注水井底球漏失分析及措施

郭海燕 周国莹 任亚楠 刘志国 李红波

（胜利采油厂采油管理五区 山东 东营 257000）

摘要：最近3年采油管理五区注水井因底球漏失导致的管柱失效居高不下。通过作业治理，发现大部分注水井确实底球漏失，小部分由其他工具失效呈现出底球漏失的假象，本文主要是探讨底球漏失的验证方法及防治底球漏失的措施，确保注水管柱的有效性，以延长管柱在井年限。

关键字:注水井;管柱有效性;底球漏失;措施

引言

“十三五”期间，按照集团分公司提出的“油田发展要更有质量、更有效益、更可持续”的总要求，围绕采油厂可持续发展和“打造水驱示范油田”的总目标，以提升三率（开井率、分注率、层段合格率）为抓手，以实现细分注水、无短板长寿命、套损井分注为研究方向，开展技术攻关，相应的形成了三类分注工艺，有效改善了老油田水驱开发效果。

其中，目前胜利采油厂无短板长寿命井管柱在井年限5年有效率为46.2%，“十四五末”要求达到目标值70%。从工艺现状看，无短板长寿命井管柱对分层注水管柱的油管、封隔器、配水器、沉砂底球等都是一个全新的考验。

1管理区管柱失效现状调研

目前胜采管理五区共有注水井202口，其中分注井117口，分注率为57.92%。注水管柱失效是指因油管、封隔器、配水器、底筛堵某一种或者几种工具失效，造成管柱无法正常调配或测试的现象。统计近三年管柱失效井，每年发生底球漏失井5-6口，占比最高，成为影响长寿命井的一个关键因素。

从作业现场鉴定或者实验室解剖因底球漏失上作业的注水井，有的是底球的弹簧断裂、挡砂帽脱落，定位销钉松动等，确实底球漏失，但有的是紧邻底球的尾管漏失，或者最后一级K型封隔器失效，或者配水器刺损、弹簧断裂等，造成底球漏失假象。或者由于管柱内通径较小，测试仪器下不去，掩盖了底球漏失的真相。甚至有的注水井测试发现底球漏失后，在验证过程中底球时漏时不漏，地层吸水量也变化较大，经过多次测调验证未能找到合理解释。这种底球时漏时不漏的现象在其它底球漏失井上也出现了同样的问题。

2底球漏失原因分析

注水过程中，注水管柱底球失效主要是两方面造成的，一是由于底球本身材质和结构设计问题，凡尔球及凡尔座易发生腐蚀或刺损,初期沉砂底球选用材质时，挡砂帽、洗井桥式通道和固定环均选用45#钢，球与球座9Cr18Mo，结构是背压底球即带有弹簧的沉砂底球，只有达到0.6兆帕，底球才能关闭，否则底球处于敞开状态，另外沉砂通道设计为10孔的孔道结构，反冲洗水流冲刷腐蚀不均匀。二是由于注入水中有脏物，或者注水井停注时单流阀失效，地层返吐砂，使得凡尔球与凡尔座之间砂卡或有异物，导致底球和球座之间不密封。

另外，底球本身不漏，但是由于油管或者其他工具失效，造成底球漏失的假象，分析主要有以下原因：一是K型封隔器工作压差0.7兆帕，底球工作压差最低为1兆帕，正常注水时由于K型封隔器失效，相当于油管漏失，底球无法形成压差关闭，造成底球漏失。二是测试仪器探测精度为1米，底球以上尾管1米以油管漏、脱落，配水器以下底球以上油管漏失解释也为底球漏失。三是传统的401-404型空心配水器工作压差0.7兆帕，当底球漏失或者尾管漏失，而此时由于404空心配水器内径小，测试仪器无法探测到404配水器以下的位置，呈现出404配水器调无效的现象。四是低油压，地层亏空严重，凡尔座形不成上下压差，无法密闭。五是井斜干扰或者定位不准，当井斜角接近60°，井深轨迹复杂，封隔器无法有效坐封，同时也易出现底球漏失的现象。

