采中后期层间矛盾，充分利用注入蒸汽的热能，改善吸汽剖面，最终提高油藏动用程度发挥了作用。（３）技术特点。分层定量注汽I型管柱是针对主力油层位于下部的油藏条件而设计的，其目的是合理调整上、下注汽单元的注汽时序及焖井时间，达到最理想的分注效果。分层定量注汽II型管柱与分层定量注汽I型管柱所适应的油藏条件相反，II型管柱适用于主力油层位于上部的油藏。分层定量注汽I型管柱与分层定量注汽II型管柱的配套使用对于调整稠油开采中后期层间矛盾，充分利用注入蒸汽的热能，改善吸汽剖面，最终提高油藏动用程度发挥了作用。该管柱的优点在于结构简单，上、下阀间的关闭、开启同步进行，施工简单，投球时不用停注。封隔器密封可靠，解封容易。（４）应用情况及效果评价。目前该技术在辽河油田累计现场实施1000余井次，增油10万余吨，施工成功率达到100%，取得了很好的经济效益。从现场应用情况来看，封隔器密封后，套管不起压，解封顺利，没有任何卡井情况发生。上、下分层注汽阀启动正常，实现了选注上、后注下的工艺过程，可靠性强，可以对适应这种工艺条件的分注井推广应用。

结论

该系列技术在辽河油田的欢采、特油公司、金马油田等地应用100余井次，施工成功率98%，有效率98%。采用分注分采工艺技术后，一次注汽管柱可以同时配注多个油层，节省了作业费用；层间差异造成的油井纵向吸汽不均的现象得到明显的改善，增加了油层的动用程度，提高了油井的产能，使稠油油藏的注汽开发方案更趋于合理。对于多层稠油油藏中的蒸汽吞吐开采，提高了稠油井的蒸汽吞吐效果和油藏的阶段采收率。

参考文献

[1]王家宏.中国水平井技术应用评价及实例分析[M].北京：石油工业出版社，2002.

[2]万仁溥.采油工程手册[M].北京：石油工业出版社，2000.8.

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