各种分层注水管柱的作用和特点
液控封隔器同心双管分层注水工艺管柱的研究及应用
液控封隔器同心双管分层注水工艺管柱的研究及应用X周洪军1,李积祥1,杨海龙2(1.中石化胜利油田有限公司桩西采油厂;2.延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂原油集输站) 摘 要:胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,井深结构(井斜和方位角)的影响,目前的分注管柱难以满足该油藏分层注水的要求。
因此,开发研制了新型液控封隔器同心双管分注管柱,解决了水井分注难题。
该管柱施工成功率高100%、层段注水有合格率高、分层可靠性高、洗井方便,控制操作简便的优点。
关键词:液控封隔器;分层注水;同心双管1 前言胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏有Ng1、Ng2、N g3、Ng4等多套开发层系,由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,难以用一套井网注水开发,因此对该类油藏的开发必须分层注水开采。
目前在该区块的分注管柱主要有:空心分层注水管柱、偏心分层注水管柱、斜井集成分层注水管柱。
但是由于井斜和方位角的影响,使得斜井集成分注管柱在投捞和测试、测调带来了很大的难度,甚至无法投捞、测试和测调,同时由于水质等因素的容易堵塞水嘴,无法保证该区块正常注水。
因此我们研究了液控封隔器同心双管分层注水管柱,该管柱可以使各层的实际注入量由地面控制和计量、配注精确、后期管理简单,同时实现了地面验封,对水质的适应性也比较好,不存在堵塞水嘴现象,有效的解决了该区块油藏大斜度分层注水的难题。
2 管柱工作原理、结构、技术指标2.1 管柱结构液控封隔器同心双管分层注水工艺采用液控封隔器(保护套管封隔器和分层封隔器)、外管、内管三大部分组成(见图1),无配水器,其中液控封隔器是用一根1/4寸控制管线来坐封和解封,只要控制压力保持稳定,井下无液压泄漏,在地面即可观察到井下封隔器的密封情况;278寸油管和1.9寸油管分别由两套套管四通悬挂,使每个油层均有单独的注水通道,互不影响。
分层注水的作用
分层注水是指在注水井中下入封隔器，把差异较大的油层分隔开，再用配水器进行分层配水，使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油层注水得到加强，使各类油层都能发挥作用的一种注水方式。
在进行非均质多油层开采中，为加强中、低渗透层，并控制高渗透层注水,按配注要求,在注水井中实现分层控制注入的注水方式，现已成为解决油田开发过程中层间矛盾，维持油田长期稳产、高产，提高采收率的重要手段。
油田开发初期的注水工作，由于基本上是按不同性质油层的自然吸水能力进行笼统合注，致使不同渗透率的油层吸水量相差几倍到几十倍，造成注入水单层突进和平面指进。
针对这种情况，应用了分层注水工艺技术，通过对高渗透层控制注水，对低渗透层加强注水，有效的控制了油层压力，并在一定程度上控制了油田含水上升过快的局面。
随着油田进入中高含水期开发，通过不断加强分层注水，把地层压力始终控制在原始地层压力附近，保证了油井有足够的生产压差和旺盛的产液能力。
关于油田细分层注水的研究与探讨
关于油田细分层注水的研究与探讨摘要：随着科技的发展，油田开发技术的不断深入,许多新的技术应用于油田的开采开发中。
油田细分层注水作为油田开发技术之一，它有助于解决油田的开采工作的部分难题，保障其开采开发的效率与效益。
本文将从细分层注水的现状与问题、细分层注水的作用和效果、主要方式、细分层注水在实际中的应用做以分析，旨在提高油田的开发水平，挖掘油田细分注水的潜力,改善油田开采效果，为油田高产、稳产和提高采收率服务。
关键词：细分层注水注水工艺配水管柱水嘴封隔器一、简析油田细分层注水的现状与问题油田注水，即把水通过注水井注入油层，以补充和保持油层压力的手段或方法。
而细分注水则是控制无效注水、提高储层动用程度的一项有效措施。
近几年由于实施细分注水注水技术，在完井前，根据测得的井口注水压力与流量数据即可设计水嘴尺寸。
完井时，在地面组装好带相应尺寸水嘴的配水器，直接完井注水。
如大庆油田、青海油田的开发效率和油田的开发质量因使用了细分层注水均有所提高。
面临的潜在的问题：1.受纵向非均质性的影响,各小层吸水状况存在较大差异,层间矛盾和平面矛盾不断加大,油田总体上厚层动用好,薄层动用差等问题。
2.由于各油田的储层特征不同，薄隔层、薄夹层的现象普遍存在。
由于埋藏深层段长,,低孔、低渗等造成了含水量和注水压力上升，层间差异和套管变形井递增等一系列问题影响常规分层注水工艺的实施。
3.高含水期后,层间干扰加剧,动用程度变差,高含水井层逐年增多,层间矛盾和平面矛盾突出，形成注采低效循环问题。
4.油田在开发过程中随时间增长油层能量不断消耗，有层压力递减，虽油层粘度的出现产量减少、死油采不出甚至造成停喷停产等问题。
