海上油田同井注采技术开发与应用201010.pdf

2010年 第39卷第10期 第82页石 油 矿 场 机 械OILFIELDEQUIPMENT2010,39(10):8287文章编号:100123482(2010)1020082206海上油田同井注采技术开发与应用程心平,刘 敏,罗昌华,张成富,姚智翔,代向辉(中海油能源发展股份有限公司 采油技术服务公司,天津300452)摘要:针对海上油田开发生产中出现的油田注水水源不足,采油井多层系开发调整要求分层段、分阶段转注及采油井伴生气回注等技术问题,开发了同井采注工艺技术。将有水层注水井的水层打开提供水源,同时保持原注水井正常注水,与平行双管相比,单管大排量同井采水注水技术使同井采水量从800 m3/d提高到2 500 m3/d;对不同目标层位可分别进行采出或注入,即同井采油注气或同井采油注水,相当于把原来的1口井变成2口井使用,提高了单井利用率,实现了一定范围的井网优化。该技术在渤海湾SZ3621、J Z923、LD1021等油田成功应用8口井,已成为老油田稳产增产的重要技术手段,为新开发油田生产完井开辟了一个新的完井模式。关键词:同井注采;一井多用;海上油田中图分类号:TE934 文献标识码:BDevelopment and Application of Single Well Integral Injection/Production TechniqueCHENG Xin2ping,LIU Min,LUO Chang2hua,ZHANG Cheng2fu,YAO Zhi2xiang,DAI Xiang2hui(Oil Technical Services Company,Energy Development L imited Company of CNOOC,Tianjin300452,China)Abstract:The technique,referring to the challenges posed by the shortage of flooding sources,re2quirements of zonal recovery,converted injection and associated gas recycling for multiple2zoneproduction,was successfully developed.Referring to the challenges posed by the shortage offlooding sources,requirements of zonal recovery,converted injection and associated gas recyclingfor multiple2zone production,the technique was successfully developed as well.To supply theflooding source,the water layer was drilled while the normal injection was maintained in the injec2tion wells.Compared with the parallel dual2pipe,the water production was enhanced from 800 m3/d to 2,500 m3/d.Based on features of geological characteristics and recovery requirements,con2current injection and production for the different layers in a single well was obtained(gas injec2tion/oil production,water injection/oil production).The technique makes the action of a singlewell working as that of two so that the per2well efficiency is raised and the well2net optimizationis managed in certain area.The technique has been successfully applied in 8 wells such as:SZ3621,J Z923 and LD1021at Bohai Bay,and received obvious economic benefits.The technique has be2come an important technical measure of EOR for old oilfields,and created a new completion modefor production completion of new oilfields.Key words:injection and production in same well;multi2use in one well;offshore oil field 随着海上油田注水开发的深入,注水井数量及单井配注量不断增加,部分油田原有的水源井提供 收稿日期:2010205212 作者简介:程心平(19682),男,山西汾阳人,高级工程师,1990年毕业于西安石油学院矿机专业,长期从事采油工艺和井下工具开发研究,E2mail:chengxp 。