低產(chǎn)能油藏配套管柱的研制與應(yīng)用

臨盤油田屬于復(fù)雜小斷塊油田，油藏類型多，油間矛盾大。隨開采時間的推移,地層產(chǎn)能降低、含水上升或井底形成液體聚集給地層造成回壓等,使得現(xiàn)有的管柱結(jié)構(gòu)已不能解決原油開采中出現(xiàn)的問題,具體表現(xiàn)在:(1)對于高壓低滲油藏,由于供液不足,油井免修期短,開采成本較高;(2)對早期大段射開的油井隨時間的推移,其開采進(jìn)入高含水期,需用封隔器直接卡封原主力油層(貢獻(xiàn)較大,已高含水),啟動非主力油層生產(chǎn);卡后含水下降了,而往往由于供液不足,造成油井無法正常生產(chǎn)。針對上述問題,經(jīng)現(xiàn)場的反復(fù)試驗與研究,根據(jù)不同的油藏(層)特點,研制成功了2種類型閉式采油配套管柱。截至1999年9月,已現(xiàn)場應(yīng)用42口井,成功實現(xiàn)了低產(chǎn)能油井的長期生產(chǎn)。一、速度管柱結(jié)構(gòu)整個泵抽舉升系統(tǒng)以泵的固定凡爾為界,上部是依靠泵排出壓力舉升流體,下部則是油層液體的自溢。研究的重點是下部管柱。以井底為節(jié)點,流動壓力就是流入此節(jié)點流體的動力,是油層產(chǎn)液所必須的;油管的吸入壓力則是流出此節(jié)點的液流動力,是管柱舉液所必須的。由于現(xiàn)場大部分生產(chǎn)管柱與套管之間沒有下封隔器,泵的位置不在油層中部,且泵下一般都下尾管,則整個管柱的壓力示意見圖1。由于常規(guī)管柱泵下沒有封隔器,套管本身對油藏來說是一種開采管柱。如果油藏有足夠的能量,油井即可自噴生產(chǎn)。而帶封隔器的閉式管柱,就相當(dāng)于減少了自噴尾管管柱的直徑。假設(shè)泵的吸入壓力一定,用奧爾基捷維斯基(Qrkiszewski)方法編程并計算不同管徑下所需的油管壓力(見圖1),圖中,A點與B點分別表示為達(dá)到相同的泵吸入壓力,常規(guī)管柱與閉式配套管柱所需的油管吸入壓力,由B點的壓力值延伸到常規(guī)管柱壓力曲線的C點,則C點就代表與B點有相等的油管吸入壓力,但深度不同。A點與B點之間的壓力差異,說明在同一油井中,且在相同的油管吸入壓力和泵掛深度的條件下,閉式配套管柱結(jié)構(gòu)將提高泵的吸入壓力,也就意味著將提高入泵液速度,也稱閉式配套管柱為“速度管柱”。問題的關(guān)鍵在于根據(jù)產(chǎn)液性質(zhì)、產(chǎn)量、地層性質(zhì)等參數(shù),優(yōu)化尾管直徑并實現(xiàn)閉式狀態(tài)。開抽后,實現(xiàn)流壓、管柱直徑與產(chǎn)量之間達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一,從而實現(xiàn)供排平衡。二、主框架的結(jié)構(gòu)、工藝特點和功能針對低產(chǎn)油井(層),開發(fā)了常規(guī)閉式配套管柱與虹吸尾管閉式配套管柱2種類型閉式采油配套管柱(見圖2、圖3)。1.藍(lán)沒有凈油管柱一個開放式配套管柱常規(guī)閉式配套管柱適用于低產(chǎn)能油井,或油井產(chǎn)能較低的非主力油層,日產(chǎn)液量約為10t,此管柱具有增加泵的吸入壓力、提高入泵液速度、防止油井倒灌、防油層污染和防油管漏失等功能,另外該管柱可隨意卡非主力油層生產(chǎn),具有針對性、隨意性,是開采非主力層的重要管柱。虹吸尾管閉式配套管柱適用于低滲透區(qū)塊,油井不出砂,產(chǎn)能較低,日產(chǎn)量低于5t;油氣比不能太高。采用直徑為25～50mm的虹吸尾管,可解決油井供液差問題,延長油井的免修期;增加對油層的脈沖激動,有利于解堵,并且生產(chǎn)一段時間后可增加油井產(chǎn)液量。2.支持柱連接功能(1)實現(xiàn)供排平衡整個抽汲過程都是在閉式狀態(tài)下進(jìn)行的。開抽后,實現(xiàn)了流壓、管柱直徑與產(chǎn)量之間協(xié)調(diào)統(tǒng)一,從而實現(xiàn)供排平衡。封隔器以下流體涌進(jìn)尾管,井底壓力瞬時大幅度下降,加大了近井周圍的供液量。