姬塬油田H 油藏分注工藝適應(yīng)性評(píng)價(jià)

張召召，王 榮，杜寧波，周冰欣

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

姬塬油田H 油藏位于陜北斜坡中西部，為典型的低滲透區(qū)塊，主力層長(zhǎng)6 系三角洲前緣沉積體系儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫發(fā)育、大孔道分布復(fù)雜。受儲(chǔ)層物性影響，吸水不均井比例在53.7%，吸水不均層段比例在40%，層間、層內(nèi)矛盾突出。油藏西部受層間物性差異大影響，長(zhǎng)611、長(zhǎng)612層層間吸水不均現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致層間壓差變大，其中長(zhǎng)611小層吸水弱、能量較低，產(chǎn)能發(fā)揮不足。目前H 油藏有注水井239 口，分注井165口，分注率69.0%，主要有常規(guī)偏心、橋式同心、地面分注、同心雙管分注等5 種分注工藝，橋式同心占比57.6%、地面分注占比28.5%。分注工藝種類繁多，且偏心分注、橋式同心分注測(cè)調(diào)遇阻率高達(dá)16.2%，嚴(yán)重制約著精細(xì)小層注水技術(shù)政策的執(zhí)行，因此開展分注工藝適應(yīng)性評(píng)價(jià)很有必要[1-3]。

1 H 油藏分注井測(cè)調(diào)遇阻分析

結(jié)合H 油藏分注井井下測(cè)調(diào)情況，從注入介質(zhì)、遇阻部位、管柱服役年限對(duì)測(cè)調(diào)遇阻井開展遇阻原因分析[4-6]。

1.1 遇阻井注入介質(zhì)分析

H 油藏2018 年總體測(cè)調(diào)382 井次，遇阻62 井次。從注入介質(zhì)分析，注清水井中橋式偏心測(cè)調(diào)遇阻率22.2%，橋式同心測(cè)調(diào)遇阻率15.9%；注采出水井中橋式偏心測(cè)調(diào)遇阻率38.5%，橋式同心測(cè)調(diào)遇阻率16.7%，橋式偏心井均明顯高于橋式同心井（見表1）。

表1 不同注入介質(zhì)中分注井測(cè)調(diào)遇阻情況統(tǒng)計(jì)表

1.2 遇阻部位分析

從遇阻部位分析，遇阻62 井次中工具串內(nèi)遇阻37 井次，占59.7%；管串遇阻16 井次，占25.8%；其他原因遇阻9 井次，占14.5%，遇阻位置主要集中在工具串內(nèi)（見表2）。

表2 分注井測(cè)調(diào)不同部位遇阻情況統(tǒng)計(jì)表

1.2.1 工具串遇阻分析 從工具串內(nèi)分析，37 井次工具串遇阻井中，橋式偏心7 井次，遇阻率11.3%；橋式同心30 井次，遇阻率10.2%，橋式偏心井中工具串內(nèi)遇阻率高于橋式同心井（見表3）。

表3 分注井工具串內(nèi)遇阻情況統(tǒng)計(jì)表

對(duì)比分析歷次57 井次工具串遇阻井中，橋式同心33 井次，遇阻位置平均井斜角18.2°；橋式偏心24井次，遇阻位置平均井斜角16.4°，橋式同心分注工藝在井斜較大的井中適應(yīng)性要好于偏心分注工藝（見圖1）。

圖1 分注井工具串遇阻井井斜對(duì)比柱狀圖

1.2.2 管串內(nèi)遇阻分析 從管串內(nèi)遇阻分析，16 井次管串遇阻井中，橋式偏心井3 口，遇阻率4.8%；橋式同心13 井次，遇阻率4.4%，橋式偏心井中工具串內(nèi)遇阻率高于橋式同心井（見表4）。

表4 分注井管串內(nèi)遇阻情況統(tǒng)計(jì)表

對(duì)比分析歷次27 井次管串遇阻井中，橋式同心18井次，遇阻位置平均井斜角17.8°，橋式偏心9 井次，遇阻位置平均井斜角15.4°，橋式同心分注工藝在井斜較大的井中適應(yīng)性要好于偏心分注工藝（見圖2）。

圖2 分注井管串內(nèi)遇阻井井斜對(duì)比柱狀圖

1.3 管柱服役年限分析

從管柱服役年限分析，31 口遇阻井中橋式偏心井5 口，橋式同心井26 口。管柱服役年限3 年內(nèi)遇阻5口，3～5 年遇阻10 口，5 年以上遇阻16 口，管柱服役年限越長(zhǎng)，遇阻頻次越高。

