劉紅蘭

（中國石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東東營257000）

勝利海上油田原油可動(dòng)用儲(chǔ)量2.99×108t，年產(chǎn)油量320×104t，其中水驅(qū)產(chǎn)油量占總產(chǎn)油量的96.7%，注水井262口，分層注水井230口。因此，安全可靠、高效長效的分層注水技術(shù)對(duì)海上油田開發(fā)提質(zhì)提效和穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)具有重要的意義 。

國外及中國海油的海上油田通常采用多層甲板、多功能的大生產(chǎn)平臺(tái)，自帶檢修設(shè)備，注水井一般都采用主動(dòng)檢修方式，不過分追求延長注水井的檢修期。勝利海上油田以前采用以中心平臺(tái)帶衛(wèi)星平臺(tái)為主的海上開發(fā)模式，衛(wèi)星平臺(tái)上的空間有限，無檢修裝備，注水井檢修時(shí)需要用移動(dòng)式作業(yè)平臺(tái)，僅平臺(tái)費(fèi)用每天就高達(dá)近30萬元，一口注水井的檢修費(fèi)用近500萬元。如果注水井免修期短就會(huì)造成檢修井次增多，而移動(dòng)式作業(yè)平臺(tái)數(shù)量有限，注水井得不到及時(shí)檢修，會(huì)導(dǎo)致注采井網(wǎng)不完善，影響水驅(qū)開發(fā)效果。因此，勝利油田根據(jù)海上油田降低作業(yè)成本、安全環(huán)保和高速高效開發(fā)的生產(chǎn)需求，開展了安全、長效和高效的分層注水工藝技術(shù)研究。筆者在分析影響分層注水管柱壽命主要因素的基礎(chǔ)上，針對(duì)洗井造成分層注水管柱壽命縮短、管柱工況轉(zhuǎn)換造成封隔器蠕動(dòng)失效、環(huán)空封隔器無洗井通道和現(xiàn)有管柱不能滿足安全環(huán)保要求等問題，研制了液控壓縮式封隔器和可洗井的液控式環(huán)空安全封隔器等關(guān)鍵工具，設(shè)計(jì)了液控平衡式分層注水管柱，形成了勝利海上油田安全可控長效分層注水技術(shù)，在滿足多級(jí)精細(xì)分層注水要求的同時(shí)，解決了分層注水管柱壽命短、層段合格率低等問題，提高了勝利海上油田的水驅(qū)效果。

1 影響分層注水管柱壽命的主要因素

1.1 頻繁洗井造成分層注水管柱壽命縮短

勝利海上油田的注水井以前注過濾海水，注入水中懸浮物含量高，注水井需要定期洗井。為改變?cè)摖顩r，借鑒陸地經(jīng)驗(yàn)，研究應(yīng)用了空心單管分層注水管柱。該管柱中的Y241可洗井環(huán)空安全封隔器和Y341可洗井分層注水封隔器均采用水力壓縮密封件，坐封后通過鎖緊裝置使封隔器處于永久密封狀態(tài)。同時(shí)，為了滿足大排量反洗井要求，在封隔器上設(shè)置了洗井閥。應(yīng)用過程中該管柱逐步暴露出一些問題：由于封隔器洗井閥采用鋼體與組合密封件配合密封的方式，大排量洗井時(shí)容易造成組合密封件損壞；同時(shí)，由于注入水水質(zhì)差，洗井閥易腐蝕結(jié)垢，造成封隔器密封失效。

1.2 工況轉(zhuǎn)換造成封隔器蠕動(dòng)失效

為保證檢修作業(yè)時(shí)分層注水管柱起下順利，在設(shè)計(jì)分層注水管柱時(shí)盡量減少帶卡瓦類的工具，前期分層注水管柱采用了非平衡式管柱結(jié)構(gòu)，采用YK344液控?cái)U(kuò)張式封隔器分層。

注水過程中，分層注水管柱會(huì)因?yàn)楣r轉(zhuǎn)換（洗井、酸化、測(cè)試、停注）和注入?yún)?shù)變化產(chǎn)生伸縮。注水管柱伸縮會(huì)對(duì)封隔器產(chǎn)生作用力造成其蠕動(dòng)變形，尤其對(duì)于海上φ177.8mm套管，由于封隔器外徑較大（150.0mm），受到的壓力或拉力較大，蠕動(dòng)變形也更大。由于液控?cái)U(kuò)張式封隔器的密封膠筒壁薄，受局部應(yīng)力作用易出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致分層注水管柱整體失效［3－4］。

