石油开采注水分注工艺技术.ppt
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1、采油工艺研究所采油工艺研究所石油开采注水分注工艺技术石油开采注水分注工艺技术一、分层注水的意义一、分层注水的意义二、分注工艺发展历程二、分注工艺发展历程三、分注工艺介绍三、分注工艺介绍四、分注井管理与考核四、分注井管理与考核五、陇东油田分注工艺发展方向五、陇东油田分注工艺发展方向汇报内容汇报内容 油田注水是开发过程中补充地层能量,提高采收率最油田注水是开发过程中补充地层能量,提高采收率最经济、最有效的方法。采用合注技术虽然可以满足注水保经济、最有效的方法。采用合注技术虽然可以满足注水保持地层压力的工艺要求,但因部分区块、井组油层的非均持地层压力的工艺要求,但因部分区块、井组油层的非均质性较强,
2、笼统注水时出现注入水沿高渗带单层突进,而质性较强,笼统注水时出现注入水沿高渗带单层突进,而低渗、薄差层未能发挥应有的潜力,使层内、层间、平面低渗、薄差层未能发挥应有的潜力,使层内、层间、平面矛盾更为突出。因此,随着油藏精细化管理水平地不断提矛盾更为突出。因此,随着油藏精细化管理水平地不断提高,为满足不同油藏、不同开发层系对能量的需求,采用高,为满足不同油藏、不同开发层系对能量的需求,采用分层注水工艺分层补充地层能量,通过分层注水,一些薄分层注水工艺分层补充地层能量,通过分层注水,一些薄差层、难动用层的能量得到了有效补充,油藏采收率得到差层、难动用层的能量得到了有效补充,油藏采收率得到提高,开发
3、形势日趋好转。提高,开发形势日趋好转。一、分层注水的意义一、分层注水的意义 注水是及时补充地层能量的最经济、最有效注水是及时补充地层能量的最经济、最有效注水是及时补充地层能量的最经济、最有效注水是及时补充地层能量的最经济、最有效的方法,而分层注水又是不同油藏根据开发目的的方法,而分层注水又是不同油藏根据开发目的的方法,而分层注水又是不同油藏根据开发目的的方法,而分层注水又是不同油藏根据开发目的层对能量的需求,进行分层补充,以满足油田开层对能量的需求,进行分层补充,以满足油田开层对能量的需求,进行分层补充,以满足油田开层对能量的需求,进行分层补充,以满足油田开发要求,随着油藏精细化管理技术地不断
4、提高,发要求,随着油藏精细化管理技术地不断提高,发要求,随着油藏精细化管理技术地不断提高,发要求,随着油藏精细化管理技术地不断提高,油田注水工艺技术发展先后经历了四个阶段:笼油田注水工艺技术发展先后经历了四个阶段:笼油田注水工艺技术发展先后经历了四个阶段:笼油田注水工艺技术发展先后经历了四个阶段:笼统注水阶段、同心活动式注水阶段、偏心注水阶统注水阶段、同心活动式注水阶段、偏心注水阶统注水阶段、同心活动式注水阶段、偏心注水阶统注水阶段、同心活动式注水阶段、偏心注水阶段、新型分注阶段。段、新型分注阶段。段、新型分注阶段。段、新型分注阶段。二、分注工艺发展历程二、分注工艺发展历程 注水井井不下任何工
5、具、附件,采用油管尾部注水井井不下任何工具、附件,采用油管尾部带斜尖注水管柱,为满足井下测试技术要求,一般带斜尖注水管柱,为满足井下测试技术要求,一般要求管柱下深超过油层下射孔段要求管柱下深超过油层下射孔段1010米以上。笼统注米以上。笼统注水技术虽然在很大程度上保持了地层压力,但由于水技术虽然在很大程度上保持了地层压力,但由于油层的非均质性,使得层内、层间、平面三大矛盾油层的非均质性,使得层内、层间、平面三大矛盾较为突出,因此该技术主要适合于注水层位单一,较为突出,因此该技术主要适合于注水层位单一,且各小层吸水性差异不大的注水井。且各小层吸水性差异不大的注水井。笼统注水工艺笼统注水工艺 60
