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日前，勝利油田開(kāi)發(fā)處組織采油院、孤東、孤島、勝利采油廠的領(lǐng)導(dǎo)、專家及相關(guān)技術(shù)人員在孤東采油廠三采中心召開(kāi)了同心雙管分層注聚技術(shù)研討會(huì)，并到GO6-23-474井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩。
現(xiàn)場(chǎng)觀察顯示，同心雙管分層注聚工藝有效地解決了注聚井注聚剖面測(cè)試難的問(wèn)題，大幅降低了管柱的黏度損失，也解決了注聚工具堵塞問(wèn)題，單井注入周期明顯延長(zhǎng)。目前，孤東采油廠措施井平均注入周期達(dá)到255天，最長(zhǎng)的已超過(guò)400天。
不斷創(chuàng)新三采技術(shù)
聚合物驅(qū)油己成為高含水后期增加產(chǎn)量、提高采收率、保持油田可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)手段。注聚驅(qū)開(kāi)發(fā)同水驅(qū)采油一樣，開(kāi)采過(guò)程中也存在著層間矛盾，主力油層單層突進(jìn)的問(wèn)題。如果采用籠統(tǒng)注入方式，聚合物溶液主要進(jìn)入高滲透層，這些層對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)聚快；而中、低滲透油層，因受層間干擾的影響，吸聚量少，嚴(yán)重影響注聚驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。
截止2008年9月，孤東采油廠有5個(gè)正注單元，226口注聚井，日注入量20803m3/d，日產(chǎn)油2084.3噸。2007年正注單元年產(chǎn)油57.7×104噸，占采油廠總產(chǎn)量的21.9%，預(yù)計(jì)2008年年產(chǎn)油70.8×104噸，占27.2%，三采產(chǎn)量的高低嚴(yán)重影響采油廠產(chǎn)量的穩(wěn)定。對(duì)正注單元注聚井注入層數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看到，注兩層以上的井有161口，占注聚井總數(shù)的71.9％。
孤東采油廠三采技術(shù)人員通過(guò)對(duì)正注單元滲透率級(jí)差統(tǒng)計(jì)表發(fā)現(xiàn)，各單元不同層位滲透率差異較大，三四區(qū)滲透率級(jí)差為9.4，二區(qū)滲透率級(jí)差也達(dá)到了8.2。以二區(qū)注聚區(qū)為例，由于滲透率差異較大，各層吸聚量也存在重大差別。其中54、45吸聚情況較好，42、53吸聚情況較差。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的注聚，部分井不同層滲透率差異變大，高滲透層吸聚量大，而原來(lái)吸聚差的層吸聚能力進(jìn)一步下降，因此，通過(guò)聚合物高黏度的特點(diǎn)無(wú)法達(dá)到調(diào)整吸聚剖面的目的。也就是說(shuō)希望通過(guò)聚合物改善吸聚剖面，達(dá)到改善層間矛盾，提高剩余油采收率的愿望無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)。
分層注聚合物技術(shù)可以改善聚合物驅(qū)注聚剖面，控制聚合物溶液沿高滲透條帶突進(jìn)現(xiàn)象，使難動(dòng)用的油層能得到有效開(kāi)發(fā)，解決注聚驅(qū)井層間吸聚差異大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)層間合理配注，延長(zhǎng)聚合物驅(qū)的有效期，可進(jìn)一步提高采率。
世界攻關(guān)分層注聚工藝
國(guó)外的聚合物驅(qū)油開(kāi)始于上世紀(jì)50年代末，前蘇聯(lián)的奧爾良油田和阿爾蘭油田、加拿大的Horsefly Lake油田和Rapdan油田、法國(guó)的Chatearenard油田和Courtenay試驗(yàn)區(qū)、美國(guó)、德國(guó)、阿曼的多個(gè)油田都開(kāi)展了聚合物驅(qū)油工業(yè)推廣，由于國(guó)外油藏一般采用多套井網(wǎng)或單套井網(wǎng)開(kāi)發(fā)，每套井網(wǎng)采用光油管籠統(tǒng)注入，所以針對(duì)聚合物分層注入技術(shù)上的研究并不多見(jiàn)。