1.3 注水管柱存在安全隱患

Y241可洗井封隔器存在洗井閥易損壞的問題，而油井用偏心式多管安全封隔器的洗井通道小，不能滿足海上油田注水井的要求，為此分層注水管柱采用YK344液控?cái)U(kuò)張式封隔器作為頂部安全封隔器。YK344液控?cái)U(kuò)張式封隔器采用地面液壓控制，通過控制管線加壓坐封，泄壓后解封，在一定程度上滿足了海上分層注水管柱的安全控制需求，但該封隔器的控制方式存在一定隱患：一旦出現(xiàn)火災(zāi)、風(fēng)暴潮等突發(fā)意外情況會(huì)造成液控系統(tǒng)泄壓，會(huì)導(dǎo)致井內(nèi)該類封隔器全部解封，環(huán)空安全難以控制，不能滿足注水井安全環(huán)保的要求。

1.4 其他影響因素

導(dǎo)致分層注水管柱失效的另外一個(gè)原因是液控系統(tǒng)泄露。目前，液控式分層注水管柱采用一根管線連接所有液控注水封隔器，要求整套液路系統(tǒng)保持良好的密封性，不然會(huì)導(dǎo)致分層注水管柱失效。前期，為了保證注水管柱分層的可靠性，液控式封隔器全部采用了擴(kuò)張式膠筒。由于封隔器坐封啟動(dòng)壓力低（0.6～0.8MPa），完井過程中如果井筒未灌滿完井液或者出現(xiàn)較大漏失，封隔器會(huì)因U形管效應(yīng)提前坐封，造成膠筒磨損。同時(shí)，由于液控系統(tǒng)與封隔器膠筒采用非隔離設(shè)計(jì)，一旦有一個(gè)封隔器的膠筒破損，液控系統(tǒng)就會(huì)泄露，造成所有封隔器失效，導(dǎo)致分層注水管柱失效。

2 延長分層注水管柱壽命的技術(shù)思路

以長效、可靠、作業(yè)成本低為基本原則，結(jié)合影響分層注水管柱壽命的因素和海上對(duì)分層注水管柱的要求，主要從以下幾方面提高海上分層注水管柱的長期可靠性：

1）采用平衡式分層注水管柱，改善管柱受力，降低管柱的活塞、溫度效應(yīng)，降低工況轉(zhuǎn)換造成管柱蠕動(dòng)的幅度。

2）采用液壓控制方式分層，解決分層注水與大排量洗井的矛盾。通過液壓控制管線傳遞液壓坐封井下液壓控制封隔器，實(shí)現(xiàn)層間封隔；通過液壓控制管線泄壓，使封隔器膠筒回縮，實(shí)現(xiàn)大排量反洗井。由于反洗井時(shí)膠筒收回，避免了膠筒接觸磨損，解決了反洗井造成封隔器壽命縮短的問題［5－6］；無洗井閥，減少了薄弱點(diǎn)；地面可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)壓，保持封隔器始終在最佳工作壓力狀態(tài)，消除膠筒應(yīng)力松弛效應(yīng)，從而提高分層注水管柱的可靠性和長效性。

3）研制啟動(dòng)壓力式的液控高壓縮封隔器，以避免入井過程中封隔器提前坐封，造成膠筒磨損，導(dǎo)致分層注水管柱失效；膠筒與液壓控制系統(tǒng)隔離，即使一級(jí)封隔器膠筒破損，分層注水管柱依然可以有效分層。

4）研制滿足井控要求的液控式環(huán)空安全封隔器，該封隔器采用永久坐封方式，洗井、安全通道分別采用獨(dú)立液壓管線控制，在滿足大排量反洗井的同時(shí)，可提高環(huán)空長期的安全可靠性。

3 安全可控長效分層注水關(guān)鍵技術(shù)