6、年代,为解决分层水量控制,大庆油田研制出655同心活动式分层配水器,水嘴装在可以投捞的堵塞器上,堵塞器位于油管中心,堵塞器自上而下逐级缩小,调配水量时只需捞出堵塞器就可更换水嘴,但每捞一级堵塞器,其上部各级堵塞器都必须全部捞出,投捞测试工作量大,且分层测试时各层互相干扰,测试资料准确率低。该技术虽然可通过更换水嘴来控制分层注水量,但无法进行分层压力测试。同心活动式注水工艺同心活动式注水工艺 7070年年代代,随随着着油油田田开开发发规规模模扩扩大大,注注水水井井数数增增多多,为为简简化化分分注注工工艺艺,提提高高分分注注合合格格率率,大大庆庆油油田田研研制制了了656-2656-2偏偏心心式式
7、配配水水器器,该该技技术术是是水水嘴嘴装装在在可可以以投投捞捞的的堵堵塞塞器器上上,堵堵塞塞器器座座在在工工作作筒筒轴轴线线的的一一侧侧,调调配配水水量量时时通通过过配配套套工工具具可可投投捞捞任任意意一一级级堵堵塞塞器器,偏偏心心注注水水工工艺艺不不但但可可以以通通过过投投捞捞器器调调配配分分层层注注水水,而而且且可可进进行行封封隔隔器器验验封封和和分分层层压压力力、流流量量测测试试等等,使使水水井井分分注注技技术术达达到到了了比比较较完完善善的的程程度度,是是目目前前国国内水井分注主导工艺技术内水井分注主导工艺技术。偏心配水工艺偏心配水工艺 9090年年代代,为为适适应应油油田田细细分分层
8、层注注水水的的需需求求,胜胜利利油油田田研研究究出出了了空空心心分分注注工工艺艺、河河南南油油田田研研究究出出了了液液力力投投捞捞分分注注工工艺艺、大大庆庆油油田田研研究究出出同同心心集集成成分分注注工工艺艺,每每种种分分注注工工艺艺各各有有自自己己的的优优缺缺点点。如如空空心心分分注注带带水水嘴嘴座座封封、液液力力投投捞捞分分注注靠靠液液力力反反冲冲进进行行调调试试、同同心心集集成成分分注注具具有有封封隔隔器器与与配配水水器器一一体体化化设设计计等等特特点点。以以上上工工艺艺已已先先后后在在我我厂厂进进行行现现场场试试验验,其其中中空空心心分分注注下下井井6 6口口、液液力力投投捞捞斜斜井井
9、分分注注下下井井4 4口口、同同心心集集成成分分注注下下井井5 5口口,这这些些新新型型分分注注工工艺艺的的应应用用使使陇陇东东油油田田的的分分层层注注水水工工艺艺技术达到一个新水平。技术达到一个新水平。新型分注工艺新型分注工艺 (一一)、偏心分注工艺、偏心分注工艺 1、管柱结构、管柱结构 偏心分注管柱由可洗井封隔器、偏心偏心分注管柱由可洗井封隔器、偏心配水器、撞击筒和球座组成。利用封隔器配水器、撞击筒和球座组成。利用封隔器分隔不同的注水层位,通过偏心配水器内分隔不同的注水层位,通过偏心配水器内的水嘴控制分层注水量,地面通过投捞器的水嘴控制分层注水量,地面通过投捞器打捞堵塞器,按地质配注要求更