國(guó)內(nèi)對(duì)分層注聚技術(shù)的研究開(kāi)始于上世紀(jì)90年代，大慶油田在此方面起步較早，江漢、大港、河南、遼河等油田也都依托大慶技術(shù)進(jìn)行了聚合物分層注入技術(shù)的研究和應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的分層注聚技術(shù)主要有倒替注聚技術(shù)、同心單管分層注聚技術(shù)、油套分注技術(shù)等。
倒替注入工藝管柱由空心配水器、封隔器、底球組成，空心配水器的芯子延長(zhǎng)，水嘴擴(kuò)大，減少對(duì)聚合物的剪切，將暫時(shí)不注聚的油層投入死芯子，實(shí)現(xiàn)單一層段的注入。這種工藝無(wú)需測(cè)試，從地面流量表讀取注聚流量，但不能同時(shí)滿足兩個(gè)層的分層注入需求，反復(fù)投撈還容易造成壓力波動(dòng)，造成地層返吐影響正常注入，此外注入周期的確定還有待于做深入的研究。
同心單管分層注入工藝主要由封隔器、配聚器、底部凡爾組成。配聚器采用雙層管狀結(jié)構(gòu)，在內(nèi)管的外壁上開(kāi)有等距的環(huán)形槽，和外管內(nèi)壁構(gòu)成一個(gè)節(jié)流空隙，在保留聚合物黏度的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)流降壓的目的，調(diào)配時(shí)調(diào)整節(jié)流芯子的長(zhǎng)度。由于環(huán)形槽間隙很小，當(dāng)井筒機(jī)械雜質(zhì)含量較高時(shí)或地層返吐時(shí)很容易將環(huán)形槽堵塞，影響正常注入。
油套分注技術(shù)在管柱結(jié)構(gòu)上相對(duì)簡(jiǎn)單，利用油管和油套環(huán)空，實(shí)現(xiàn)聚合物兩層分注。這種分層注入技術(shù)具有免測(cè)調(diào)投撈的優(yōu)點(diǎn)，但由于注入壓力、腐蝕、結(jié)垢影響對(duì)套管損傷嚴(yán)重，分層注入壓力依靠地面分流裝置調(diào)節(jié)，勢(shì)必造成地面分流裝置前后壓差過(guò)大，使得聚合物溶液的黏度損失過(guò)大，不利于注聚的驅(qū)油效果。同時(shí)聚合物溶液的強(qiáng)腐蝕性容易對(duì)套管造成永久性傷害，油層出砂容易導(dǎo)致管柱砂埋，影響了正常注入。
目前聚合物分層測(cè)試儀器主要采用注水用井下存儲(chǔ)式電磁流量計(jì)，用鋼絲將測(cè)試儀器下到最下一級(jí)配聚器位置以下5米，上提測(cè)試儀器將測(cè)試密封段定位爪打開(kāi)并坐入配聚器內(nèi)，定位后測(cè)試密封段上的出液孔與配聚器內(nèi)節(jié)流芯的進(jìn)液孔相對(duì)應(yīng)，孔的上下由密封圈密封，聚合物溶液經(jīng)流量計(jì)、測(cè)試密封段及配聚器進(jìn)入目的層。該層段測(cè)試完后依次上提測(cè)試上一層段。勝利油田注聚采用清水配置母液，與污水混合注入地層，由于混合不均勻，注入液中有“魚眼”狀結(jié)塊，測(cè)試數(shù)據(jù)誤差相對(duì)較大。
聚合物驅(qū)要進(jìn)一步提高采收率，就必須實(shí)現(xiàn)聚合物的分層注入。最大限度地保留聚合物的注入黏度，實(shí)現(xiàn)聚合物的分層測(cè)試、分層調(diào)配，提高對(duì)應(yīng)油層的驅(qū)替效果，針對(duì)油藏不同類型和注入井況，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)有效的同心雙管分層注聚工藝管柱成為目前國(guó)內(nèi)外各油田技術(shù)攻關(guān)的方向。
新型分層注聚工藝管柱設(shè)計(jì)
孤東采油廠技術(shù)人員對(duì)分層注聚管柱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要井下工具有：密封補(bǔ)償器、內(nèi)管懸掛器、井下封隔器、大通徑篩管和井下?lián)Q向器。根據(jù)不同的層間壓力狀況，組成了正、反向同心雙管分層注聚管柱（圖1、圖2）。
正向同心雙管分層注聚管柱：由密封補(bǔ)償器、內(nèi)管懸掛器、井下封隔器、井下?lián)Q向器、∮89毫米滲氮油管和∮48毫米滲氮油管組成，主要適用于上層壓力高下層壓力低一級(jí)兩段注聚井的分層注聚。反向同心雙管分層注聚管柱：由密封補(bǔ)償器、內(nèi)管懸掛器、井下封隔器、大通徑篩管、∮89毫米滲氮油管和∮48毫米滲氮油管組成，主要適用于上層壓力低下層壓力高一級(jí)兩段注聚井的分層注聚。