1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.的水量已经不能满足日益增加的注水需求。渤海湾SZ3621油田(数据源于2006209机采及注水月报)共有注水井57口(包括A32井),总配注量为2.37104m3/d,共有水源井9口,产水量仅为1.73104m3/d,日缺水6 400 m3。新钻水源井不仅成本高,而且所需时间长,不能尽快解决油田缺水问题。根据生产井油藏地质特点,射开水层提供水源,同时保持原注水井正常注水,可解决老平台水源井不足的问题。LD1021油田为了充分利用天然气,将A3井改为注气井,日注气量110 000 m3,同时造成原井采油停产。该井注气前产液270 m3/d,产油233.98m3/d,产气13 940 m3/d,若能实现同井既能注气又能采油一井多用,将会显著增加油田的收益。还有一些油井转注时,要根据油藏特征分层段、分阶段转注,因此需要采用同井注水采油,达到提高和保持地层能量的同时保持同井产量之目的。1 国内外开发应用现状英国Wytch farm油田M10井曾经成功应用同井采注工艺,采用双通道封隔器和电泵生产管柱实现在一口井中同时采油和注水。该井是套管射孔井,上层采油、下层注水,利用一个特殊的双通道封隔器(或称分流封隔器)建立注水通道和采油通道,双通道封隔器连接在生产管柱上,随管柱一起起下。中国海洋石油总公司1996年曾在SZ3621油田A32井实施平行双管同井采水注水工艺技术。平行双管同井采水注水工艺采用双管柱结构和特殊的双井口采油树,实现同井的采水和注水124。采用平行双管结构,受井筒尺寸的限制,该工艺只能安装较小排量采水泵生产(最大排量为800 m3/d),随着油田转注井的增加以及单井需要注水量的上升,该水源井的供水量已经远不能达到生产要求。大港油田根据注下采上工艺及单井井况的需要,将有杆泵管柱与机械封隔式双卡管柱或液压封隔式双卡管柱集成,配套转换器、插入密封总成、压差式油套连通阀、过桥泵等配套工具实现注下采上5。针对海上油田开发生产中出现的技术问题,在国内外研究的基础上开发了适应海上油田防砂完井的同井注采工艺技术,即同井采水注水、同井注气采油和同井采油注水技术,并成功应用于渤海SZ3621、LD1021、LD522和J Z923油田8口井。该系列同井采注配套技术实现了将1口井变为2口井使用,提高了油田产量和注入能力,节约了钻井和平台建设的开发成本,为油田开发调整走出了一条新技术之路,具有广阔推广应用前景。2 单管大排量同井采水注水管柱2.1 结构注水通道由 73 mm(2(3 英寸)EU及NU油管组成,采水通道由 114.3 mm(4 英寸)EU油管组成,配套的井下工具主要有容积筒、分流接头、采水过流管、丢手工具、152.4 mm(6英寸)及82.5mm(3/英寸)插入密封等。同井采水注水管柱结构如图1。图1 同井采水注水管柱结构2.2 防腐处理为了防止井下管柱及工具腐蚀速度过快,井下管柱及配套工具采取了脉冲真空抗蚀氮化工艺进行防腐处理。2.3 工艺原理在目标井中,将需要注水的层系和需要采水的层系分开,下入定位封隔器到设计深度,将原井套管管柱分为上、下2个部分。在定位封隔器上部,通过置于容积管内大排量电潜泵采水,由容积管与套管的环空注水;在定位封隔器下部,分别建立起与采出层段和注入层段连通的通道。注水管柱和采水管柱独立下入,需要检泵时,只需提出采水管柱检修电泵机组,而不用提出注水管柱,极大地减少了修井作业38 第39卷 第10期 程心平,等:海上油田同井注采技术开发与应用 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.的难度和工作量。2.4 技术指标(如表1)表1 同井采油注水技术指标适应套管/mm(英寸)采水量/(m3d-1)注水量/(m3d-1)注水压力/MPa244.5(9&3)2 500800152.5 创新点a)采水管柱与分层封隔管柱独立,方便检泵作业。b)采用单管实现同井采水注水工艺技术,与双管同井采水注水相比,增大了过流面积,在满足注水要求的同时,实现 2 500 m3/d的大排量采水。3 同井采油注气注水管柱3.1 同井采油注气工艺管柱3.1.1 结构同井采油注气工艺管柱由注气油管、采油油管、原井套管、Y接头、电泵机组及电缆、防返吐单流阀、分层封隔器、插入密封和油层防污染阀组成,如图2。要实现在同一口油井电泵采油生产的同时向某一特定层段注气,需要在整个工艺管柱上建立注气通道、采油通道和采油放气3个通道,才能保证油井的正常采油生产和注气,同时还需配套开发相应的井下工具。图2 同井采油注气(采上注下)管柱结构3.1.2 工艺原理采用Y接头管柱和配套的井下专用工具来实现同井采油注气,由Y接头建立2个通道,一个通道悬挂电潜泵,实现向上采油;另一个通道实现向下注气。