3.1 液控式壓縮封隔器

3.1.1 設(shè)計(jì)思路

結(jié)合海上實(shí)際需求及工況，針對(duì)液控式擴(kuò)張封隔器膠筒易提前坐封磨損膠筒、解封時(shí)間長和洗井效率低等問題，為增強(qiáng)封隔器的可靠性和抗蠕動(dòng)能力，采用液控式壓縮封隔器，設(shè)計(jì)思路如下：

1）采用壓縮膠筒，設(shè)有獨(dú)立的液缸，由地面通過液控管線控制封隔器的坐封、解封，以滿足分層注水和反洗井要求；

2）液控系統(tǒng)的液缸采用膠圈密封，并與壓縮膠筒分開，膠筒不與液壓油接觸；

3）采用坐封剪釘［7］，封隔器坐封啟動(dòng)壓力可提高到8MPa，以避免因漏失速度快導(dǎo)致封隔器在下入過程中提前坐封；

4）膠筒采用異形結(jié)構(gòu)，接觸應(yīng)力沿軸向均勻分布，最大接觸應(yīng)力分布區(qū)域由5%提高至95%，密封性能得到提高；膠筒端部安裝護(hù)腕，以防止肩部突出；膠筒采用耐高溫的氫化丁腈橡膠制作，具有優(yōu)異的耐高溫抗老化性能［8－10］。

3.1.2 封隔器結(jié)構(gòu)

封隔器由節(jié)箍、上接頭、中心管、調(diào)節(jié)環(huán)、膠筒、膠筒隔環(huán)、一級(jí)活塞、控制剪釘、活塞套、二級(jí)活塞和下接頭構(gòu)成（見圖1）。液控管線接頭與液控管線相連，傳遞液壓；活塞、控制剪釘、支撐套構(gòu)成坐封機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)環(huán)起調(diào)節(jié)作用，以方便封隔器各部件順利組裝；膠筒膨脹密封環(huán)空，實(shí)現(xiàn)分層。

3.1.3 工作原理和技術(shù)參數(shù)

圖1 液控式壓縮封隔器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure diagram of liquid controlled compression packer1.節(jié)箍；2.上接頭；3.中心管；4.調(diào)節(jié)環(huán)；5.膠筒；6.膠筒隔環(huán)；7.一級(jí)活塞；8.控制剪釘；9.活塞套；10.二級(jí)活塞；11.下接頭

封隔器的坐封、解封均由地面通過φ6.35mm液控管線控制。在封隔器入井前，將φ6.35mm液控管線與封隔器接頭相連，貼附在油管外壁隨井下工具下到注水井內(nèi)。坐封時(shí)由地面加壓裝置向液控管線內(nèi)泵入液壓油，液壓油經(jīng)液控管線下行進(jìn)入封隔器，作用在活塞上，形成壓力差，壓力升至一定值時(shí)，剪斷坐封剪釘，活塞在液壓作用下上行，壓縮膠筒實(shí)現(xiàn)坐封，關(guān)閉地面液控管線的針形控制閥，保持管線及封隔器內(nèi)油壓穩(wěn)定，膠筒處于坐封密封狀態(tài)。正常注水時(shí)，液控管線連接至自動(dòng)控制柜，當(dāng)液控管線內(nèi)的油壓變化超出預(yù)設(shè)值時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整至預(yù)定值，使膠筒長期保持在最佳密封狀態(tài)。解封時(shí)，打開針形控制閥泄掉液控管線內(nèi)的油壓，使液控管線與油套管環(huán)空的壓力平衡，膠筒靠自身回彈力克服液控管線內(nèi)的摩阻力回縮推動(dòng)活塞下行，實(shí)現(xiàn)解封。

封隔器最大下入深度4 000m，耐溫≤150℃，耐壓差≤30MPa，坐封啟動(dòng)壓力8MPa，適用于φ177.8和φ139.7mm套管。

3.1.4 坐封控制力優(yōu)化

封隔器的坐封效果受膠筒軸向壓縮距離的直接影響［11］，壓縮距離過大，會(huì)使膠筒產(chǎn)生永久性變形甚至失效；壓縮距離過小，膠筒受到的壓縮力較小，無法達(dá)到理想的密封效果。為保證封隔器坐封的效果，需要通過控制坐封載荷實(shí)現(xiàn)合理的膠筒壓縮距離。