二、简析油田细分层注水的特点和效果1.油田细分层注水在检查管柱和封隔器的密封性的过程中，具有作业管柱的自检功能特点。
在检查管柱的密封性时，正常注水情况下，只需将配水芯子两层都装上死嘴从井口投入，观察配水间套管不返水时流量变化，无流量说明管柱密封。
分层注水技术
4.掉、卡堵塞器事故少，同心集成式管柱 由于使用的是大堵塞器，投捞比较容易， 而且不容易发生掉、卡事故，减少了作业 井的井数。 5.能减缓测试工人的劳动强度，同心集成 式管柱由一个堵塞器配2个层段的注水量， 这样每投捞一个堵塞器解决2个层段的注 水，而偏心是一个层段一个偏心堵塞器， 这样调配起来，偏心工作量比集成式管柱 多1倍。
时活塞套上行被锁簧卡住，使封隔
器始终处于工作状态，上提管柱即
解封。
配
水
器
配水器与配水封隔器内工作筒 配合 ，分为Φ52、Φ55两种，配 水封隔器由内捞式打捞头、堵头、 调节环、压环、压杆、配水体、压 帽、定位体组成。配水器上两个配 水通道相距243mm与配水封隔器的 两个注水通道相对应。
当注水井注水时，注入水一部 分通过配水体上的孔道向上通过水 嘴，压杆流入地层，另一部分通过 下水嘴压帽及水嘴流入地层。每个 注水孔两边各有四通道T型密封圈将 两注水孔隔开，具体性能指标见下 表：
同心集成式细分注水
工艺技术原理
（一）工艺原理 同心集成式细分注水管柱主要由内 径为Φ60的Y341-114可洗井封隔器、内 径为Φ55和Φ52可洗井配水封隔器，内 捞式带锁紧机构的Φ55、Φ52配水器、 球座等组成。
层位深度（m）
名称
深度（m）
Y341-114 封隔器Φ60 射孔顶界 注水层 夹 层 Y341-114 封隔器Φ60
桥式偏心分层注水技术
技术原理： 管柱主要由封隔器和桥式偏心配水器组成。桥 式偏心配水器可以多级使用，每个桥式偏心配水器 对应一个注水层段。通过偏心主体的桥式结构设计 和测试主通道过孔结构设计，实现了实际工况下的 单层流量和压力直接测试。测压力时既可以使用一 支压力计逐级上提测得所有目的层压力，也可以每 级投入压力计，测完再逐级捞出。测分层流量时可 实现单层流量直接测试。流量、压力测试仪器及注 水堵塞器投捞装置用钢丝起下。
优选注水管柱和注水指示曲线分析
即可控制分层注水量，达到地质配
注方案要求。
Y341-114封隔器
KPX-115偏心配 水器
减震筒
洗井凡尔 筛管
油套分注（注聚）管柱
在井口使用流量控制器来
实现油管和套管不同注入压力
注水层
和不同注入量，实现两个层段
注水，上层和下层分别由套管
和油管注入。
注水层
二、分层注水常用管柱结构
这类管柱已经被空心配水管柱和偏心 配水管柱所代替，不作详述。
注水 层 注水层
注水层
节流器 测试球座 封隔器 节流器
测试球座 封隔器 节流器
球座
1. 固定配水管柱
节流器： 固定式配水器， 无法调配
优点： 结构简单，维护简便
缺点： 分层水量难调整， 测试工艺复杂， 无法细分注水。
注水 层 注水层
注水层
小直径 配水器
980 95 46 20 15，35 22 1265 45
常规 配水器
790 114 46 20 25 22 1700 44
3.偏心配水管柱
优点：
1、分注层数不限， 可单独调配任意层；
2、内通径一致，便于 测试、验封；
3、堵塞器投捞测试成 功率高；
4、内通径大、大小一致， 有利于吸水剖面测试 仪器通过。
水力压缩、压差式封隔、底球及撞击
筒组成。
注入层
偏心配水器结构：
注入层
由工作筒和堵塞器两部分组成，堵塞
器坐在工作筒内，水嘴安装在堵塞器上。 注入层
Y341-114封隔器
KPX-115偏心配 水器
减震筒
偏心配水器优点：结构紧凑，调整水 嘴方便，用钢丝投捞，可以投捞其中 任意一级，适用于深井多油层。
采油工程(分层注水)
用吸水指数进行动态分析时，需要对注水井测
试取得流压资料之后进行。日常动态分析中，为及
时掌握注水井地层吸水能力变化，常用日注水量与
井口注水压力之比所求得的视吸水指数对比吸水能
力。
I wa
q iw q iwh
在笼统注水情况下，若用油管注水， 则式中 piwh取
套管压力；若采用套管环空注水，则 力，以消除管柱摩阻影响。
1）直线递增式指示曲线如图12-8中Ⅰ所示。它反映了地 层吸水量与注入压力成正比，在直图12-8 典型的注 。
线上任取两点可求出吸水指数。当用指示曲线求 吸水指数时，应当用有效注入压力绘制的曲线。 Iw=(Q2-Q1)/(P2-P1)
---
2) 上翘式曲线如图12-8中Ⅱ所示。这种上翘式曲线除 与设备仪表有关外，还与油层性质有关。如在断层蔽 挡或连通较差的“死胡同”油层中，注入水不易扩散， 油层压力升高，注入水受到的阻力越来越大，造成曲 线上翘。
piw取h 油管压
---
(5)
相对吸水量是指在同一注入压力下，某分层吸 水量占全井吸水量的百分数，是用来衡量各分层相 对吸水能力的指标。
用途：有了各分层的相对吸水量，就可由全井指示 曲线绘制出各分层指示曲线，不必分层测试。
---
相对吸水 子 全量 层 井吸 吸水 水 10% 量 量 0
分层吸水能力法 的研究方 测注水井的吸 相 水对 剖吸 面 水大 量，则好；小