例如水井ST3-8-925管柱为两封两配的KY封隔器组合注水管柱。分两层注水，沙二91层动停，单注沙二101-102层，距离上次作业注水周期1.5年。到期正常测试时出现资料反差，水量颠倒（沙二91层有水，沙二101-102层无水，底球有水），底球漏失。洗井后重新调配，对402（沙二91层）投死嘴，测试发现全井不吸水。测压降（此时为全井压降）90分钟压力由13兆帕降至2.3兆帕，两天后水量恢复到100方。第三次测试过程中发现全井水量下降，402层不吸水，底球不漏，沙二101-102层水量仅11方。第二次测压降（沙二91层水嘴已投死嘴，此时仅沙二101-102层水嘴打开），90分钟压力由13.2兆帕降至5.1兆帕。

第四次测试全井水量122方，402无水量，404层水量14方，底球漏失108方。验井口油套压，同步变化。罐车洗井，洗井压力6兆帕，水量75方。伽马定位进行第五次测试，测试过程中水量下降，测前水量110方，测试中水量16方，沙二91层无水量，沙二101-102层水量16方，底球不漏。测试完后全井又不吸水。（与第三次测试现象一致）测套压为0兆帕，现场摸井口温，水表无显示。待水量恢复后进行第六次测试，底球再次漏失。该井测试发现底球漏失后，在验证过程中底球时漏时不漏，地层吸水量也变化较大，经过多次测调验证未能找到合理解释。这种底球时漏时不漏的现象在其它底球漏失井上也出现了同样的问题。

对ST3-8-925进行作业验证，该井Y封隔器失效，K封完好，402（沙二91层）配水器刺损，底球完好。出现这种现象的主要原因是K封工作压差0.7兆帕，底球工作压差1.0兆帕，正常注水时由于Y封失效，配水器漏失，底球无法形成压差关闭，造成漏失。由于底球漏失K封不能正常座封，所测水量实际注入沙二91层。

3结论及认识

2015年以来，随着技术创新和科技进步，针对水井水嘴尺寸来回调试，测试周期长，难度大的问题，胜采采油厂首先推行自己的厂一体化芯子，并结合作业大规模投入局一体化注水管柱，对于局一体化管柱和一体化芯子井，可以在测试过程中直接调节关闭配水器，验证漏失位置和水量。

根据底球漏失的井得出以下几点认识：

（1）底球真性失效井多数发生在管柱在井三年以上井；

（2）底球假性失效井其洗井措施较为关键，下步计划建立洗井设计，管理区发起，根据管柱、地层现状及目前注水水质情况，制定有效的洗井方案；

（3）底球失效井其封隔器是否失效是决定能否分水的关键；

流程化分析是提高分析准确率的手段：对于普通管柱底球漏失井验证排查流程较为繁琐：捞出全井芯子-大排量洗井-全井投死芯（最好投一体化芯子），如果全井放大不吸水，则判断底球不漏，则恢复芯子，若再次漏失，则分析为配水器失效，需要作业治理；若吸水，则进一步验证管柱漏失位置，不论管漏还是工具漏，都需要作业治理；若芯子漏失，洗井后重新投。

（4）提效降本、减少重复工作量是最终目标。自去年以来测试反映底球漏失16口，通过测调排除4口，验证确认问题7口，避免盲目上作业，有效节约作业成本。

（5）科技创新永远在路上。2019年10月，胜利采油厂研制出双反尔沉砂底球并投入使用，改进材质和结构，提高耐腐蚀和防砂卡性能，比如沉砂通道由10孔改为线切割，设置两个凡尔，当验证底球漏失后，停注，再次投入底球，能有效避免仅因底球漏失上作业的情况。截止到2021年8月份，双反尔沉砂底球仅三次漏失，已通过重新投球治理。

参考文献

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