圖2為封隔器膠筒壓縮距離與坐封載荷的關(guān)系曲線。從圖2可以看出，當(dāng)坐封載荷不大于17kN時(shí)，軸向壓縮距離與坐封載荷呈線性關(guān)系，表明此時(shí)膠筒處于自由變形階段，沒有與套管接觸；當(dāng)坐封載荷大于17kN后，軸向壓縮距離增大趨勢(shì)變緩，表明此時(shí)膠筒與套管已經(jīng)接觸，處于坐封階段；當(dāng)坐封載荷超過55kN以后，軸向壓縮距離增大趨勢(shì)進(jìn)一步變緩，此時(shí)膠筒的變形已經(jīng)達(dá)到極限，超過了膠筒合理的壓縮范圍。因此，為保證坐封效果，同時(shí)不至于對(duì)膠筒造成破壞，應(yīng)控制封隔器坐封距小于50mm，將坐封載荷控制在45～55kN。封隔器活塞面積為4 570mm2，因此地面液控管線壓力應(yīng)控制在10～12MPa。

圖2 坐封載荷與膠筒軸向壓縮距離的關(guān)系曲線Fig.2 Curve of relation between seat load and axial compression distance

3.1.5 主要特點(diǎn)

1）可根據(jù)地面壓力準(zhǔn)確判斷井下封隔器膠筒密封狀態(tài)，實(shí)時(shí)補(bǔ)壓，可依據(jù)注水、酸化、洗井等不同工況要求調(diào)整地面壓力，保持液路系統(tǒng)處于最佳壓力狀態(tài)，避免高壓超負(fù)荷或低壓欠載運(yùn)行，消除了膠筒應(yīng)力松弛造成的密封不嚴(yán)現(xiàn)象，提高了分層的長效性。

2）耐蠕動(dòng)，由于封隔器沒有解封剪釘，注水管柱蠕動(dòng)時(shí)外部作用力僅作用于封隔器膠筒，不存在因解封剪釘疲勞破壞解封、分層失效的問題；反洗井時(shí)，封隔器可以解封，膠筒與套管不接觸，避免了管柱蠕動(dòng)造成的封隔器膠筒磨損，延長了封隔器膠筒的壽命。

3）封隔器膠筒與液壓控制系統(tǒng)是分開的，即使單級(jí)膠筒有損傷，液壓控制系統(tǒng)的壓力也不受影響，井下串聯(lián)的其他級(jí)封隔器仍有效密封，更有利于分層，延長管柱壽命。

4）壓縮式膠筒可快速解封，壽命長。室內(nèi)試驗(yàn)得解封時(shí)間為10～12min，老化試驗(yàn)預(yù)測(cè)封隔器壽命達(dá)5年以上。

5）液控壓縮式封隔器無上提解封力限制，有利于進(jìn)行多級(jí)分層。

3.2 液控式環(huán)空安全封隔器

3.2.1 工作原理

井下安全控制系統(tǒng)主要由井下環(huán)空安全封隔器和油管安全閥組成，由于油管安全閥的性能已經(jīng)十分可靠，因此只需要解決井下環(huán)空安全封隔器的問題。筆者在分析現(xiàn)用井下環(huán)空安全封隔器存在的問題和調(diào)研國內(nèi)外安全工具的基礎(chǔ)上，根據(jù)出現(xiàn)意外情況時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉油套環(huán)空的井控要求，研制了具有2條獨(dú)立液路（分別控制洗井和坐封機(jī)構(gòu)）的液控式環(huán)空安全封隔器（見圖3）［12］。

圖3 液控式環(huán)空安全封隔器Fig.3 Liquid control annular safety packer

液控式環(huán)空安全封隔器將控制洗井和安全通道的液控管線分開，液控管線1控制洗井通道，液控管線2控制安全通道。液控管線1加壓坐封封隔器，泄壓后，由于單向鎖環(huán)的作用，膠筒不縮回，起到控制油套環(huán)空安全的功能；液控管線2加壓，打開液控滑套，實(shí)現(xiàn)反洗井的功能，泄壓后滑套關(guān)閉，起到控制油套環(huán)空安全的功能；上提管柱封隔器解封，膠筒縮回，可進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。

