分层注水工艺及配套技术
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（一）井下工具设计基础知识 （二）封隔器分类、型号编制方法及通用技术条件 （三）八种分注工艺技术介绍
（一）井下工具设计基础知识
井下工具是油气田开发完井及修井作业实现的基本 手段之一，是油气田开采工艺主要组成部分，对油气田 高效开发起着主要支撑作用。
1、井下工具分类 一般分为两大类
（1）油气井完井工具 封隔器、控制工具、扶正防磨工具。
分层注水工艺及配套技 术
2020年4月25日星期六
前言
随着油田开发技术不断进步，一方面国内低渗、超低渗油田需 要超前注水开发，另一方面国内大多数油田进入了中后期开发阶段 ，为及时有效地补充储层能量和改善储层剖面矛盾，进一步提高油 田开发最终采收率。国内各油田根据自身不同油藏类型和注水环境 的实际，建立了相应的分层注水工艺管柱配套模式，完善了注水工 艺技术系列，为新、老油田稳产和经济有效开发提供了有力的技术 支撑。
在同一油层内，渗透率在平面上分布不均匀，使注 入水在各区推进速度不同。高渗区推进快，低渗区推进 慢，造成部分油井见水。这种矛盾越突出，水淹面积越 小，残留死油的面积就越大，开发效果就越差。
由于层内渗透率的不均匀，使得注入水不能沿着整 个油层剖面均匀推进。这样，在油层内部就可能形成某 些未被水洗的低渗透含油带。在水淹区，也不能将原油 驱替干净。这种矛盾愈突出，开发效果愈差。
（2）油气井配套打捞及修井作业工具 管柱打捞配套工具、钢丝打捞配套工具、修井作业 配套工具。
2、井下工具尺寸特征及使用性能数表示方法
尺寸特征 连接螺纹 使用性能
项目 长度 外直径 外直径×内直径
上端螺纹尺寸× 下端螺纹尺寸
工作压力 引力载荷 扭矩
代号
单位及说明
L
Φ Φ M（普通螺纹） T（梯形螺纹） S（锯齿形螺纹） TBG（平式油管 螺纹）
目前国内分层注水开发主要以偏心配水和空心配水分层注水工 艺为主。同时也应用了桥式偏心配水工艺、扩张式液力助捞注水工 艺、同心集成分层注水工艺、恒流量配水等多种分注工艺。
培训提纲
油田开发分注工艺重要性 几种分注工艺技术介绍 分层注水技术发展趋势
一、油田开发分注工艺重要性
分层注水工艺技术是油田注水开发的关键技术之一， 是确保新、老油田稳产高产的有效措施和手段，该技术在 油田开发中愈来愈受到重视。
（6）工具加工耝造度优选 1）一般工具表面耝造度度为6.3； 2）一般配合面耝造度度为3.2； 3）密封槽面耝造度度为1.6－3.2； 4）动态轴、孔配合面耝造度度为1.6； 5）高精度动态轴、孔配合面耝造度度为0.8－1.6
。
（7）工具材料及处理工艺 1）对于耐磨及提高硬度（强度），一般采用渗碳处
（3）工具配合公差设计 1）井下工具设计一般采用基轴制配合 2）基轴制配合公差优选 国外一般采用H9/d9配合设计，国内一般采用
H8/f9、H8/f8、H8/e9等高精度配合设计。 考虑到机床跳度、井下温度膨胀效应因素，选择
H9/d9优先配合公差设计比较合理。 3）自锁扣整体配合公差设计一般为齿高1.25倍（
（1）下入套管工具设计 1）通井规一般小于套管内径6－8mm 2）工具最大外径小于通井规外径1－2mm 3）封隔器密封元件（胶筒）小于工具最大外径1－2mm
（2）下入油管工具设计 1）油管规一般小于油管内径2－3mm 2）工具最大外径小于油管规外径1－2mm 3）密封元件（胶筒）小于工具最大外径1－2mm
mm mm mm mm mm mm mm（in）
UP TBG（外加厚 mm（in） 油管螺纹）
P
MPa
F
kN
M
KN.m
wenku.baidu.com
3、井下工具设计基本要求
（1）满足油气田开发工艺技术要求； （2）满足油气田流体介质腐蚀要求； （3）满足油气田特殊完井工艺要求； （4）井下工具设计越简单越好；
4、井下工具设计基本技巧
随着油田注水开发时间的延长，储层内油水运动呈现 错综复杂的情况，主要表现在三个方面：
▲ 层间非均质性的影响