同時減少流體流經(jīng)尾管的壓力損失,增加了泵的吸入壓力,提高了入泵液的速度及泵效,成功實現(xiàn)了低產(chǎn)能油井或非主力油層的長期生產(chǎn),提高了油井產(chǎn)量。(2)地層內(nèi)負(fù)壓脈沖波在形成增壓差作用的同時,由于沒有封隔器以上液柱的影響,地層流體隨著上、下沖程的往復(fù)運動,被迫呈脈動狀態(tài)排出,形成負(fù)壓脈沖波,一旦與地層形成共振,將對近井地帶進(jìn)行清洗凈化,提高井筒附近地層的滲透率。(3)無排液管柱、泵管柱由于使用與封隔器配套的特制洗井閥和特制單流閥,采油熱洗或作業(yè)洗井時,洗井閥打開,入井液只能從泵上油管內(nèi)返出,防止了油層漏失,尤其是油井一旦被抽活以后,配套此種管柱,可保證油層不再被污染。(4)防止水井回流由封隔器和特制單流閥封堵了油套環(huán)空,一旦泵上油管或泵漏,均能防止地面流程往回倒灌。(5)以防止管道丟失由于封隔器和特制洗井閥封堵了油套環(huán)空,一旦泵上油管有少量漏失,不能形成循環(huán),也可保證正常出油。三、各種支持工具的功能和工作原則1.注意油管的滑動第一級封隔器采用Y211-115型卡瓦封隔器,該型封隔器具有錨定管柱、承受較大的壓差及防止油管的蠕動造成膠皮過早失效等功能。第二級封隔器采用Y341-115型自驗封封隔器,該新型封隔器的工作原理是:液壓經(jīng)傳壓通道到自驗封封隔器,推動自驗封封隔器的活塞及相應(yīng)的部件,使自驗封封隔器的密封膠筒被壓縮,同時鎖緊機構(gòu)發(fā)生動作,使膠筒不能回彈,達(dá)到密封目的。2.關(guān)閉地面洗井閥用于洗井作業(yè)及傳壓,使Y341自驗封封隔器坐封。當(dāng)?shù)孛嫦淳畨毫Υ笥?MPa時,推動特制洗井閥的活塞及相應(yīng)的部件,洗井閥打開;放壓后,其自動關(guān)閉。油井生產(chǎn)時封閉油套環(huán)空,保證管柱的閉式生產(chǎn)。3.單流域特色具有使流體單向流動的作用。保證洗井時,流體不倒灌回油層,實現(xiàn)了油層保護(hù);并保證Y341自驗封封隔器的坐封。四、施工順序和密封原則1.卡封隔器提管柱的封隔管柱按設(shè)計要求入井后,先油管正試壓,地面泵壓達(dá)到5MPa,連接管線不刺不漏,穩(wěn)壓5min不降為合格。然后按卡瓦封隔器的型號上提管柱至規(guī)定的高度,旋轉(zhuǎn)或下放管柱坐封卡瓦封隔器,加壓80kN。裝井口并密封油管。連接管線至套管,地面泵車打壓至5MPa,穩(wěn)壓5min不降為合格,驗封卡瓦封隔器,繼續(xù)打壓至10MPa,穩(wěn)壓10min完成Y341-115型自驗封封隔器坐封、驗封。2.瓦封隔器坐封不合格自驗封封隔器坐封前,先從油套環(huán)空打壓5MPa,如果穩(wěn)壓5min不降則驗證卡瓦封隔器坐封合格,否則打開油管,由返水情況來判定是套管漏還是卡瓦封隔器坐封不合格;繼續(xù)打壓至8MPa自驗封封隔器坐封;打壓至10MPa,自驗封孔打開,根據(jù)壓力的變化情況,可驗證自驗封封隔器及管柱的密封性,達(dá)到逐級驗封的目的。五、低滲透油田、非優(yōu)勢油層投入產(chǎn)出比及經(jīng)濟效益分析臨盤油田屬于復(fù)雜小斷塊油田,油藏類型多,油井的層間矛盾大。針對其中的低滲透油井、非主力油層,截至1999年9月,在42口井應(yīng)用該管柱,成功率100%,有效率90%,平均泵效提高12.8%,1～9月份42口井累計增產(chǎn)原油24923t,投入產(chǎn)出比為1∶8.6。1.管柱施工方法施工前日產(chǎn)油量為3～4t,含水16%,1999年5月16日,對該井采用圖2所示的管柱施工;施工后日產(chǎn)油量為14～20t,含水23%,已連續(xù)生產(chǎn)了5個月,累積增油1218t。2.管柱施工方法施工前日產(chǎn)油量為2～3t,平均檢泵周期不到1個月,采油成本較高,1999年2月21日,對該井采用圖3所示的管柱施工;施工后日產(chǎn)油量為3～4t,已連續(xù)生產(chǎn)了8個月,累積增油200多噸。六、尾管直徑優(yōu)化油田普遍存在低產(chǎn)能油井以及高含水開發(fā)期未得到充分動用的非主力油層。以提