3.2.2 主要特點(diǎn)

1）洗井滑套通過液壓強(qiáng)制開啟，泄壓后雙重彈簧強(qiáng)制關(guān)閉，避免了反洗井后因井筒雜質(zhì)影響或上下壓差導(dǎo)致的密封不嚴(yán)等情況的出現(xiàn)，可有效保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。

2）洗井通道環(huán)空面積大（達(dá)967.6mm2），滿足了海上油田大排量反洗井的需求。

3）液控式環(huán)空安全封隔器的液控管線1與液控式壓縮封隔器的液壓控制系統(tǒng)串聯(lián)起來，控制液控式環(huán)空安全封隔器與管柱油層部位的分層液控式壓縮封隔器同時(shí)坐封，無需進(jìn)行二次坐封作業(yè)，液控式環(huán)空安全封隔器設(shè)有坐封鎖緊機(jī)構(gòu)，液控管線意外泄壓膠筒也不會(huì)回縮，達(dá)到了長期控制環(huán)空安全的目的。

3.3 平衡式分層注水管柱

液控平衡式測(cè)調(diào)一體化分層注水管柱包括分層系統(tǒng)、配注系統(tǒng)、井下安全控制系統(tǒng)和反洗井系統(tǒng)（見圖4）。采用液控式壓縮封隔器進(jìn)行分層，液控式壓縮封隔器解封就可以進(jìn)行大排量洗井；采用同心可調(diào)配水器進(jìn)行配注，分層數(shù)不受限制；井下安全控制系統(tǒng)由液控式環(huán)空安全封隔器和井下安全閥組成，分別控制環(huán)空和油管通道的安全；反洗井采用側(cè)開式反洗井閥，可解決雜質(zhì)在單向洗井閥上堆積造成打開困難、無法反洗井的問題。

3.3.1 工作原理

考慮到活塞效應(yīng)和溫度效應(yīng)，在設(shè)計(jì)平衡式分層注水管柱時(shí)，在管柱底部增加一級(jí)平衡液控封隔器代替錨定工具，以避免蠕動(dòng)造成封隔器膠筒磨損導(dǎo)致分層注水管柱失效的問題，延長注水管柱分層的有效期。同時(shí)，由于平衡式分層注水管柱沒有錨定機(jī)構(gòu)，后期起下作業(yè)方便，可降低后期作業(yè)成本，符合勝利海上油田對(duì)分層注水管柱的要求。工作原理如下：

圖4 液控平衡式測(cè)調(diào)一體化管柱及受力示意Fig.4 Liquid control balanced measuring-adjusting integrated string and schematic diagram of stress

分層注水時(shí)，在注水壓力作用下，管柱受壓下行，此時(shí)平衡液控封隔器與油管管柱在套管內(nèi)的最底下形成一個(gè)密閉腔，腔內(nèi)留有液體，由于液體具有不可壓縮性，會(huì)阻止分層注水管柱下行。同時(shí)由于底部加入了平衡液控封隔器，使分層注水管柱在正常注水情況時(shí)，注水層層間各方向整體受力相互抵消（見圖4），注水管柱整體受力平衡，解決了對(duì)管柱蠕動(dòng)影響最大的活塞效應(yīng)問題。

當(dāng)溫度變化時(shí)，分層注水管柱膨脹或收縮，引起注水管柱蠕動(dòng)變形，此時(shí)由于封隔器膠筒與套管內(nèi)壁接觸面積大，且坐封壓力可通過地面直接控制，通過計(jì)算，當(dāng)?shù)孛嬉嚎毓芫€控制坐封壓力保持在10MPa以上時(shí)，膠筒與套管內(nèi)壁的摩擦力可抵消溫度效應(yīng)引起的伸縮力；同時(shí)，注水管柱底部增加的平衡液控封隔器和頂部增加的液控環(huán)空安全封隔器起到了一定的軟錨定作用，減小了由溫度效應(yīng)造成的封隔器蠕動(dòng)變形。

3.3.2 計(jì)算分析驗(yàn)證

注水管柱內(nèi)外流體壓力、溫度及受力狀態(tài)的變化，使注水管柱產(chǎn)生較大的軸向變形，從而使注水管柱發(fā)生軸向位移。若軸向變形過大，會(huì)引起封隔器蠕動(dòng)失效。