3) 折线式指示曲线如图12-8中Ⅲ所示。压力较低时随 压力增加注入量增加，而压力较高时，随压力增加曲 线偏向注入量轴，说明低渗油层部位随压力增大由不 吸水转为吸水；或有新的油层在较高压力下开始吸水； 或因较高压力下地层产生微小裂缝使吸水量突然增大。
---
海上注水管柱组合及主要工具介绍
三、分层配注管柱
（3）验封仪器串： 技术参数： 压力测量范围： 0～70MPa； 压力测量精度： 0.1％； 压力通道： 2； 温度范围： -40℃～155℃ ； 最大外径： φ46mm 特点： 双通道压力计，一支压力计 记录油管内压力，一支压力 计记录验封地层的压力，两 条曲线对比就可以知道验封 层的密封情况。
二、多管分注管柱
小油管注下层 大、小油管环空注中层 新增油管四通 新增油管挂 原有油管四通 原有油管挂 大油管1 套管 小油管1 定位旁通 顶部封隔器
套管注上层
工 艺 管 柱 图
大油管2 上 层 小油管2 筛管 插入密封 隔离封隔器 中 层 隔离封隔器 下 层 带孔管 φ60mm插入密封 插入密封 带孔管
三、分层配注管柱
（六）技术参数
型号 最大外径 in 3.25 3.88 4 长度 mm 1517 1512 1512 顶部扣型 底部扣型 中心管扣型 备注
325 388 400
2-7/8NUP 2-7/8NUP 2-7/8NUP
2-7/8NUP 2-7/8NUP 2-7/8NUP
1.9NUP 1.9NUP 1.9NUP 475左端为31/2NUB母扣 X接 2-7/8薄型 接箍
水嘴 测第一层注水段 地层压力
配水器 工作筒
（中） 水嘴
压力计 （下）
水嘴
测第三层注水段 地层压力
三、分层配注管柱
（三） 调配步骤
步骤： 1、将流量计装在配水器芯子中，钢丝作业将配 水器芯子座在工作筒内。工具到位后进行分层测 试，录取相应测试资料；完成分层测试后，起出 测试工具，对数据进行分析； 2、根据地质配注要求和实测的吸水指示曲线， 求得满足地质要求时各层所需注入压力，在水嘴 嘴损曲线版上选出满足单层配注量的合适水嘴； 3、安装所选水嘴，再次下入测试用配水工具， 进行分层测试；测试完成后，起出井下工具，对 测试数据进行分析，如不满足调配要求，则继续 测试调配直至下入调配好的分层配注工具； 4、倒好流程，进行正常注水。
井下作业施工管柱介绍
管柱补偿器
连通阀
Y241封隔器 注水层 坐封球座
三、堵水泵 采油层 丢手接头 Y341堵水封隔器
用途及范围：主要用于油井进行 机械卡堵水。
工作原理：用油管带管柱下井， 油管内投球蹩压坐封封隔器，打 开坐封球座，将封堵层封隔，之 后投球蹩压启动丢手接头，上提 油管丢手，丢手管柱留在井下， 起出油管，下泵生产。 特点：该管柱采用丢手管柱结构， 可卡堵任意层，进行分层采油； 支撑器防止管柱上窜下滑，实现 大跨距封堵。
伸 缩 管 连 通 阀
替酸器 Y241封隔器 措施层 坐封滑套
3)、分层酸化压裂管柱。
措施层
措施层
工作原理：替液后先投ф35球至坐封球 座处，油管内蹩压坐封封隔器并将坐 Y341可洗井封隔器 封滑套芯子打至割缝喷砂器底部，然 后进行下层压裂施工；然后再投ф38球 分层滑套 分 坐 至滑套喷砂器处，油管内蹩压将滑套 层 Y341可洗井封隔器 喷砂器的芯管和球打到座封滑套球座 封 滑 滑 处，密封下层，再进行上压裂施工； 水力锚 套 套 施工完成以后，反洗井洗出两级封隔 坐封滑套 器之间环空内沉积的砂子（或快速反 洗排酸），然后上提管柱解封封隔器 割缝管 ，起出施工管柱。 水力锚
特点：该管柱注水层数与封隔 器级数相同，套管保护液保护 上部油套管。
2)、高压注水管柱。
用途：主要用于超高压注水。 工作原理：从油管内投球,打压至 设计压力,打开球座,同时坐封封隔 器,封隔下部注水层与上部油套环 行空间,在高压注水时,对套管实现 保护。连通阀在必要时可实现环空 与油管内外的连通。 特点：该管柱由Y241型封隔器等工 具组成，可有效锚定和扶正管柱并 实现管柱伸缩补偿，满足40MPa以 上超高压注水的需要。
封堵层
Y341堵水封隔器 采油层
分层注水工艺管柱在河口采油厂的应用
结束后活塞 自动转入正常 的可注 水状态 ，从而实现分层注水 。配合压 缩封隔器座封时不需投捞死嘴 ，配水器通过轨道转换能够憋压 ，使封
隔器座封 。
（ ）后期测调影响 因素。 由于大部分 分层注水管柱 需要进行测 ２ 调 ，因此分注工艺 中配水器的选择要考虑井下测试 的需要 。部分注水 井受洗井条件 、出砂等影响 ，井况较差 ，由于空心配水器 ，打捞装置 结构简单 ，在井况较差 的情况下 ，投捞成功率较高 。偏心配水器 具有 管柱 内通径较大 的优点 ， 不会影响吸 水剖面 的测试 ， 当井筒 内较脏 但
石 油 地 质
ห้องสมุดไป่ตู้
缸 科 技 ２ １年第３ ０２ 期
分层 注水工 艺管柱在河 口采油厂的应用
杜 建 娟
胜利 油田分公司河 Ｅ采油厂 ｌ ２ Ｏ 山 东 东 营 ５２ ０ ７
