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渦輪流量計過環空測調控一體化分層配產技術中的改進討論

發布日期:2022-03-24  來源:  作者:劉仁勇  瀏覽次數:
【導讀】:環空測調控一體化分層配產技術在測試過程中,當井下液體流過測試儀器的測試通道時,井下液體中含有的雜質和油管內壁被測試儀器刮落金屬碎屑,會導致渦輪流量計中渦輪遇卡,測試儀器無法獲取準確井下數據,導致測試失敗。......

      摘要:過環空測調控一體化分層配產技術環空下入儀器,進行井下分層數據錄取及分層產液量調整,在測試過程中,易出現儀器遇卡、配產器調節困難、測量儀器測量不準等問題,影響采出井數據監測和分層配產效果。從環空測試特點、分層配產儀器和配產工具等出發,通過優化儀器結構、減少配產器開啟力、提高標定頻率等幾個方面的改進,降低了配產器調節扭矩,增加了儀器在環空中的通過能力,減少了遇阻風險。經現場測試185井次,成功率從65%提高到94%,日均增油0.3t。該項技術的改進大幅度提高了測試成功率,為油田高含水后期采出井合理控制及剩余油深度挖潛提供技術保障。

 
大慶油田進入特高含水開發階段,根據油藏模擬及檢測井巖芯水淹狀況分析顯示,剩余油高度分散,縱向上水淹層交互分布,開采矛盾進一步加劇[1-2],同井出現多層高含水且動態變化,控水難度加大。原堵水技術只能單純封堵或進行開關調層,無法實現生產狀態井下參數監測及產量任意調整,生產參數認識不清,無法滿足油藏精細分析需要[3-6]。過環空測調控一體化分層配產技術研發了地面控制系統、分層含水測試儀、分層壓力測試儀、分層流量測試儀、可調配產器等核心工具,在生產條件下獲取井下分層數據和分層產液量調整,實現了一套技術同時擁有分層找水、分層堵水、分層配產三項功能,降低無效水循環,為油田節約開發成本。該技術通過井下分層數據分析,可直觀判斷高含水層狀態,為合理分層控制及動態調整提供了可靠依據,能夠適應多層高含水動態變化的油田開發狀況,實現油井長期有效分層控制及動態調整,彌補了常規工藝找水困難及只能單純封堵導致“既堵水、又堵油”的不足[7-9]。
 
通過該技術,可有效緩解油水的層間和平面矛盾,改變液流方向,擴大波及體積,獲得很好井組及區塊整體挖潛效果。過環空測調控一體化分層配產測試成功率直接影響產液剖面數據準確性和分層配產效果[10-12],但如何提高測試成功率仍為需要進一步解決的問題。1一體化技術及影響因素過環空測調控一體化分層配產技術由地面控制系統、泵抽管柱、測試儀器、丟手接頭、封隔器、可調配產器、連通器等組成(圖1)。在抽油機井正常生產狀態下,電纜攜帶測試儀器由油、套管環形空間下入,與可調配產器對接后,測試儀器實時監測分層井下數據,地面直接讀取,通過地面控制系統,在生產條件下調節可調配產器的開啟程度,實現采出井分層配產。
過環空測調控一體化分層配產管柱結構示意圖
過環空測調控一體化分層配產技術測試成功率直接影響技術應用與推廣。對測試過程中出現的問題進行了調查,將出現的各種問題及發生頻數進行了統計(表1),找出了影響測試成功率的原因。
測試問題統計表
從統計表中可以看出,測試儀器遇阻、雜質卡渦輪、配產器關閉后無法打開等原因是影響測試成功率的主要問題。
 
對發現的主要問題通過測試過程、施工管理、測試儀器、配產工具四個方面進行了分析,確認影響過環空測調控一體化分層配產測試成功率原因如下:(1)測試儀器導向頭設計不合理;(2)配產器的調節閥開啟壓差設計過低;(3)沖砂、洗井未嚴格按設計執行,作業施工步驟不合理;(4)測試儀器流量計磁鋼設計不合理;(5)測試儀器渦輪流量計標定周期過長。
 