主要有以下5種情況可以使注水管柱發(fā)生軸向變形：1）溫度變化產(chǎn)生的溫度效應(yīng)；2）內(nèi)外壓差作用產(chǎn)生的鼓脹效應(yīng)；3）管柱內(nèi)外壓差產(chǎn)生的活塞效應(yīng)；4）失穩(wěn)屈曲產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)（包括正弦屈曲效應(yīng)和螺旋屈曲效應(yīng)）；5）流體流動(dòng)時(shí)的摩阻效應(yīng)。

以文獻(xiàn)［13］中管柱軸向變形量計(jì)算公式為基礎(chǔ)，考慮分層注水管柱受到的內(nèi)力、摩擦、內(nèi)外壓力、黏滯摩阻、正壓力、浮力、井眼曲率等因素的綜合影響，以海上油田1口實(shí)際注水井的井身結(jié)構(gòu)建立模型進(jìn)行受力分析，分別計(jì)算2種分層注水管柱正常注水和反洗井（注）時(shí)的管柱蠕動(dòng)變形量。計(jì)算公式為：

式中：ΔL為蠕動(dòng)位移，m；L為油管長度，m；E為管材彈性模量，MPa；A為管柱壁的橫截面積，m2；Ap為封隔器密封腔的橫截面積，m2；Ai為管柱內(nèi)截面積，m2；Δpi為管柱內(nèi)壓力變化的平均值，MPa；Ao為管柱外截面積，m2；Δpo為管柱外壓力變化的平均值，MPa；μ為管柱的泊松比；d為管柱內(nèi)徑，m；D為管柱外徑，m；Ff為管柱端部受到的有效軸向力，kN；r為管柱和套管環(huán)空的半徑間隙，m；EI為管柱的彎曲剛度，kN·m2；Le為管柱螺旋彎曲段長度，m；α為鋼材的線膨脹系數(shù)，℃－1；ΔT為井筒內(nèi)溫度的變化，K；λ為沿程阻力系數(shù)；ρ0為注入流體的密度，kg／m3；v為管柱內(nèi)流體的流速，m3／s。

N80鋼級(jí)油管外徑73.0mm、內(nèi)徑62.0mm、長度2 000.00m，套管內(nèi)徑159.4mm。注水時(shí)，注入水的溫度45℃、排量8m3／h；洗井時(shí)，注入洗井液的溫度25℃、排量10m3／h。注入壓力為10MPa，計(jì)算不同注入壓差（10，20，30和40MPa）下，正常注水和反洗井時(shí)非平衡式和平衡式分層注水管柱的變形量（正值代表管柱伸長，負(fù)值代表管柱縮短），結(jié)果見表1。

表1 非平衡式和平衡式分層注水管柱不同注入壓差下的變形量Table1 Deformation of non balanced and balanced stratified water injection string under different injection pressures differences

注入壓差為10MPa，計(jì)算不同注入壓力（5，10，15和20MPa）下，正常注水和反洗井時(shí)非平衡式和平衡式分層注水管柱的變形量，結(jié)果見表2。

表2 非平衡式和平衡式分層注水管柱不同注入壓力下的變形量Table2 Deformation of non-balanced and balanced stratified water injection string under different injection pressures

由表1和表2可知：1）無論是正常注水還是反洗井狀態(tài)，不同注入壓差及不同注入壓力下，平衡式分層注水管柱的變形量均比非平衡式分層注水管柱小。勝利海上油田目前最大注水壓差及注入壓力都不到10MPa，管柱變形量在3mm以下，說明平衡式注水管柱能夠避免管柱變形造成蠕動(dòng)導(dǎo)致的封隔器失效和管柱壽命縮短問題。2）由于平衡式分層注水管柱采用了液控封隔器，洗井時(shí)管柱的變形量基本不受生產(chǎn)壓差影響，井口反洗壓力越大，管柱變形量越大，但平衡式分層注水管柱的變形量只是非平衡式分層注水管柱的50%，并且平衡式分層注水管柱采用的液控封隔器在洗井時(shí)處于解封狀態(tài)，反洗井對(duì)封隔器的壽命基本沒有影響。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