摘 要 为满足各 生产层对 注水 量的不 同需求 ，提 高油 田注水开发效果 ，近几年 来分层注水 工艺管柱 的应 用规模不 断扩 大 ，较 ２ １年相 比 ，分注 井数增加 了１ ． ００ ８５ ％。本文 以分层注水工 艺管柱配套的影响 因素为切入点 ，对各 种分层注水 管柱 的管柱结构 、工作原 理 、技术特点 、应 用范 围等做 了详细介 绍，结合现场 应用情 况 ， 分层注水工艺管柱应 用情况进行梳理分析 ，总结 出分层 注水 工艺管 将
在深井应考虑防蠕动措施 。 ２ 分层注水 工艺 管柱在 河口采油厂 的应用
２ １ 分 层 注 水 工 具 ．
２２ 分 层 注 水 配 套 管 柱 ．
（ ） １ 长效扩张 式封隔器分 注管柱 。① 管柱组成 ：由Ｋ ３ ４ Ｙ ４ 封隔 器 、偏心 配水器 （ 空心配 水器 ）、油管 、 筛堵等 组成 。② 工作原 底 理 ：ａ ． 管柱下井 。通井刮管后投球验证油管 密封性 。配水器 内直接装 上 带水 嘴 ，工 具按照 管柱 顺序连 接好 后 ，下 井 。ｂ 封 、注 水 ：注 ． 坐 水 ，利用配水 器 内水嘴 的节流压差 ， 隔器便可座 封（ 筒胀封压 力 封 胶 ０ — ． ａ ，转入正 常注水 ，注入水经 各级配 水器 进入对 应的注 水 ． ０ ＭＰ ） ５ ７ 层段 。③解 封 、 井 ： 洗 反洗 井时封隔器胶筒 自动收 回实现解封 ，洗 井 水从套管进 入 ， 管柱 底部的单流阀进 入油管 内 ， 井口返 出。④管 经 从 柱特 点 ： 井通道 大 ， 井彻 底 ， 易堵 塞 结构 简单 ， 易造 成管 洗 洗 不 不 柱 卡。⑤ 应用范围 ： 用于出砂较严 重 、 杂 、油质污染 的注水井 ， 适 机 井深小于２０米 。⑥应 用情况 ：目前分注井主要集 中在高渗透浅层 砂 ００ 岩 油藏 ，因此 以长效 扩 张式 封隔 器 分注 管柱 为 主 ， 占总 分注 井 的 ６． ９ ％。其 中偏心 配水管 柱 占４ ． ９ １ ％，层段 合格 率４ ． ％，空心配 水 ６ ８１ ６ 管柱 占５ ．％，层段合格率５ ．２ ８４ １９ ％。 （ ） 定补 偿式液 压封隔器 分注管柱 。①管柱组 成 ：由Ｙ ４ — ２ 锚 ３ １ １ ５（ Ｔ）封 隔器 、Ｚ Ｋ空心配 水器 、补偿 器 、水力卡 瓦 、水力锚 、 １ Ｓ Ｊ 油管 、底 筛堵 等工具组 成。②工作 原理 ：ａ ． 管柱下井 ：Ｚ Ｋ Ｊ 配水器 内 直接装 上带 水嘴 的芯子 ，工具按 照管 柱顺序 连接好 后 ，下井 。ｂ ． 坐 封 、锚定 ：油管内正打压 ，首先是水力锚启动 ，水力卡瓦坐卡 ，锚定 支撑管柱 ，然后是补偿器 、配水器启动 ，打压至２ ＭＰ 后 ，封隔 器坐 ０ ａ 封 完成 。ｃ ． 注水 ：油管 泄压 后 ，配 水器轨 道换 向 ，进 入正常 注水 轨 道 ，注入水经各级酣 水器进 入对应的注水层段 。ｄ ． ： 洗井时 ， 洗井 反 油管泄压 ，洗井水从套管进入 ，打开封隔器的洗井活塞后下行 ，经管 柱底部的单流 阀进入 油管内 ，从井 口返 出。ｅ ． ：油管泄压 后 ，锚 解封 爪回收 ，上提管柱 ，封隔器逐级解 封 ，卡瓦脱开 ，继续上提即可安全
分层注水管柱技术分析
分层注水管柱技术分析崔江花【摘要】目前,江汉油田使用过的分层注水工艺管柱主要有油套保护分层注水管柱、锚定式分层注水管柱、高压注水管柱一和高压注水管柱二.这四种注水管柱在现场使用中常常会出现套管压力上升、油压波动大而套压波动小、油压套压同时波动大、起管柱困难和注入压力长期上升等问题.通过分析,注水压力、压力波动、层间压差、温度变化这4个因素是对注水管柱造成不利影响的主要因素.经研究,在注水层上部使用顶级封隔器的分层注水管柱,大多数情况下,压力变化所产生的总体作用力是向上的,即对管柱是上项力;分层注水管柱的受力是不平衡的,而且在各种效应的共同作用下,管柱一定会发生蠕动和变形,所以需要对管柱进行锚定,以保持管柱的总体受力平衡.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2014(027)004【总页数】3页(P62-64)【关键词】分层注水管柱;注水压力;压力波动;层间压差;温度变化【作者】崔江花【作者单位】中国石化江汉油田分公司江汉采油厂,湖北潜江433123【正文语种】中文【中图分类】TE934+.1江汉油田自进入注水开发以来，其注水管柱主要使用的是偏心式井下分层注水工艺管柱。
该种工艺管柱在国内各油田使用量最大，配套工具最全，配套工艺最系统全面。
偏心式分层注水管柱一般由可反洗井的Y341型等封隔器、偏心配水器、底部循环凡尔（或球座）等组成，再配以钢丝投捞及测试工艺。
对于普通注水井，由于注入压力通常不是很高，且压力波动也比较小，因此管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应等也都比较小，一般不会使管柱产生大的变形，所以对管柱和井下工具的要求不高，管柱的结构比较简单可靠，使用中问题少。