2改進措施
對影響測試成功率的原因認真梳理和分析,做出了五方面改進,改進后測試成功率大幅度提升。
 
2.1改進測試儀器導向機構
過環空測調控一體化分層配產技術測試過程中,在可調配產器位置容易遇阻,導致測試失敗。通過地面反復試驗和分析發現,測試儀器導向頭由于角度過大容易卡在可調配產器的導向筆尖位置,導致測試儀器遇阻;同時由于測試儀器環空空間限制,采用了小直徑設計,外徑只有26mm,在通過可調配產器(內徑46mm)過程中,如果不處于中間位置,加大遇阻風險。對測試儀器導向頭角度和長度進行了重新設計和優化,如圖2所示。
測試儀器導向頭改進示意圖
角度由原來的24°減小為12°,導向頭長度由原來的50mm增加至100mm,并在可調配產器的導向筆尖上方設計了扶正環(圖3),使測試儀器始終保持居中狀態,減少遇阻風險。改進后測調68井次,未發生類似遇阻現象。
扶正結構改進示意圖
2.2增加可調配產器調節閥平衡機構
環空下入測試儀器與可調配產器對接,進行分層產液量調整時,可調配產器在完全關閉的狀態下,調節閥受到地層壓力和油管壓力,由于地層壓力大于油管內壓力,形成壓差,當壓差增大時,調節閥開啟時克服靜摩擦力就增大,導致調節閥無法開啟或開啟困難[13],容易造成測試儀器電機損壞和分層產液量測試調整失敗。對可調配產器調節機構進行改進及優化,在調節閥下端增加了平衡閥(圖4),在調節閥完全關閉狀態下,能夠平衡地層壓力,減小調節時扭矩(室內模擬試驗壓差15MPa,反復開關10次,調節閥開啟扭矩小于3N·m,小于測試儀器調節扭矩6N·m,達到設計要求),調節閥更容易打開,保護了測試儀器,提高測試調節成功率。
平衡結構改進示意圖
2.3加強作業施工管理
過環空測調控一體化分層配產技術原有施工過程由于刮削、沖砂、洗井不徹底,導致井下雜質較多,測試時容易堵塞測試通道,導致測試儀器無法下入到指定位置[14-15],致使測試失敗。加強施工過程管理,嚴格按照施工設計和施工步驟進行,整個作業過程由專業技術人員現場跟蹤指導,同時增加了模擬通井步驟,防止施工作業有落物或則雜質堵塞測試通道,減少遇阻、遇卡風險,提高過環空測試成功率。具體施工步驟如下:(1)用70~80℃熱水徹底反洗井后,起抽油桿,起出原井管柱;(2)下刮削、通井、沖砂管柱,對井段反復刮削三次,沖砂至人工井底,用70~80℃熱水徹底反洗井,減少井下雜質殘留;(3)下入驗竄管柱,驗竄壓力為8~10~8MPa,各穩壓10min,各層不竄;(4)下入分層配產管柱,磁性定位校深,深度無誤。釋放封隔器并起出投送管柱;(5)丟手,起投送管柱;(6)采用鋼絲攜帶加重桿進行模擬通井,如通井成功,再進行下泵作業;若通井遇阻,及時進行處理,減少后期測試遇阻風險;(7)下入泵抽生產管柱,連接地面管線,連接井口,完井起抽。
 
2.4改進渦輪流量計部分結構
過環空測調控一體化分層配產技術在測試過程中,當井下液體流過測試儀器的測試通道時,井下液體中含有的雜質和油管內壁被測試儀器刮落金屬碎屑,會導致渦輪流量計中渦輪遇卡,測試儀器無法獲取準確井下數據,導致測試失敗。對此,在保證測試精度的情況下,對渦輪流量計結構進行了優化改進,增大測試儀器渦輪與磁鋼過流間隙[16],將渦輪與磁鋼的距離由0.5mm改為1.5mm,增大了雜質或金屬碎屑通過性。同時,測試儀器進液通道外增加了防護篩網,減少井下液體中雜質或金屬碎屑進入到渦輪流量計中。通過這兩項改進,大大減少渦輪遇卡風險,提高了測試成功率。
 
2.5調整渦輪流量計標定周期
由于采出井特點,井下液體中含有雜質或金屬碎屑較多,測試儀器中的渦輪流量計在長時間使用過程中,渦輪會被井下液體中的雜質或金屬碎屑磨損,導致渦輪流量計誤差變大,錄取數據不準確,不能反映真實的井下配產情況[17]。所以,應定期在模擬試驗井中對渦輪流量計進行標定(表2),通過增加標定的頻率(從原來標定周期2年調整為0.5年),減少現場磨損對渦輪流量計的影響[18-19],保證了測試精度,提高測試成功率。標定后儀表精度達到±3%,現場非常大測試誤差小于±5%。
流量標定數據表
3現場應用
葡xxx井通過環空下入測試儀器進行測試。根據測試結果可知(表3),由于偏2層段含水99.3%,含水相對較高,關閉偏2層段,全井產液量從54.8m3/d下降到27.5m3/d,實現了日降液27.3m3,減少了無效水循環。
 xxx 井測試結果
xxx井通過環空下入測試儀器進行測試及調整,根據測試結果(表4),由于偏2層段含水100%,關閉偏2層段,偏4層段含水99.1%,含水相對較高,偏4層段限制產量,全井產液量從77.1m3/d下降到63.6m3/d,實現了日降液13.5m3,日增油1.3t,含水下降2.7個百分點,取得較好的增油效果。
杏 xxx 井測試結果
改進后,過環空測調控一體化分層配產技術現場測試185井次,測試成功率從65%提高到94%,顯著提高了測試成功率。目前,過環空測調控一體化分層配產技術共推廣應用121口井,日增油0.3t,含水下降0.9%,取得很好的應用效果。
 
4結論
(1)過環空測調控一體化分層配產測試改進技術大幅度提高測試成功率,采出井能夠獲得更多井下分層數據,為提高油藏的認識水平、控制含水、提高采收率等方面起到重要數據支撐。(2)過環空測調控一體化分層配產測試改進技術提高了分層產液量的調控成功率,采出井可精準控制分層產液量,緩解了層間和平面矛盾,增加了薄差層動用程度,為合理控制及剩余油挖潛提供了技術支持。(3)過環空測調控一體化分層配產測試改進技術適用于提高環空下入測試儀器成功率,減少儀器的遇阻風險,降低了測試和作業返工成本。(4)采出井分層配產技術正朝著智能化、自動化方向發展,未來將不需要人工參與,全過程智能控制。
 
劉仁勇1,2 1.中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院 黑龍江大慶 163453 2.黑龍江省油氣藏增產增注重點實驗室 黑龍江大慶 163453
項目支持: 中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“大慶油氣持續有效發展關鍵技術研究與應用”子課題“特高含水后期油井智能分層控
制開采工藝技術研究”( 2016E-0205)
引用: 劉仁勇. 過環空測調控一體化分層配產測試技術改進[J]. 油氣井測試,2022,31( 1) : 57-61.

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