10、换相应的打捞堵塞器,按地质配注要求更换相应的水嘴,调配分层注水量。水嘴,调配分层注水量。三、分注工艺介绍三、分注工艺介绍 DQ656-2偏心配水器偏心配水器Y341-114封隔器封隔器DQ656-2偏心配水器偏心配水器DQ656-2偏心配水器偏心配水器Y341-114封隔器封隔器DQ153撞击筒撞击筒球座球座注水层注水层注水层注水层注水层注水层夹夹 层层夹夹 层层偏心注水管柱示意图偏心注水管柱示意图 正正 常常 注注 水水-堵堵 塞塞 器器 靠靠 其其 主主 体体 上上 的的22mm22mm定定位位台台阶阶座座于于工工作作筒筒的的偏偏孔孔上上,凸凸轮轮卡卡于于偏偏孔孔上上部部的的扩扩孔孔处处,
11、堵堵塞塞器器上上下下4 4道道胶胶圈圈封封住住偏偏孔孔的的出出液液槽槽,注注入入水水只只能能经经过过堵堵塞塞器器的的滤滤网网、水水嘴嘴、堵堵塞塞器器主主体体的的出出液液槽槽和和工工作作筒主体的偏孔进入油层。筒主体的偏孔进入油层。工艺原理工艺原理 投投捞捞堵堵塞塞器器-将将打打捞捞头头安安装装在在投投捞捞器器上上,收收拢拢锁锁好好投投捞捞爪爪、导导向向爪爪,投投捞捞器器下下过过配配水水器器再再上上提提时时,其其上上的的锁锁块块过过配配水水器器工工作作筒筒通通道道遇遇阻阻时时,锁锁块块和和锁锁轮轮一一起起向向下下转转动动,投投捞捞爪爪和和导导向向爪爪失失锁锁向向外外转转动动张张开开,再再下下放放投
12、投捞捞器器,导导向向爪爪引引导导投投捞捞爪爪进进入入配配水水器器工工作作筒筒的的螺螺旋旋面面,当当导导向向爪爪进进入入导导向向体体的的缺缺口口时时,投投捞捞爪爪已已进进入入工工作作筒筒扶扶正正体体的的长长槽槽,正正对对堵堵塞塞器器的的头头部部,待待下下放放遇遇阻阻时时,打打捞捞器器已已捞捞住住了了堵堵塞塞器器打打捞捞杆杆,上上提提投投捞捞器器,堵堵塞塞器器打打捞捞压压缩缩压压簧簧上上行行,下下端端与与凸凸轮轮脱脱离离接接触触,凸凸轮轮在在扭扭簧簧的的作作用用力力向向下下转转动动,堵塞器被捞出工作筒,起出地面。堵塞器被捞出工作筒,起出地面。工艺原理工艺原理 偏心配水堵塞器结构图偏心配水堵塞器结构
13、图 1-打打捞捞杆杆 2-压压帽帽 3-压压簧簧 4支支撑撑座座 5-轴轴套套 6-卷卷簧簧 7-凸凸轮轮 8-销销轴轴 9-密密封封圈圈 10-密密封封圈圈 11-定定压压弹弹簧簧 12-主主体体 13-柱柱塞塞 14-密密封封圈圈 15-水水嘴嘴 16-空空心心螺螺母母 17-密密封封圈圈 18-密封圈密封圈 19-滤罩滤罩 1 1、验封、验封 在在测测试试密密封封段段上上下下各各下下一一支支压压力力计计,上上端端压压力力计计接接受受井井口口压压力力,下下端端压压力力计计接接受受下下层层油油层层压压力力变变化化信信号号,通通过过井井口口“开开一一关关一一开开”井井操操作作。若若封封隔隔器器
14、密密封封,上上压压力力计计记记录录的的是是凸凸曲曲线线(开开一一关关一一开开信信号号),下下压压力力计计记记录录的的是是一一条条直直线线;若若不不密密封封,下下压压力力计计记记录的也是一条凸线。录的也是一条凸线。配套工艺配套工艺 2 2、分层流量测试分层流量测试 偏偏心心配配水水器器测测试试原原理理:分分层层注注水水量量由由106106型型浮浮子子式式流流量量计计,与与测测试试密密封封段段配配套套使使用用,当当测测试试密密封封段段定定位位于于工工作作筒筒后后,液液体体流流经经浮浮子子与与锥锥管管的的环环形形空空隙隙时时,产产生生节节流流损损失失。浮浮子子上上下下出出现现压压差差,压压差差作作用