对于高温、高压注水井，管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应都会使管柱变形，从而使封隔器发生位移，导致封隔器封隔失效，所以，必须对管柱进行锚定。
为了消除锚定后的管柱因上述效应引起的内应力，有时还需在管柱锚定位置的上方使用管柱补偿装置。
分层注水简介
目录
1 分层注水简介 2 分层吸水能力及测试方法 3 分层注水管柱结构 4 分层注水工具及其工作原理 5 分层注水发展趋势 6 参考文献
2
1 第一章
分层注水简介
分层注水概念 指在注水井中下入封隔器，把差异较大 的油层分隔开，再用配水器进行分层配水， 使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油 层注水量得到加强，使各类油层都能发挥
32
配水器 KHD-110型空心配水器
工作原理
KHD-110型空心配水器由油管 加液压，液压经水嘴作用在阀上， 阀压缩压簧，离开阀座上行，阀 启开，高压水经油、套管环形空 间后注入地层。配水器按芯子大 小排列，分甲、乙、丙和丁。
33
配水器 KHD-110型空心配水器
型 参 数 号
甲
乙
丙
丁
总长/mm
9
目前分层吸水能力的测试方法主要有两类：一 类是测定注水井的吸水剖面；另一类是在注水过 程中直接进行分层测试。 测定注水井的吸水剖面：用各层的相对吸水量 来表示分层吸水能力的大小。 直接进行分层测试：用分层测试整理分层指示 曲线，求出分层吸水指数来表示分层吸水能力的 好坏。
10
测试方法一：放射性同位素载体法测吸水剖面
36
配水器 KHD-110新型空心配水器
型
参 数 号
甲 730 113 58 46 0.5~0.7
乙 730 113 51 40 0.5~0.7
丙 730 113 46 34 0.5~0.7
丁 730 113 42 32 0.5~0.7
总长/mm 最大外径/mm 中心管通径/mm 芯子通径/mm 凡尔开启压力/Mpa
5
国内外分层注水发展现状
分层注水工艺管柱应用及效果分析
为了提 高注 水 开发 效果 ， 过不 断 的研究 ， 通 “十五” 以来胜 利 油 阳形成 了 适应不 同油藏 类型及 井况条 件 的分层注 水配 套工 艺技术 ， 如铺 定补偿 式分层 注 水工 艺技 术 、分 层 防砂 、注水 工 艺技 术 等 。这些 注 水 ［艺技 术 在 应用 中 取 得 了较 好 的 开发效 果， 田注 水开 发状 况 得到 明显 改 善 。但是 由 目前胜 利 油 油 田的大 部分水 井仍然 以常规 的分层注 水技 术应用 为主， 油瑚的整 体分 注： 艺 １ ： 水平提 高 并不 明显 。 因此， 该有 针对 性地 解 决 目前油 田注 水面 临的 实际 问 应 题， 采用 集 成配 套 的模 式和 思 路 进行 整 合应 用 ， 高 油 田的 整体 注 水 开 发效 提
应 用 技 术
●Ｉ
分层注 水工 艺管柱 应 用及效 果分 析
朱 明 军
（ 利 油 现 河采 油 厂 山东 东营 胜 ２ ７６ ） ５ ０８
［ 摘 要］目前 国 内油 田的分 层注 水 工艺 技术 种类 较 多， 文对 胜 利油 田应 用 的多 种注 水 工艺技 术进 行 了分 析， 本 对管 柱 的主要 特 点进 行 了分 析 ， 点分析 了 重 不同管 柱类 型适 宜 应用 的 油藏类 型 。结 合胜 利 油 刚开 展 的水 井专 项治 理 治理 工 程， 有针 对性 地 对各 项技 术 进行 了 集成 配套 应 用 。文 章全 面 分析 了各 技 术在 水 井 专项 治 理 中推 广应 用 取得 了 效 果， 并提 出了 下步 发 展建 议 。 ［ 关键 词］ 分层 注水 技术 应 用 分 析 中 图分类 号 ：Ｑ２ ． Ｔ ３０ ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ９４ （０ ０ Ｏ ３５ Ｏ １０ １Ｘ２ ， 保证 洗井 畅通， 并清除水 质不合 格引起 的滤砂 管堵塞 ： 开式配水器 和 目 分 前应 用工艺配 套， 可使用 电磁流 量计进 行测试 ： 柱设计 为丢手结 构， 次作业 管 初 不 起 出丢 手 管 柱，工 艺简 单 。 ②防 反吐 分层 注 水工 艺管 柱 对 于 出砂较轻 的水 井， 如果采 用机 械防砂 技术 完井， 以采用 常规分 层注 可 水管 柱 ＋防 反吐工 具 的形式 进行 防砂 。 中， 隔器 可 以采用扩 张 式封 隔器， 其 封 采用 的防 反吐 工 具主 要包 括 防 反吐 井 口单 流 阀 、防 反吐 配 水器 、防 反吐 底 球等配套 工具 。 ２应 用及 效果 为提 高 水驱油 效率， 充分 发挥注 水 在油 田开发 中的作 用， ２０ 年开始 胜 从 ０６ 利油 田开始 在全 油 田范 围内开展 水井 专项 治理 工程， 该项 工程 中， 在 通过 技术 集 成 、完 善配 套 、严 细 管理 等保 障措 施， 行 了这 些分 层注 水工 艺技 术 的应 进 用 。 过实施 这 些新技 术 ， 田的注水 开 发效果 得 到明显 改善 ， 通 油 形成 了适用 于 不 同类 型油 藏和 井 况 的分 层注 水 ］ 艺技 术系 列， 高 了注水 开发效 果 。 ： 提