截至2017年12月，勝利海上油田安全可控長效分層注水技術(shù)共應(yīng)用101井次，最大分層數(shù)6層，分層最長有效期已達(dá)到5年以上，應(yīng)用該技術(shù)的注水井沒有因?yàn)榉謱幼⑺苤脑蜻M(jìn)行檢修。安全可控長效分層注水技術(shù)在滿足多級(jí)精細(xì)分層要求的同時(shí)，解決了分層注水管柱壽命短、層段注水合格率低等問題。自2013年底應(yīng)用該技術(shù)以來，勝利海上油田層段注水合格率由63.2%提高到79.8%，注采對(duì)應(yīng)率由86.2%提高至90.0%，地層壓力恢復(fù)了0.55MPa，產(chǎn)量自然遞減率由8.7%降至5.2%，含水上升率由2.8%降至1.5%，提高了注水開發(fā)效果。下面以埕北251C-1井為例介紹應(yīng)用情況。

埕北251C-1井初始采用空心單管分層注水管柱，管柱中配有Y241可洗井環(huán)空安全封隔器和Y341可洗井分層注水封隔器。該井自2001年開始注水以來已檢修4次，平均檢修期不足4年，而且由于不能及時(shí)檢修，層段注水合格率低，不能滿足地質(zhì)配注要求，2013年測(cè)試分層流量時(shí)發(fā)現(xiàn)在井深1 369.20m處油管竄漏，水由此漏點(diǎn)進(jìn)入Ng41＋2層和Ng4 層，井深1 369.22m處的封隔器也有漏失現(xiàn)象，因此決定對(duì)該井進(jìn)行檢修作業(yè)，下入了平衡式分層注水管柱，采用液控式壓縮封隔器進(jìn)行分層，利用液控式環(huán)空安全封隔器保證環(huán)空安全、控制注水和洗井工況的切換。

埕北251C-1井分3層注水，由4級(jí)液控式壓縮封隔器封隔上下油層，總配注量410.0m3／d，上中下層配注量分別為300.0，20.0和90.0m3／d。該井作業(yè)結(jié)束后，采用一體化驗(yàn)封儀進(jìn)行驗(yàn)封，上下層驗(yàn)封時(shí)均無流量顯示，證明封隔可靠。然后測(cè)試各注水層的流量并調(diào)整各層的配注量，調(diào)整配注量后井口注水壓力5.0MPa，全井注水量396.0m3／d，上中下層的注水量分別為284.7，19.8和91.5m3／d，配注量達(dá)到要求。該井注水期間對(duì)配注量進(jìn)行過調(diào)整，也進(jìn)行過多次洗井、酸化解堵作業(yè)，之后均能恢復(fù)正常注水。2018年4月12日對(duì)該井再次進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整配注量，總配注量475.0m3／d，上中下層配注量分別為300.0，70.0和105.0m3／d。配注量調(diào)整后井口注水壓力4.9MPa，該井實(shí)際注水量483.9m3／d，上中下層的注水量分別為292.3，92.4和99.2m3／d。各層注水量均達(dá)到配注要求，注水壓力波動(dòng)正常。

5 結(jié)論與建議

1）針對(duì)海上注水井在“安全、長效、高效”方面的要求，研制了液控式壓縮封隔器和可洗井的液控式環(huán)空安全封隔器等關(guān)鍵工具，設(shè)計(jì)了液控平衡式注水管柱，形成了勝利海上油田安全可控長效分層注水技術(shù)，解決了現(xiàn)有分層注水管柱壽命短、作業(yè)成本高和層段合格率低等問題。

2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，海上長效分層注水技術(shù)有利于進(jìn)行精細(xì)分層注水、延長注水管柱壽命和降低作業(yè)成本，能夠滿足勝利海上水驅(qū)油田精細(xì)注水開發(fā)的要求，提高水驅(qū)開發(fā)效果。

3）隨著海上油田持續(xù)開發(fā)，油藏情況的變化對(duì)分層注水技術(shù)會(huì)提出新的要求，而井下封隔器是分層注水的核心工具，因此要持續(xù)提高封隔器的可靠性，進(jìn)一步延長分層注水管柱的壽命。