长寿命分层注水管柱ppt课件.ppt

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长寿命分层注水管柱及配套工艺技术 注水是保持地层能量、提高采收率的重要手段。而分层注水能有效防止注入水的单层突进现象，可减少层间矛盾，提高波及系数和水驱采收率。分层注水管柱是分层注水的井下通道，其性能好坏直接影响注水开发效率。 目前国内大多油田的多层系油藏普遍采用分层注水的开发方式，分层注水工艺管柱主要采用60~70年代研究开发的常规分层注水工艺技术，这些管柱结构设计和工具可靠性能较低，分层不清、管柱有效期短，作业频繁，不仅降低了注水开发的效果，还大大增加了生产开发成本。针对常规注水管柱存在的主要问题，我们研制成功了锚定补偿式分层注水管柱及配套工艺技术。 长寿命分层注水管柱及配套工艺技术一.常规注水管柱应用及性能分析二.长寿命分层注水管柱及配套工艺技术三.现场应用与效果四.结束语 丝堵常规分层注水管柱图封隔器空心配水器注水层位人工井底空心配水器封隔器空心配水器循环凡尔筛管注水层位注水层位理论计算表明，每1000m（钢级N80）27/8油管温变20℃时的伸缩量约有0.312m。注水井工作状态改变（注水、洗井、关井等状态之间的相互转换）往往会导致温度和压力变化，导致管柱伸长或缩短。管柱的支撑点：悬挂于井口，没有锚定机构。1.管柱结构问题常规管柱结构特点性能分析 2.油管和工具腐蚀结垢严重腐蚀检换管和测试发现问题的井41.3%。在近三年的换管管柱和工具描述中，三年以上的油管腐蚀、结垢率达100%，油管报废率达80%。如滨南的利33-34、利21-1、滨79-27、滨73-2等注水井，管柱的内径由62mm缩至25mm~40mm；临盘的P1-46井，油管内径变为8mm，水嘴也被完全堵塞。1.地层温度变化。2.水质不合格。影响注水压力和测试调配。结垢1.普通油管、修复管抗腐蚀性能较差，防腐涂料油管涂层脱落，镍磷镀油管钳夹持处破损。2.水质不达标、腐蚀严重。油管漏失、强度下降。 临盘的P1-46井油管内径变为28mm。L13-24井下管柱三年，起出管柱后在1000m以下有300多个圆洞，最大孔径40mm。胜采3-3-6井3年油管及丝扣腐蚀照片辛17-21井油管的腐蚀情况 3、封隔器方面1.管柱结构不合理2.封隔器结构和原理问题3.封隔器胶皮质量问题40%K344封隔器易层间串通；Y341封隔器洗井通道太小；上提解封封隔器易自动解封；下放解封封隔器解封不彻底。耐温性能、抗老化性能差 配水器损坏配水嘴受水量影响较大，刺坏严重。芯子胶圈易脱落起不到密封作用。定压弹簧断裂时有发生。节流阀被高速水流冲出沟槽。结垢和腐蚀使得不能正常测试和调配空心活动配水器堵塞器捞不出、投不进，其主要原因是腐蚀、结垢所造成的。偏心配水器 长寿命分层注水管柱及配套工艺技术一.常规注水管柱应用及性能分析二.长寿命分层注水管柱及配套工艺技术三.现场情况四.结束语 长寿命分层注水管柱及配套工艺技术一.锚定补偿式分层注水管柱二.液力助捞测试配套工艺高压井口注水防喷器液力助捞器电磁流量计测试工艺 锚定补偿式分层注水管柱1.管柱结构锚定补偿式分层注水管柱主要由补偿器、水力锚、Y341型封隔器、ZJK配水器、支撑卡瓦、底球、筛管和丝堵等工具组成，管柱结构见图。根据现场实际情况，锚定补偿式分层注水管柱分为套管保护和无套管保护两种形式，套管保护的管柱结构就是在无套管保护的管柱的最上一级配水器和水力锚之间加上一级保护套管封隔器。 2.工作原理A.封隔器坐封将分层注水管柱下到设计井深后，从油管内打入高压液体，水力锚和水力卡瓦在液压的作用下撑开，整个注水管柱被下端的水力卡瓦和上部的水力锚支撑锚定。同时各级Y341封隔器在液压作用下同步完成坐封和锁紧。ZJK配水器的活塞在液压作用下进入短轨道的上死点，坐封完毕后，油管泄压，此时，封隔器仍然保持密封状态，ZJK配水器的活塞在弹簧力的作用下沿轨道转向，进入注水轨道。 2.工作原理B.