长寿命分层注水管柱资料
液力助捞测试配套工艺特点
1.高压注水井口防喷器采用了节流降压原理，把 钢丝密封换成了低压动密封，又设计了水力自 封式组合密封结构，承压能力高，密封可靠。 解决了井口喷漏问题，减少了环境污染。
2. 水质不达标、腐蚀严重。
油管漏失、强度下降。
1.地层温度变化。 2.水质不合格。
影响注水压力和测试调配。
检换管和测试发现问题的井41.3%。在近三年的换管管柱 和工具描述中，三年以上的油管腐蚀、结垢率达100%， 油管报废率达80%。如滨南的利33-34、利21-1、滨7927、滨73-2 等 注水井，管柱的内径 由62mm缩至 25mm~40mm；临盘的P1-46井，油管内径变为8mm， 水嘴也被完全堵塞。
④封隔器系列化
即封隔器外径尺寸尽量增多，使之与套管内径 相适应，任何尺寸的套管都有与之相适应的封隔器 规格可供选择。如：对于51/2″套管，根据套管壁 厚的不同其封隔器外径就有110mm、112 mm、115 mm、118 mm、121 mm等一系列尺寸规格可供选择， 从而减小了封隔器密封间隙，有效提高密封压力。
目前国内大多油田的多层系油藏普遍采用分 层注水的开发方式，分层注水工艺管柱主要采用 60~70年代研究开发的常规分层注水工艺技术， 这些管柱结构设计和工具可靠性能较低，分层不 清、管柱有效期短，作业频繁，不仅降低了注水 开发的效果，还大大增加了生产开发成本。针对 常规注水管柱存在的主要问题，我们研制成功了 锚定补偿式分层注水管柱及配套工艺技术。
锚定补偿式分层注水管柱
分层注水管柱技术分析及现场应用
分层注水管柱技术分析及现场应用摘要本文通过常规分注管柱技术现状调查与力学分析,针对分注管柱寿命短的问题,研究制定了几种完善分注技术的方案。
通过试验取得了一定的效果及认识。
关键词分层注水;锚定;悬挂式;注水井0 引言现河庄油田分层注水井多采用悬挂式管柱技术。
管柱主要由Y341封隔器和空心配水器以及底筛堵组成。
因未采取有效的防蠕动措施,在注水过程中封隔器短期密封失效的情况十分普遍。
2006年常规Y341悬挂式分层注水技术使用45井次,针对上部停注层或套管漏失井实施卡封分层27井次,有效率仅48%。
1 常规分注管柱技术分析及管柱配套模式的确定常规分注管柱力学分析:理论研究表明,注水管柱的蠕动距离主要与油管长度、注水压力等因素相关。
分层注水井层位一般在1 800~3 300m,注水压力在5~40MPa范围。
管柱结构以一级两段和两级三段为主。
结合现场分注井的具体情况进行了分类研究。
以一级两段分注井为例,就不同配注性质的注水管柱(封上注下、封下注上、两层均注)在座封过程、注水过程、测试过程中的受力状况及长度变化进行了计算。
计算的理论依据为:注水过程中温度、压力的变化会产生四种基本效应,即温度效应、活塞效应、螺旋弯曲效应及鼓胀效应。
对于封上注下的井,随着注水压力和管柱深度的增加,分注管柱受到的上顶力由22 134N增加到221 340N,管柱纵向缩短距离由0.30m增加到5.41m。
对于两层均注井注水过程中管柱基本不发生蠕动,当投球测试(或在线验封)时,封隔器管柱出现受力不平衡情况,管柱将伸长0.29~1.62m。
温度变化主要表现为温度降低,当温度下降范围在20~50℃时,油管缩短0.768~1.92m。
2 分层注水管柱技术的试验应用2.1 锚定补偿式管柱技术2.1.1 管柱结构及工作原理主要由补偿器、Y341封隔器、水力锚、水力卡瓦等组成,工作压力≤35MPa。
Y341高压注水封隔器为核心部件,其中补偿器、水力锚、支撑卡瓦3种工具组成了管柱的锚定补偿机构,可有效减少或消除温度、压力效应引起的管柱蠕动,改善封隔器的工作条件,延长分层卡封管柱的工作寿命。
封隔器及分层工艺管柱简介-精品文档
一、概 述 二、封隔器型号及分类
三、分层工艺管柱及配套封隔器
一、概述
封隔器是各种分层措施工艺管柱的重要组成部分， 是分隔油层的关键工具。 基本要求：下得去、封得严、取得出。因此封隔 器一般包括防中途坐封机构、坐封机构、密封机构、 锁紧机构、解封机构等部分。但部分特殊封隔器坐封 机构与封隔器是组合（桥塞、插管封等）形式的、也
二、封隔器型号及分类命名
SY/T 6327-2019 石油钻采机械产品型号编制方法
二、封隔器型号及分类命名
封隔器型号编制方法
工作温度/工作压力
刚体外径×内径
结构特征代号 使用功能代号 解封方式代号 坐封方式代号
固定方式代号
分类代号
二、封隔器型号及分类命名
JH Y 3 4 1 Z FX -114×48-135/35
JH 厂家代号:江汉 Y 压缩式；K 扩张式；Z 自封式 3 固定代号：无支撑
4 坐封方式代号：液压方式坐封
1 解封方式代号：上提管柱解封 Z 使用功能代号：应用于注水
FX 结构功能代号：具有反洗井功能
114×48： 外径为114mm，内径为48mm 135/35：工作温度：135℃；工作压力：35MPa 常用简写编号：Y341-114 注水封隔器