▲ 平面非均质性的影响
▲ 层内非均质性的影响
层间非均质性 平面非均质性 层内非均质性
由于多油层间渗透率差异很大，吸水差异也很大。 高渗层吸水多，油水前缘推进速度快，水淹快；中低渗 层则相反。油井见水后，见水储层压力不断升高，影响 其它层出油。这种矛盾越突出，油井产量下降越快，开 发效果越差。
二、几种分注工艺技术介绍
油田分注工艺发展，如同油气田开发工艺发展，油 田分注工艺主要体现了封隔器及配套井下工具发展史， 是完井管柱优化与测试配套的集合体。各位技能专家是 油田分注工艺发展的集合基本元素，是分注工艺发展的 载体，为了加快分注工艺发展，提高各位技能专家不断 创新能力，本节主要从以下几方面介绍。
分层注水重要性
由上可知，对于非均质多油层油田注水开 发，不仅要利用其“水利”，同时还要防止其 “水害”。因此，要不断认识注水开发油田出 现的三大矛盾，必须采取分层注水工艺等措施 来减缓开发过程中的三大矛盾，进一步提高油 田开发最终采收率。
培训提纲
油田开发分注工艺重要性 几种分注工艺技术介绍 分层注水技术发展趋势
理； 2）对于一般防腐、耐磨及提高硬度（强度），一般
采用渗氮或氮化处理； 3）对于一般仅防腐采用镍磷镀； 4）深井泵工作筒及活塞一般采用镀铬； 5）气井完井工具一般采用高含铬合金钢或不锈钢，
并表面氮化处理；
（7）工具材料及处理工艺 6）常规油水井完井工具一般采用35CrMo或42CrMo合金
钢，并表面氮化或镍磷镀； 7）卡瓦一般淬火回火硬度控制在HRc45－55； 8）弹簧一般淬火回火硬度控制在HRc38－42； 9）薄弹性套、卡簧或自锁扣，一般采用表面高频淬火
1.25h）左右。
（4）工具导向设计 1）入井工具应考虑上、下导入设计，减少卡钻机会； 2）密封组成设计应考虑轴进入导入设计，减少密封元
件损坏； （5）密封元件材料优选
1）对于可取式工具一般采用丁晴橡胶； 2）对于永久性气井完井（H2S、CO2）一般采用氢化丁 晴； 3）对于井下反复开关控制工具，一般采用非弹性组合 密封材料（聚四氟乙烯）； 4）完井封隔器胶筒采用邵氏硬度70－85； 5）高压作业（压裂）采用邵氏硬度80－95。
（一）井下工具设计基础知识
井下工具是油气田开发完井及修井作业实现的基本 手段之一，是油气田开采工艺主要组成部分，对油气田 高效开发起着主要支撑作用。
1、井下工具分类 一般分为两大类
（1）油气井完井工具 封隔器、控制工具、扶正防磨工具。
分层注水工艺及配套技 术
2020年4月25日星期六
前言
随着油田开发技术不断进步，一方面国内低渗、超低渗油田需 要超前注水开发，另一方面国内大多数油田进入了中后期开发阶段 ，为及时有效地补充储层能量和改善储层剖面矛盾，进一步提高油 田开发最终采收率。国内各油田根据自身不同油藏类型和注水环境 的实际，建立了相应的分层注水工艺管柱配套模式，完善了注水工 艺技术系列，为新、老油田稳产和经济有效开发提供了有力的技术 支撑。
在同一油层内，渗透率在平面上分布不均匀，使注 入水在各区推进速度不同。高渗区推进快，低渗区推进 慢，造成部分油井见水。这种矛盾越突出，水淹面积越 小，残留死油的面积就越大，开发效果就越差。
由于层内渗透率的不均匀，使得注入水不能沿着整 个油层剖面均匀推进。这样，在油层内部就可能形成某 些未被水洗的低渗透含油带。在水淹区，也不能将原油 驱替干净。这种矛盾愈突出，开发效果愈差。
（2）油气井配套打捞及修井作业工具 管柱打捞配套工具、钢丝打捞配套工具、修井作业 配套工具。
2、井下工具尺寸特征及使用性能数表示方法
尺寸特征 连接螺纹 使用性能
项目 长度 外直径 外直径×内直径
上端螺纹尺寸× 下端螺纹尺寸
工作压力 引力载荷 扭矩
代号
单位及说明
L
Φ Φ M（普通螺纹） T（梯形螺纹） S（锯齿形螺纹） TBG（平式油管 螺纹）
目前国内分层注水开发主要以偏心配水和空心配水分层注水工 艺为主。同时也应用了桥式偏心配水工艺、扩张式液力助捞注水工 艺、同心集成分层注水工艺、恒流量配水等多种分注工艺。
培训提纲