注水水力锚在液压作用下张开，锚定油管，同时ZJK配水器的活塞在注水压力作用下沿长轨道上移，打开注水通道，实现注水。补偿器处于自由伸缩状态，能够补偿管柱蠕动引起的长度变化，保证了封隔器位置固定不动，从而改善了封隔器的受力条件，提高封隔器及管柱的工作寿命。 2.工作原理C.反洗井从油套环空注入洗井液，在液压的作用下，Y341封隔器的反洗通道被打开，注入水将沿此通道，经底部的筛管和底球从油管中返出，达到洗井的目的。 2.工作原理D.测试调配从油管内下入测试仪器，即可进行逐级测试。调配时，下入打捞工具将原配水芯子捞出，调配好水嘴后，重新投入即可。 2.工作原理E.解封管柱需要解封时，油管泄压后直接上提管柱，释放封隔器内部的锁紧机构，即可实现管柱解封，顺利起出井下管柱。 3.技术创新与改进（1）优化了分层注水管柱结构管柱结构中采用了水力锚和支撑卡瓦，通过对管柱的上部锚定和下部支撑，能有效克服管柱的蠕动，提高封隔器等配套工具的使用安全性；水力锚和水力卡瓦均设计为低压启动，能有效减少压力效应对管柱的影响。同时管柱上部设置了补偿器，能补偿管柱温度和压力效应下的伸缩，改善管柱的受力条件，缓解了管柱的螺旋效应和弯曲效应，避免了封隔器随管柱的上下蠕动，提高了封隔器的使用寿命。 （2）研制新型注水封隔器①封隔器密封件加了防突机构。在封隔器密封元件的端部安放肩部保护材料，用来覆盖封隔器和井壁间的环行间隙，阻止和限制封隔器工作时密封件发生的应力松弛现象，从而提高和保持接触应力以获得长时间的密封。我们在Y341注水封隔器上采用了软金属护罩，如图所示，在套管尺寸、井温、井深相同条件下，其工作寿命比不加护罩延长1.5倍，而其密封压力也由原来的不足15MPa提高到35MPa以上，效果较好。Y341注水封隔器护罩 ②封隔器胶筒材料进行了优化选择。对高温井选择了新型密封材料氰化丁腈橡胶，有效提高了封隔件抗老化性能，提高了其工作可靠性。有效提高密封压力。③选择了合理的密封件几何参数以及与之相关的座封力、压缩距。对密封胶筒一改中胶筒密封的传统，采用双胶筒密封，提高了密封压力。经过试验对坐封力实现了优化，采用了双活塞坐封，确定了其相应的坐封力，提高了其工作可靠性。 ④封隔器系列化即封隔器外径尺寸尽量增多，使之与套管内径相适应，任何尺寸的套管都有与之相适应的封隔器规格可供选择。如：对于51/2″套管，根据套管壁厚的不同其封隔器外径就有110mm、112mm、115mm、118mm、121mm等一系列尺寸规格可供选择，从而减小了封隔器密封间隙，有效提高密封压力。 （3）研制了性能可靠的ZJK配水器ZJK配水器的设计依据主要是注水工艺要求及液压传动和机械控制的原理，使其在不同的工作状态下具有不同的性能。即：管柱下井和封隔器坐封时密封稳定，保证管柱顺利下井和封隔器坐封；注水时能顺利开启；停注和洗井时能完全关闭；测试和投捞调配时方便可靠。从而保证注水工艺管柱在各种状态时能正常工作。结构原理见下图。 ZJK配水器在整体设计上具有以下特点：①中心管上设计了轨道控制销钉的活动规律，满足了封隔器坐封及直接检查管柱密封需要，不需要投捞死芯子可直接注水，简化了施工工艺，较好地解决了水力压缩式封隔器多级使用的问题。②ZJK配水器设计了新式的过孔盘根，停注时关闭配水器，较好地解决了洗井时洗井液经配水器进入油管的问题，保证了洗井彻底和停注时的层串问题。③ZJK配水器设计了安全销钉，在下井过程中，如油管压力发生变化，控制机构不动作，保证了其工作的可靠性。④ZJK配水器所有零件的表面都采用了镍磷镀防腐处理，提高了其可靠性和灵活性。 锚定补偿式注水管柱的技术参数项目单位常压注水管柱高压注水管柱适用注水压力MPa≤15≤35适用井斜≤45°≤45°适用井温℃≤120（160）≤120（160）使用套管mm117.8mm~127.8mm和153.8mm~163.8mm座封压力MPa16~20分注层数层2~4补偿距mm1000（单级） 锚定补偿式分层注水管柱技术特点（1）管柱上部锚定和下部支撑，能有效克服管柱的蠕动，提高封隔器等配套工具的使用可靠性；管柱上部设置了补偿器，能补偿注水管柱在温度效应和压力效应下的伸缩，改善管柱的受力条件。 