3、酸化、压裂管柱
安全接头 Y344封隔器
节流球座
油层
Y344 封隔器
三、分层工艺管柱及配套封隔器
3、酸化、压裂管柱
安全接头
水力锚 Y341可洗井封隔器 坐封球座
油层
三、分层工艺管柱及配套封隔器
Y341型注水、堵水、酸化封隔器
注水
堵水
酸化 压裂
各种措施管柱是根据不同的工艺需要进 行设计的，封隔器及其配套工具就是实现工 艺需要而有针对性设计或选配的。设计管柱 应在满足工艺需要的基础上还要考虑安全施 工、施工中出现异常情况如何解决、施工后
油田工艺管柱及井下工具介绍
丢手堵水管柱示意图
坐封球座
Y341-114封隔器
KZC-114支撑器
卡堵层
Y341-114封隔器
丢手接头
筛管丝堵
人工井底
抽油泵
常用注水管柱结构示意图
注水层
注水层
Y341-114注水封隔器
配水器
固定凡尔
油管
人工井底
配水器
常规分层注水管柱示意图
套管
注水层
注水层
十字叉
油管
人工井底
安全接头
丝堵
措施层
Y111-114
Y211-114
智能开关器
智能开关器
措施层
抽油泵
配产器
验套、找漏工艺管柱
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PART.05
验套、找漏管柱
用途及范围：适用于油水井的验套和找漏。 技术特点：管柱结构简单，施工操作方便。下井时如果下放速度过快，封隔器易出现中途坐封事故。 主要技术参数 外 径：114mm 内 径：60mm 工作压力：35MPa 工作温度：120℃ 坐封方式：液压（0.6～2MPa） 解封方式：放压（油、套管压 差平衡）
笼统注水管柱示意图
套管
KZF-94坐封球座
KLJ-90安全接头
注水层
KZC-114支撑器
Y341-114堵水封隔器
筛管、丝堵
注水层
人工井底
油管
套管
油套分注管柱示意图
Y341-114注水封隔器
酸化压裂工艺管柱
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各种分层注水管柱的作用和特点
第二节分层注水管柱分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。
分层注水的实质是在注水井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口保持同一压力的情况下，加强对中低渗透层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水单层突进，实现均匀推进，提高油田的采收率。
我国油田大规模应用的分层配水管柱有同心式和偏心式两种。
前者可用于注水层段划分较少较粗的油田开发初期，后者适用于注水层段划分较多较细的中、高含水期。
此外，还有用于套管变形井的小直径分层配水管柱。
一、固定配水管柱（1）结构由扩张型封隔器及配水器等构成。
（2）技术要求各级配水器（节流器）的起开压力必需大于 0.7Mpa，以保证封隔器的坐封。
（3）存在的问题更换水嘴时必须起管柱。
二、活动配水管柱（1）结构由扩张式封隔器及空心配水器等构成。
（2）技术要求各级空心配水器的芯子直径是由上而下从大到小，故应从下而上逐级投送，由上而下逐级打捞。
（3）存在问题受内通径的限制。
一般三级，最多五级。
三、偏心配水管柱这套管柱的主要特点是，应用偏心配水器能实现多级细分配水，一般可分 4～6 个层段，最高可分 11 个层段；可实现不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层测试，能大幅度降低注水井调整和测试作业工作量。
而且测任意层段注水量时，不影响其它层段注水。
1、偏心配水管柱（I）（1）结构由偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
（2）技术要求①筛管应下在油层以下 10m 左右。
②封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。
③各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，以免数据混乱，资料不清。
2、偏心配水管柱（II）（1）结构主要由扩张式封隔器和偏心配水器等构成。
（2）技术要求①各级配水器的水嘴压力损失必须大于 0.7Mpa，以保证封隔器坐封。
②各级配水器的堵塞器编号不能搞错。
（3）存在问题：扩张式封隔器的胶筒不能适应深井高温要求。
四、桥式偏心注水管柱（1）结构由桥式偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
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第二节分层注水管柱
分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。