2个通道与套管的环空为采油排气通道,实现同井采油注气工艺。3.2 同井采油注水工艺管柱3.2.1 结构同井采油注水工艺管柱主要由地面双油管挂采油树和同心双管、井下安全阀、过电缆封隔器、Y接头、电潜泵系统、插入密封、采油注水转换器等组成,如图3。图3 同井采油注水(注上采下)管柱3.2.2 工艺原理建立2个生产通道,即注水通道和采油通道,由Y接头上部同心内管及下部电泵环空组成采油通道,Y接头上部同心内、外管环空与其下部的管柱组成注水通道,到达目的层。采油管柱上部安装井下安全阀与过电缆封隔器配套,保证采油井的安全生产。3.3 实施步骤2种工艺管柱实施步骤为先下入层间分层管柱,丢手,再下入电泵和Y接头管柱,然后再下入内生产管柱,完井投产。48 石 油 矿 场 机 械 2010年10月 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.3.4 技术指标(如表2)表2 同井采油注气/注水技术指标适应套管/mm(英寸)采液量/(m3d-1)注气量/(m3d-1)注气压力/MPa注水量/(m3d-1)注水压力/MPa244.5(9&3)2501.510515800153.5 创新点a)在常规采油树下增加1个四通,以1个采油树配同心双管工艺技术取代了常规双采油树与平行双管技术,操作更简单,安全性能更好。b)采油注气/注水管柱与井下分层封隔管柱独立,便于检泵作业。c)利用井下分流转换接头,增设过流通道,分别单独实现注、采2个循环,互不影响。d)采用油层保护阀,实现检泵作业过程中避免洗井液、修井液漏失到底层造成油层污染,缩短油井产能恢复期。e)同井采油注气管柱气密封可靠和防返吐单流阀功能以及同井采油注水管柱采出管路安装井下安全阀,进一步提高了工艺管柱的安全可靠性和有效寿命。4 主要井下工具4.1 活动接头用于单管大排量同井采水注水工艺技术配套。4.1.1 结构原理活动接头由外套和连接头组成,二者之间可相互转动并用O型圈实现密封。连接头上、下均有88.9 mm(3 英寸)NUB螺纹,分别连接上部油管和下部电泵机组;连接头内部设有电缆通道,通道上部有48.3 mm(1.9英寸)NUB螺纹,用于连接电缆密封筒,电缆在穿越活动接头以后被密封,因而活动接头不会由于电缆的穿越而内外连通。外套直接与容积筒相连接,由于外套和连接头可相互转动,因此在上扣时可保证电泵机组不转动,保护电缆不受损伤。活动接头结构如图4。1 螺栓;2 压盖;3 外套;4 连接头;5O型圈图4 活动接头结构4.1.2 技术参数(如表3)表3 活动接头技术参数最大外径/mm总长度/mm连接扣型上端下端2103903 TBG/1.9TBG8 3FJWP/3 TBG4.1.3 技术特点a)实现采水电泵和容积筒同时悬挂,上扣时可保证电泵机组不转动,保护电缆不受损伤。b)实现电缆穿越和密封。4.2 分流接头4.2.1 结构原理分流接头是单管同井采水注水的关键工具,内部有桥式通道,使注入水和地层水在其内部同时流动而不相互干扰,结构如图5。1 上接头;2O型圈;3 外管;4 内管图5 分流接头结构4.2.2 技术参数(如表4)表4 分流接头技术参数最大外径/mm内径/mm总长/mm连接扣型密封等级/MPa200768504 EUB5 LCSG2(3NUP154.3Y接头4.3.1 结构原理Y接头本体建立有2个通道,一个通道悬挂电潜泵,与Y接头上端连接的内、外油管管柱环空形成采油通道;另一个通道为注气通道,Y接头以上内管为注气管柱。2个通道与套管的环空为电潜泵采油的排气通道。Y接头结构如图6。1 外层套管;2 中心密封光筒;3Y接头本体图6 特殊Y接头结构58 第39卷 第10期 程心平,等:海上油田同井注采技术开发与应用 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.4.3.2 技术参数(如表5)表5 特殊Y接头技术参数最大外径/mm内径/mm总长/mm连接扣型工作压力/MPa210401 6334 EUB2(3NUB及3 NUB254.4 双油管挂采油树双油管挂采油树井是在常规采油树中间增加1个四通,四通下部与原来井口四通对接,新增四通内油管挂悬挂 73 mm(2(3 英寸)油管,原油管四通内油管挂悬挂 139.7 mm(5 英寸)套管或 114.3 mm(4 英寸)油管,如图7。图7 双油管挂采油树结构5 现场应用效果截至2009209,海上油田同井采注技术研究成果在渤海油田现场应用8口井,作业成功率100%,工艺成功率100%,现场应用及效果如表68。