綜合H 油藏測(cè)調(diào)遇阻井分析，工具串內(nèi)腐蝕結(jié)垢是測(cè)調(diào)遇阻的主要原因，橋式偏心分注井測(cè)調(diào)遇阻率高于橋式同心井，在井斜狀況相當(dāng)?shù)臈l件下，橋式同心分注工藝的適應(yīng)性要好于橋式偏心分注工藝。

2 分注工藝適應(yīng)性評(píng)價(jià)

H 油藏自2006 年開發(fā)，2009 年開始推行分注工藝，經(jīng)過近10 年的試驗(yàn)，先后開展了地面分注、偏心分注、橋式偏心分注、橋式同心分注、同心雙管分注工藝技術(shù)試驗(yàn)，工藝技術(shù)不斷完善，目前以橋式同心分注工藝為主體。針對(duì)不同分注工藝，進(jìn)行適應(yīng)性評(píng)價(jià)分析，定型該區(qū)塊工藝類型。

2.1 地面分注適應(yīng)性分析

2.1.1 工藝原理 地面分注主要由層間分隔器、預(yù)制工作筒組成。正常注水時(shí)，油套環(huán)空注上層，油管注下層。

2.1.2 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 針對(duì)地面分注工藝存在的套管帶壓注水和內(nèi)腐蝕問題，分腐蝕區(qū)和注入介質(zhì)對(duì)套管腐蝕進(jìn)行評(píng)價(jià)論證；同時(shí)結(jié)合套管服役年限、區(qū)塊注水壓力和套管承壓理論計(jì)算。

（1）注入水腐蝕性評(píng)價(jià)：通過地面常溫試驗(yàn)、井下掛片試驗(yàn)和理論分析，對(duì)采油三廠不同區(qū)塊采出水地面分注井腐蝕速率進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，采出水井腐蝕速率遠(yuǎn)大于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)≤0.076 mm/a 的規(guī)定要求，不推薦在采出水回注井開展地面分注工藝（見表5）。

表5 H 油藏采出水地面分注腐蝕速率統(tǒng)計(jì)表

（2）地面分注套管損傷后承壓情況：利用套管壁厚與套管承壓計(jì)算公式，計(jì)算不同損傷情況下套管的承壓情況：

式中：δ-壁厚，mm；P-承壓，MPa；D-外徑，mm；σS-屈服強(qiáng)度；F-強(qiáng)度系數(shù)；t-溫度折減系數(shù)；C-腐蝕裕量，mm。

H 油藏注水井井口注水壓力在8～16 MPa，從套管承壓性能考慮，注水壓力16 MPa 左右的注水井套管壁損傷不能超過30%，注水壓力8 MPa 左右的注水井套管壁損傷不能超過50%（見表6）。

表6 不同損傷級(jí)別J55 套管承壓性能計(jì)算表

（3）腐蝕和壓力共同作用下地面分注可行性論證：按注水井全生命周期20 年計(jì)算，保證注水井套管在20年內(nèi)正常注水，不發(fā)生腐蝕套管損壞，計(jì)算不同鋼級(jí)和不同尺寸套管在化學(xué)腐蝕和注水壓力共同作用下要求的最低腐蝕速率。H 油藏的J55 套管承壓16 MPa 時(shí)，腐蝕速率不得高于0.115 8 mm/a，承壓8 MPa 時(shí)，腐蝕速率不得高于0.193 mm/a（見表7）。

表7 J55 套管承壓時(shí)不同損傷厚度下的腐蝕速率

通過理論分析及前期室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，初步明確了地面分注工藝的選井標(biāo)準(zhǔn)，推薦在注清水的二層分注井中使用地面分注。

2.2 偏心分注適應(yīng)性分析

2.2.1 工藝原理 偏心分注主要由封隔器、偏心配水器、堵塞器、水力循環(huán)凡爾、絲堵等工具組成，通過鋼絲投撈偏心配水器水嘴實(shí)現(xiàn)單層注水量調(diào)節(jié)。

2.2.2 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 偏心分注投撈測(cè)試需要配水器間距大于7 m，不適應(yīng)多個(gè)薄夾層細(xì)分，且只能利用鋼絲投撈水嘴，一次只能投撈一層，投撈時(shí)間偏長(zhǎng)。本層段在進(jìn)行流量或壓力測(cè)試時(shí)，本層段以下層段只能停注，層間干擾較大。

2.3 橋式偏心分注適應(yīng)性分析

2.3.1 工藝原理 橋式偏心分注主要由封隔器、橋式偏心配水器、水力循環(huán)凡爾、絲堵等工具組成。通過鋼絲投撈橋式偏心配水器水嘴實(shí)現(xiàn)單層注水量調(diào)節(jié)。