15、用在在浮浮子子上上,使使弹弹簧簧拉拉伸伸。当当流流量量稳稳定定时时,液液体体作作用用在在浮浮子子的的力力与与弹弹簧簧拉拉力力相相平平衡衡,使使浮浮子子稳稳定定在在某某一一位位置置。当当流流量量变变化化,上上述述两两力力又又在在新新基基础础上上平平衡衡,浮浮子子又又稳稳定定在在新的位置上,通过记录浮子位移,实现对流量的测定。新的位置上,通过记录浮子位移,实现对流量的测定。配套工艺配套工艺(二)、旋压分注工艺(二)、旋压分注工艺旋旋压压分分注注管管柱柱示示意意图图 旋旋压压分分注注工工艺艺实实际际上上是是传传统统的的偏偏心心分分注注工工艺艺技技术术的的改改进进,所所用用配配水水器器仍仍为为偏偏心心
16、配配水水器器,封封隔隔器器为为旋旋压压式式封封隔隔器器,在在结结构构设设计计上上有有两两大大特特点点:1 1、采采用用独独立立的的膨膨胀胀环环进进行行胶胶筒筒肩肩部部保保护护及及斜斜井井扶扶正正居居中中,极极大大地地了了胶胶筒筒的的密密封封能能力力及及使使用用寿寿命命。2 2采采用用正正转转油油管管柱柱解解封封设设计计,提提高高了了封封隔隔器器的的抗抗疲疲劳劳破破坏坏能力及使用可靠性。能力及使用可靠性。工艺原理工艺原理封隔器配水器 球座总成球座总成 井下工具技术参数井下工具技术参数 座座封封:打打开开套套管管闸闸门门,从从油油管管内内憋憋压压额额定定座座封封压压力力,封封隔隔器器即即可可座座封
17、封,此此时时,由由于于封封隔隔器器的的自自锁锁结构作用,放压后,封隔器不能自动解封。结构作用,放压后,封隔器不能自动解封。洗洗井井:从从油油套套环环空空进进液液,经经封封隔隔器器洗洗井井通通道道,至至油油管管鞋鞋单单流流阀阀从从油油管管内内通通道道返返出出地地面面,完完成成反反循循环洗井。环洗井。解解封封:下下次次作作业业时时,卸卸去去井井口口,缓缓慢慢上上提提油油管管柱柱约约半半米米,正正转转油油管管1215圈圈(转转速速不不宜宜过过快快,以以35圈圈/分钟为宜分钟为宜),封隔器即可解封顺利起出。,封隔器即可解封顺利起出。配套技术配套技术 20032003年年针针对对偏偏心心分分注注井井调调
18、配配成成功功率率下下降降、管管柱柱易易蠕蠕动动失失效效及及薄薄夹夹层层井井无无法法满满足足地地质质分分注注要要求求的的现现状状,在在陇陇东东油油田田引引进进北北京京克克莱莱斯斯通通能能源源技技术术有有限限公公司司的的旋旋压压分分注注工工艺艺,20032003年年实实施施4 4口口,20042004年年实实施施2525口口,测试成功率达到测试成功率达到100%100%。试验情况试验情况 优优点点:使使用用正正转转油油管管柱柱解解封封封封隔隔器器,座座封封后后封封隔隔器器蠕蠕动动小小,提提高高了了座座封封可可靠靠性性;封封隔隔器器采采用用膨膨胀胀环环进进行行胶胶筒筒肩肩部部保保护护及及斜斜井井扶扶
19、正正居居中中,提提高高了了胶胶筒筒的的密密封封能能力力及及使使用用寿寿命。命。配配水水器器导导向向槽槽增增长长、加加宽宽,投投拔拔水水嘴嘴成功率比较高。成功率比较高。缺点:缺点:井压高于井压高于25MPa25MPa,井深大于,井深大于2500m2500m时,管柱蠕动问题不能完全依靠封隔器来解时,管柱蠕动问题不能完全依靠封隔器来解决,必须配以水力锚。决,必须配以水力锚。工艺特点工艺特点管管柱柱组组成成注水层注水层注水层注水层注水层注水层液力投捞斜井分层注水管柱液力投捞斜井分层注水管柱管管柱柱缓缓冲冲器器弹弹性性扶扶正正器器封封隔隔配配水水器器封封隔隔配配水水器器芯芯子子连连通通器器封封隔隔器器(