表6 同井采注工艺现场应用统计同井注采类型井别井号投产时间采油2注气采下、注上LD1021 A32008201采下、注上LD1021 A192008203采油2注水采上、注下LD522 A352008205采上、注下JZ923 A82009203采水2注水采上、注下SZ3621A322007209采上、注下SZ3621 B22008204采上、注下SZ3621 B182008209采上、注下SZ3621 A102008212表7 同井采水注水实施效果井号采水/(m3d-1)注水/(m3d-1)累计采水/104m3累计注水/104m3SZ3621A321 770550129.4758.70SZ3621B22 15856033.0024.35SZ3621B182 50740983.8921.12SZ3621A102 0781 83151.9841.82总计298.34145.99 同井采水注水工艺实施4口井,提供水源累计采水298.34104m3,回注水145.99104m3;同井采油注气实施1口井,同井采油注水实施3口井,累计恢复采油13.51104t,注水27104m3。仅LD1021A3井实施同井采油注气,恢复产油6.95104t,注气4 426.15104m3。减少向大气排放二氧化碳当量燃气废气9.61104t;A9井累计增油5104t。表8 同井采油注气/注水实施效果类型井号采液/(m3d-1)采油/(m3d-1)采气/(m3d-1)注水/(m3d-1)注气/(m3d-1)累计采油/104m3累计注气/104m3累计注水/104m3采油注气LD1021 A3337.9125.06 147100 5806.954 906.15采油注水LD1021A1963.620.21 5513101.4617.48LD522 A3588.988.52 1202003.977.71JZ923 A865.064.81 5291051.131.81总计13.5127.0068 石 油 矿 场 机 械 2010年10月 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.2010年 第39卷第10期 第87页石 油 矿 场 机 械OILFIELDEQUIPMENT2010,39(10):8788文章编号:100123482(2010)1020087202大四通多功能井喷封堵装置研制谢 华a,甘宝安b,刘金环c,谢 青d,张子佳b(大港油田a.生产运行处;b.石油工程研究院;c.信息中心;d.矿区事业部,天津300280)摘要:大四通多功能井喷封堵装置是一种针对采油树大四通本体部位发生刺漏而进行快速封堵抢险的一种专用装置。该装置完善了油气井井喷快速封堵抢险工具系列,为井口本体损坏后快速封堵抢险工艺技术提供了一种新方法。关键词:大四通;多功能;井喷;封堵装置中图分类号:TE931.1.文献标识码:B 油田常用的KY65221型井口装置(俗称250采油树)在长期生产使用中,由于大四通在铸造过程中气泡倾向增大、流动性差等原因,不同程度地存在含夹渣,气泡等缺陷,工作环境恶劣及受外力作用,相当于热处理工艺时效处理,把铸造内应力逐步释放出来,使其组织发生变化。另外,因地下情况复杂、地层变化、工作压力发生突变(增大)等,井内液体从缺陷刺漏,控制不当极易形成井喷。由于没有相应措施,会使井喷难以控制,造成恶性井喷事故。通过对油田数次发生井喷事故的原因和处理措施分析,为了能够及时、有效地处置井口大四通刺漏而发生井喷事故,进行了油、气井采油树大四通本体损坏后封堵井口专用装置的研究,研制了大四通多功能井喷封堵装置。1 结构及工作原理1261.1 结构大四通多功能井喷封堵装置由采油树大四通、上支撑板、主体固定螺母、调节螺母、绞杠、主体、下支撑板、卡瓦体和密封体组成,结构如图1。2009209,同井采油注水工艺技术在中海油SES油田(印尼)中标,现在已完成2口采注井的方案设计,目前正在施工作业。6 结论1)同井采注技术工艺管柱结构设计合理,相关工具安全可靠、使用方便,能够满足海上油田防砂完井工况和油藏地质要求,极大地提高了单井利用效率,节约了油田钻井和平台建设的开发成本。2)该技术是老油田挖潜稳产增产的重要技术手段,也为新开发油田生产完井开辟了一个新的完井模式,具有广阔的推广应用前景。3)该技术及其配套工具具有自主知识产权,目前已走向国际市场,进一步推动了海洋石油工具国产化的研发与应用。4)继续进行同井注采管柱工艺优化,进一步简化作业程序,降低作业成本。针对南海东、西部油田节能减排的需要,应开发适应大排量(2 500m3/d)注水的同井注采工艺技术。参考文献:1 李奎元,黄庆玉,张贵宝,等.同井抽注井口装置:中国,98206148 P.1999210206.2李奎元,黄庆玉,张贵宝,等.同井抽注系统:中国,98101992 P.2001204204.3 陆剑明,龙江桥,付 豪.同井抽注改进工艺探讨J.科技创新导报,2009(4):89291.4 徐振东,宋文礼,马成晔,等.同井抽注采油树配套技术J.石油钻采工艺,2009,31(2):86290.5 乔金中,李志广,赵云生,等.注下采上工艺技术J.石油矿场机械,2008,37(7):82284.6 曲占庆,王 璐,苏 建,等.三作用泵井下油水分离系统分析J.石油矿场机械,2008,37(9):43245.收稿日期:2010206228 项目来源:实用新型专利(ZL201020122077.3);国家发明专利(ZL201010114240.6)作者简介:谢 华(19612),男,山东沂水人,高级工程师,主要从事石油工程应急技术研究及管理工作。1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.