油田开发分注工艺重要性 几种分注工艺技术介绍 分层注水技术发展趋势
一、油田开发分注工艺重要性
分层注水工艺技术是油田注水开发的关键技术之一， 是确保新、老油田稳产高产的有效措施和手段，该技术在 油田开发中愈来愈受到重视。
（6）工具加工耝造度优选 1）一般工具表面耝造度度为6.3； 2）一般配合面耝造度度为3.2； 3）密封槽面耝造度度为1.6－3.2； 4）动态轴、孔配合面耝造度度为1.6； 5）高精度动态轴、孔配合面耝造度度为0.8－1.6
。
（7）工具材料及处理工艺 1）对于耐磨及提高硬度（强度），一般采用渗碳处
（3）工具配合公差设计 1）井下工具设计一般采用基轴制配合 2）基轴制配合公差优选 国外一般采用H9/d9配合设计，国内一般采用
H8/f9、H8/f8、H8/e9等高精度配合设计。 考虑到机床跳度、井下温度膨胀效应因素，选择
H9/d9优先配合公差设计比较合理。 3）自锁扣整体配合公差设计一般为齿高1.25倍（
（1）下入套管工具设计 1）通井规一般小于套管内径6－8mm 2）工具最大外径小于通井规外径1－2mm 3）封隔器密封元件（胶筒）小于工具最大外径1－2mm
（2）下入油管工具设计 1）油管规一般小于油管内径2－3mm 2）工具最大外径小于油管规外径1－2mm 3）密封元件（胶筒）小于工具最大外径1－2mm
mm mm mm mm mm mm mm（in）
UP TBG（外加厚 mm（in） 油管螺纹）
P
MPa
F
kN
M
KN.m
wenku.baidu.com
3、井下工具设计基本要求
（1）满足油气田开发工艺技术要求； （2）满足油气田流体介质腐蚀要求； （3）满足油气田特殊完井工艺要求； （4）井下工具设计越简单越好；
4、井下工具设计基本技巧
随着油田注水开发时间的延长，储层内油水运动呈现 错综复杂的情况，主要表现在三个方面：
▲ 层间非均质性的影响
▲ 平面非均质性的影响
▲ 层内非均质性的影响
层间非均质性 平面非均质性 层内非均质性
由于多油层间渗透率差异很大，吸水差异也很大。 高渗层吸水多，油水前缘推进速度快，水淹快；中低渗 层则相反。油井见水后，见水储层压力不断升高，影响 其它层出油。这种矛盾越突出，油井产量下降越快，开 发效果越差。
二、几种分注工艺技术介绍
油田分注工艺发展，如同油气田开发工艺发展，油 田分注工艺主要体现了封隔器及配套井下工具发展史， 是完井管柱优化与测试配套的集合体。各位技能专家是 油田分注工艺发展的集合基本元素，是分注工艺发展的 载体，为了加快分注工艺发展，提高各位技能专家不断 创新能力，本节主要从以下几方面介绍。
分层注水重要性
由上可知，对于非均质多油层油田注水开 发，不仅要利用其“水利”，同时还要防止其 “水害”。因此，要不断认识注水开发油田出 现的三大矛盾，必须采取分层注水工艺等措施 来减缓开发过程中的三大矛盾，进一步提高油 田开发最终采收率。
培训提纲
油田开发分注工艺重要性 几种分注工艺技术介绍 分层注水技术发展趋势
理； 2）对于一般防腐、耐磨及提高硬度（强度），一般
采用渗氮或氮化处理； 3）对于一般仅防腐采用镍磷镀； 4）深井泵工作筒及活塞一般采用镀铬； 5）气井完井工具一般采用高含铬合金钢或不锈钢，
并表面氮化处理；
（7）工具材料及处理工艺 6）常规油水井完井工具一般采用35CrMo或42CrMo合金
钢，并表面氮化或镍磷镀； 7）卡瓦一般淬火回火硬度控制在HRc45－55； 8）弹簧一般淬火回火硬度控制在HRc38－42； 9）薄弹性套、卡簧或自锁扣，一般采用表面高频淬火
1.25h）左右。
（4）工具导向设计 1）入井工具应考虑上、下导入设计，减少卡钻机会； 2）密封组成设计应考虑轴进入导入设计，减少密封元
件损坏； （5）密封元件材料优选
1）对于可取式工具一般采用丁晴橡胶； 2）对于永久性气井完井（H2S、CO2）一般采用氢化丁 晴； 3）对于井下反复开关控制工具，一般采用非弹性组合 密封材料（聚四氟乙烯）； 4）完井封隔器胶筒采用邵氏硬度70－85； 5）高压作业（压裂）采用邵氏硬度80－95。