分层注水的实质是在注水井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口保持同一压力的情况下，加强对中低渗透层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水单层突进，实现均匀推进，提高油田的采收率。
我国油田大规模应用的分层配水管柱有同心式和偏心式两种。
前者可用于注水层段划分较少较粗的油田开发初期，后者适用于注水层段划分较多较细的中、高含水期。
此外，还有用于套管变形井的小直径分层配水管柱。
一、固定配水管柱
（1）结构
由扩张型封隔器及配水器等构成。
（2）技术要求
各级配水器（节流器）的起开压力必需大于 0.7Mpa，以保证封隔器的坐封。
（3）存在的问题
更换水嘴时必须起管柱。
二、活动配水管柱
（1）结构
由扩张式封隔器及空心配水器等构成。
（2）技术要求
各级空心配水器的芯子直径是由上而下从大到小，故应从下而上逐级投送，由上而下逐级打捞。
（3）存在问题
受内通径的限制。
一般三级，最多五级。
三、偏心配水管柱
这套管柱的主要特点是，应用偏心配水器能实现多级细分配水，一般可分 4～6 个层段，最高可分 11 个层段；可实现不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层测试，能大幅度降低注水井调整和测试作业工作量。
而且测任意层段注水量时，
不影响其它层段注水。
1、偏心配水管柱（I）
（1）结构
由偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
（2）技术要求
①筛管应下在油层以下 10m 左右。
②封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。
③各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，以免数据混乱，资料不清。
2、偏心配水管柱（II）
（1）结构
主要由扩张式封隔器和偏心配水器等构成。
（2）技术要求
①各级配水器的水嘴压力损失必须大于 0.7Mpa，以保证封隔器坐封。
②各级配水器的堵塞器编号不能搞错。
（3）存在问题：
扩张式封隔器的胶筒不能适应深井高温要求。
四、桥式偏心注水管柱
（1）结构
由桥式偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
（2）特点
该管柱继承了常规偏心式分层配水管柱的优点，同时通过桥式偏心主体与测试密封段的创新设计，解决了注水井测试时测试密封段过孔“刮皮碗”和“憋压”问题，实现了双卡测单层，不用递减法测得实际工况下的分层注入量，消除了递减法测试的层间干扰和系统误差，提高了流量测试调配效率和资料准确程度。
测压功能完善，不用投捞堵塞器，不改变正常的注入状态，直接测得分层压力，使测试资料更准确、测试更快捷。
五、同心集成式注水管柱
（1）结构
同心集成式注水管柱主要由内径为Φ60mm 的 Y341-114 不可洗井封隔器、内径为Φ55mm 和Φ52mm 不可洗井配水封隔器，射流洗井器，Φ55mm、Φ52mm 配水器等组成。
（2）工作原理
其原理是封隔器将全井分成若干层段，配水封隔器的中心管作为配水器的工作筒，配水器位于相应的配水封隔器中，一级配水器可同时对 2 个层段进行分层注水，并能实现投捞一次同时更换 2 个层段的水嘴。
采用小直径电子存储浮子流量计进行分层流量测试，测试时只需将配水器捞出，投入配套的分层流量测试仪，待流量稳定后，在地面控制注入压力，就可获得实际工况下不同压力点的分层流量。
采用分层测压验封仪，下井一次即可验证全井封隔器的密封性，也可以进行分层静压测试，同时还可获得井温资料，与同位素吸水剖面测试工艺配套。
（3）特点
①可使封隔器卡距由 8m 降至 2m，并且工艺上最适合于四个层段的分层注水，满足细分注水要求。
②分层注入量实现了同步测试，避免了递减法误差，资料准确，并且可同时测得分层段静压，为储层分析提供可靠的资料。
③测试工艺简单、效率高。
六、压缩式静液压免释放分层注水管柱
为简化分层注水管柱释放工序，减少投捞工作量，提高管柱密封率，大庆油田研制了压缩式静液压分层注水管柱。
（1）结构
该管柱由 Y341-114 静液压封隔器和偏心配水器等组成。
（2）工作原理
Y341-114 静液压封隔器设计了内部自压差式释放结构，避免了套管压力对释放封隔器的影响。
当注水压力达到 10.0Mpa 时，封隔器即可释放。
（3）特点
①投捞测试与常规偏心分层注水管柱通用。
②注水干线来水即可释放封隔器。
③管柱下井前地面直接配好水嘴。
七、小直径分层注水管柱
针对油田套变整形后内通径在φ102mm 以上和套损打通道加固的分注井采用由
Y341-95 封隔器、φ90 小直径偏心配水器及底部球座组成的小直径分层注水管柱进行注水。
小直径封隔器使用一个中胶筒、两个斜胶筒加两个锥环的结构组合，改变了胶筒的受力状况，使胶筒的承压能力成大大提高，承压差达到 15Mpa，基本满足了现场使用要求。