20、三)、液力投捞斜井分注工艺(三)、液力投捞斜井分注工艺采用封隔配水器、采用封隔配水器、封隔器及配水器芯子封隔器及配水器芯子实现分层和配注实现分层和配注通过液力投捞实现通过液力投捞实现调配水嘴和测试流量调配水嘴和测试流量通过扶正器和缓冲通过扶正器和缓冲器提高管柱密封性器提高管柱密封性工工艺艺原原理理注水层注水层注水层注水层注水层注水层液力投捞斜井分层注水管柱液力投捞斜井分层注水管柱(三)、液力投捞斜井分注工艺(三)、液力投捞斜井分注工艺Y341-115配水封隔器 配水芯子配水芯子 弹性扶正器弹性扶正器 捕捞器捕捞器 井下工具技术参数井下工具技术参数注水层注水层注水层坐坐 封封水水 咀咀 打打 开
21、开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开工艺过程工艺过程注水层注水层注水层测测 试试工艺过程工艺过程坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐
22、封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺
23、过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开注水层注水层注水层 反反 冲冲工艺过程工艺过程测测 试试坐坐 封封水水 咀咀 打打 开开下下 管管 柱柱缓冲器打开缓冲器打开应用情况应用情况 20042004年年引引进进河河南南油油田田工工程程研研究究院院的的液液力力投投捞捞分分注注工工艺艺,截截止止目目前前在在南南梁
24、梁西西区区下下井井试试验验4 4口口井井,分分注注工工具具的的下下井井、封封隔隔器器座座封封及及投投捞捞测测试试均均比比较较顺顺利利,测测试试成成功功率率、分分层层配配注注合格率均达到了合格率均达到了100%100%。优点:座封压力低,可直接利用注水流程实现座封,缩短了占井时间,节约了特车费用。测试工艺简便,不需试井车可完成测试,降低了测试成本。采用压紧式密封结构和扶正芯子的机构,解决了封隔配水器的密封问题。采用强力弹性扶正器和缓冲器,解决了封隔器在斜井中易失效的问题。连通器具有节流机构,可避免洗井转注时封隔器反洗凡尔关闭不严的问题。工艺特点工艺特点 缺缺点点:地层吐砂或油管内结垢时容易造成配
25、水器芯子无法通过,导致液力投捞失败,因此该技术不能在油管结垢、出砂严重的井内应用。液力投捞斜井分注管柱进行同位素吸水剖面检测时,需要将配水器芯子捞出后下入测试仪器,不能在分层注水的同时进行同位素吸水剖面测试。洗井时必须将配水器芯子捞出后方可进行洗井作业,增加了洗井工作量。井口压力下降或停注后,当套管压力高于油管压力时,配水器芯子容易反冲至井口,造成井口闸门和配水芯子损坏。工艺特点工艺特点(四)、空心分注工艺(四)、空心分注工艺管柱结构:管柱结构:井下井下管柱自上而下由:管柱自上而下由:水力锚、水力锚、Y341Y341系系列封隔器、列封隔器、ZJKZJK配水器、单流阀、配水器、单流阀、筛管和母堵
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