地面配套裝置 地面流程有完成分流、準(zhǔn)確計(jì)量和輔助控壓等作用，同時(shí)還要盡量提高整個(gè)過(guò)程中的黏度保留率，為此對(duì)地面流程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研制了平衡式低剪切閥、篩選了電磁流量計(jì)、設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)地面流程。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，優(yōu)化后的地面配套裝置實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確分流、精確計(jì)量和在一定范圍內(nèi)高黏度控壓的目標(biāo)。
平衡式低剪切調(diào)節(jié)閥的研制：在對(duì)管柱進(jìn)行正、反向改進(jìn)后，能針對(duì)不同油層壓差選擇不同的分層注聚管柱。但由于油管能提供的摩擦阻力有限，對(duì)層間壓差較大的井，還需要地面提供更多的控壓能力（圖3）。
閥門設(shè)計(jì)：為降低閥座對(duì)聚合物溶液黏度的機(jī)械剪切，閥芯采用圓錐形設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)通道為圓弧形；在閥芯與閥座的密封處采用堆焊合金材料，該材料具有較強(qiáng)的耐沖刷性，可以保證閥門的密封性；閥門傳動(dòng)系統(tǒng)密封采用降壓技術(shù)，保證閥門調(diào)節(jié)的靈活性，達(dá)到平衡式調(diào)節(jié)的目的。
調(diào)節(jié)閥性能指標(biāo)：最大工作壓力20兆帕，在16兆帕工作壓力下，可以有效截止液體流動(dòng)而不發(fā)生滲漏。在最大工作流量范圍內(nèi)，可以任意調(diào)節(jié)聚合物溶液的流量，最低不小于1m3/h，控制壓差在1兆帕以內(nèi)，聚合物溶液黏度保留率大于90%。
流量計(jì)的篩選 目前油田使用的流量計(jì)有渦輪流量計(jì)和電磁流量計(jì)，由于渦輪流量計(jì)在流程中有運(yùn)動(dòng)部分，能對(duì)聚合物造成剪切，降低了聚合物的黏度。而電磁流量計(jì)在流程中只有兩個(gè)電極，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部分，不會(huì)對(duì)聚合物的黏度造成影響。因此采用電磁流量計(jì)，進(jìn)行地面流量的計(jì)量（圖4）。
地面流程設(shè)計(jì) 為減小地面流程黏度損失，地面分流采取了就近原則。將流量計(jì)和控制閥直接接到井口，用于連接流程的管線全部采用滲氮管線，每道焊口全部精細(xì)處理，降低聚合物黏度損失，具體情況見(jiàn)圖5、圖6。
同心雙管分層注聚成效顯著
同心雙管分層注聚工藝于去年4月開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。截至今年9月底，孤東采油廠共在15口井上進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用，成功率達(dá)100％。試驗(yàn)證明，該工藝較好地改善了注聚井的吸聚剖面。目前，已實(shí)施的注聚井不吸聚和吸聚差的層數(shù)由措施前21層101米，減少到1層4.5米。措施前吸聚較多的層位平均注入量由112.8立方米下降到74立方米，而吸聚較少的層位平均注入量由21.1立方米上升到73立方米。
對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)到較好效果。對(duì)應(yīng)油井39口，可對(duì)比37口，有效32口，有效率86.5％，日產(chǎn)油由措施前的228.5噸，上升到措施后的344.0噸，日增油115.5噸，累計(jì)增油15100噸。注聚見(jiàn)效井?dāng)?shù)由措施前的21口，提高到措施后的33口，見(jiàn)效率由措施前的53.8％，提高到措施后的84.6％，見(jiàn)效率提高了30.8％。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，同心雙管分層注聚的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了低剪切、高壓差、高精度和無(wú)堵塞的雙層分層注聚目標(biāo)，滿足了孤東油田注聚分層的需要，實(shí)施后注聚剖面得到較大程度改善，對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效率大幅提升，增油效果明顯。
勝利油田有關(guān)專家認(rèn)為，同心雙管分層注聚工藝“讓三采煥發(fā)了第二春”，是三采注入的一場(chǎng)技術(shù)革命，該工藝值得在我國(guó)東部“三高”油田較大范圍推廣應(yīng)用。
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