2.3.2 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 該工藝實(shí)現(xiàn)了多級(jí)分注，可對(duì)任意層投撈測(cè)調(diào)，且配水器帶有橋式通道，在測(cè)試單層流量、壓力時(shí)不會(huì)影響其他層段注水，減少測(cè)試時(shí)的層間干擾，提高了測(cè)試精度。在大斜度井、采出水回注井上一次測(cè)調(diào)成功率低，單層流量在10～15 m3/d，測(cè)調(diào)誤差大，配水器跨距需要不小于10 m 的投撈距離（見圖3）。

圖3 橋式偏心分注井測(cè)調(diào)誤差對(duì)比圖

2.4 橋式同心分注適應(yīng)性分析

2.4.1 工藝原理 橋式同心分注主要由封隔器、橋式同心配水器、水力循環(huán)凡爾、絲堵等工具組成，通過電纜測(cè)調(diào)技術(shù)調(diào)整水嘴實(shí)現(xiàn)單層注水量調(diào)節(jié)。

2.4.2 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 橋式同心配水器具有扇形橋式通道，測(cè)調(diào)時(shí)不影響其他層正常注水，可調(diào)水嘴與配水器一體化免投撈，滑套式可調(diào)水嘴不易堵塞。同時(shí)將配水器“滑梯式”旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向變?yōu)椤捌脚_(tái)式”定位對(duì)接，簡(jiǎn)化了測(cè)調(diào)儀器結(jié)構(gòu)，提升了定向井對(duì)接成功率。與橋式偏心相比，大斜度井測(cè)調(diào)成功率由72%提高到90%，配水器跨距由10 m 下降到2 m，20 m 層段可由2 層細(xì)分到4～5 層，在大斜度分注井中適應(yīng)性較好。

2.5 同心雙管分注適應(yīng)性分析

2.5.1 工藝原理 該工藝是在88.9 mm 套管內(nèi)插入48.3 mm 油管，形成油套環(huán)空、油管環(huán)空、小油管內(nèi)腔三個(gè)通道，通過地面閘門控制，油管環(huán)空和小油管分別對(duì)兩個(gè)注水層單獨(dú)注水，免去了井下測(cè)調(diào)。管柱主要由內(nèi)管、外管、封隔器、插管及密封件組成。

2.5.2 同心雙管配套技術(shù) 同心雙管分注管柱組合中主要工具為低壓坐封封隔器、單流配水器、插管連通器、插管，通過核心工具聯(lián)合作用實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)單層配注量，實(shí)現(xiàn)小層配注全天候達(dá)標(biāo)注水。

2.5.3 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 同心雙管分注工藝具有地面測(cè)調(diào)計(jì)量準(zhǔn)確和工藝簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)井下測(cè)調(diào)頻繁遇阻和層間注水壓差大的分注井具有更好的適應(yīng)性。同時(shí)提高了測(cè)調(diào)效率，實(shí)現(xiàn)了配注全天候達(dá)標(biāo)（見表8）。

表8 不同分注工藝一次性投資對(duì)比（2 000 m）

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

（1）地面分注工藝簡(jiǎn)單，一次性投入低，但僅適用于注清水的二層分注井。橋式偏心一次性投入低，但不適應(yīng)多個(gè)薄夾層細(xì)分，只能利用鋼絲投撈水嘴，投撈時(shí)間偏長(zhǎng)。

（2）橋式偏心適用于井斜20°以下，井深2 000 m以內(nèi)，分注層數(shù)二層或三層的清水井，測(cè)調(diào)時(shí)投撈次數(shù)頻繁，在大斜度井、采出水回注井上一次測(cè)調(diào)成功率低。

（3）橋式同心改變偏心配水方式，實(shí)現(xiàn)中心通道免投撈作業(yè)，二層分注井測(cè)調(diào)由1 天以上縮短到3～5 h，3～5 層分注井由2～3 d 縮短到6～8 h。

（4）同心雙管分注避免了頻繁遇阻井井下測(cè)調(diào)遇阻風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了單層配注全天候達(dá)標(biāo)，適用于兩層注水的注采出水井。

3.2 下一步建議

（1）常規(guī)偏心與橋式偏心井需多次投撈測(cè)試，測(cè)調(diào)遇阻率較高，建議淘汰使用。

（2）同心雙管分注井無(wú)法測(cè)試吸水剖面，層內(nèi)吸水狀況不明，且一次性投入成本較高，建議繼續(xù)開展該工藝吸水剖面測(cè)試技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)從管柱組合、井下材料、施工費(fèi)用等方面綜合考慮，降低成本投入。

（3）橋式同心井年測(cè)調(diào)費(fèi)用較高，且存在測(cè)調(diào)遇阻風(fēng)險(xiǎn)，建議在兩層以上的清水分注井實(shí)施波碼通訊數(shù)字式分注技術(shù)，降低測(cè)調(diào)費(fèi)用。