锚定补偿式分层注水管柱技术特点（2）该管柱既能实现细分层注水，又能保护油层以上套管，基本上克服了常规分层注水管柱存在的缺陷，是目前国内比较先进的分层注水管柱，能够满足目前高含水期油田注水开发的需要。对于层间压差很大、一般防蠕动措施较难解决、套管情况相对较好的分层注水井，此种管柱的优越性体现得更加充分。该管柱可根据使用配水器的不同，分为空心分层注水管柱和偏心配水管柱。其中，空心分层注水管柱除具备上述特点外还具有以下特点： 锚定补偿式分层注水管柱技术特点（3）ZJK配水器由于采用了轨道换向机构，可直接携带所需水嘴下井，坐封时处于关闭状态，可顺利实现封隔器的坐封。坐封后该机构自动换向，转入正常注水，从而减少了投捞死芯子的作业工序。（4）封隔器之间的卡距可小于2m，能够满足细分注水的需要。 液力助捞测试配套工艺测试配套技术主要由GZF高压注水防喷器、液力助捞器以及配套的电磁流量计测试工艺组成。其工作原理为：测试:将流量计装入防喷器内，安装调试好防喷器。接通电源，即可把仪器顺利下井进行测试。测试完毕后反转电机即可把仪器顺利起出，就可取得测试结果。调配打捞：用录井钢丝悬挂液力助捞器，通过高压注水防喷器就可把液力助捞器送入相关配水器，配水器芯子与液力助捞器形成临时活塞，此时进行反洗井就可把芯子捞出配水器，由录井钢丝起到地面。 液力助捞测试配套工艺特点1.高压注水井口防喷器采用了节流降压原理，把钢丝密封换成了低压动密封，又设计了水力自封式组合密封结构，承压能力高，密封可靠。解决了井口喷漏问题，减少了环境污染。2.防喷器设计了自动输送钢丝机构，利用摩擦传动原理，由电机带动滚动机构控制钢丝的起下，保证了测试、投捞作业时仪器起下的顺利，提高了投捞成功率，同时免去了工人高空、高压近距离操作，降低了工人劳动强度，提高了工作的安全性。 3.外流式电磁流量计测试工艺克服了空心测试时更换密封段逐级测试的缺陷，并且实现了数据智能化处理，消除了人为因素的影响，保证了测试资料的真实性。4.液力助捞器充分利用了管柱反洗井功能，提高打捞工具的打捞力，利用录井钢丝就可捞出芯子，具备节能降耗的特点，同时也可一级打捞或多级同时打捞。 长寿命分层注水管柱及配套工艺技术一.常规注水管柱应用及性能分析二.长寿命分层注水管柱及配套工艺技术三.现场应用情况四.结束语 该管柱能够有效地减轻压力和温度变化造成的管柱伸缩，改善管柱的受力状况，延长封隔器及井下工具的使用寿命。在胜利、长庆等油田应用300余井次。其中最大井深达到3400m，最长工作时间达到30个月，目前继续有效。据统计胜利油田在应用该管柱后，平均综合分注率由76.4%上升到94.5%，层段合格率由48.6%上升到70.7%。应用概况 取得的效果改善了井下管柱的技术状况，提高了管柱工作寿命降低了注入压力，提高了单井注入量提高了测试成功率，提高了注水有效率顺利实现了各油田注水目标的实施 注水管柱可以满足分层配注水量的需要，使得周围油井见效明显，下面以C71-31注水井为例，说明其应用效果。该井对应油井为C71-21、C71-16采油井。整个对应井组产量提高非常明显见下图。长寿命管柱井能实现分层有效注水，其增油效果显著。C71-21C71-16 长寿命分层注水管柱及配套工艺技术一.常规注水管柱应用及性能分析二.长寿命分层注水管柱及配套工艺技术三.现场应用情况四.结束语 锚定补偿式注水管柱采用了补偿温度、压力效应下管柱长度伸缩的补偿器以及配套的水力锚和水力卡瓦，改善了管柱的受力条件，与常规注水管柱相比：工作寿命长，减少了水井作业次数，提高了分层注水效果，做到了合理注水。液力助捞工艺降低了打捞成本,施工费用低；减少了的环境污染，把高压高空近距离作业变为远距离平地工作，保障了工作安全性，具有较好的社会效益和经济效益。 总之，只有提高分层注水的可靠性，有效地延长分层注水管柱的工作寿命，才会提高注水开发效果，降低开发成本，提高注水开发效益；确保油田实现有效注水、合理注水，实现原油的持续稳产，推动注水工艺技术的不断向前发展。