生产油井含水突升原因分析及处理措施

生产油井含水突升原因分析及处理措施

李杨杨

中海石油（中国）有限公司天津分公司渤西作业公司 天津 300450

摘要：针对渤海油田某油井生产过程中出现的含水突升、产液量及井底流压上涨等情况开展了要因分析，通过要因分析认为是该井管柱原封堵工具（防上顶工具时效，丢手管柱上移）失效，原生产层位水窜所致，这也通过作业中起出丢手管柱后得到了验证。基于此，为彻底解决油井含水突升问题，采取了现场对管柱组合由普合管柱+丢手管住更改为Y分管柱的应对措施，作业结束后启泵投产，通过跟踪生产数据分析，措施应用达到了目的要求，该油井含水恢复到了常规水平，成效显著。同时也为后续类似情况的产生提供了相关参考依据。

关键词：生产油井；含水突升；防上顶工具；丢手管柱

1油井生产现状

  渤海油田某口油井目前日产液93m3，日产油0.5m3，含水99%，流压11.3MPa。

1.1补孔前后数据对比

该井自上返补孔作业后生产状况如下表1、表2所示：

（1）该井自上返补孔作业后井底流压缓慢下降，于A年6月11日明显上升。

表1 上补孔作业前井底流压变化曲线

表2 上返补孔作业后井底流压变化曲线

（2）该井上返补孔前含水一直较高，上返补孔作业后含水明显下降后趋于稳定，于6月11日突然上升，如下表3、表4所示。

表3 上返补孔作业前含水率变化曲线

表4 上返补孔作业后含水率变化曲线

（3）该井自上返补孔作业后电机温度缓慢上升，于A年6月11日明显下降，如下表5、表6所示。

表5  上返补孔作业前电机温度变化曲线

  表6上返补孔作业后电机温度变化曲线

（4）该井自上返补孔作业后产液量基本稳定，于A年6月11日明显上升，表下表7所示。

表7 上返补孔作业后产量变化曲线

本井于A年6月11日00：30到1:10期间，井温由40℃下降至38℃，在4:00左右上升至50℃，后继续缓慢上升，目前稳定在54℃。油压由3.5MPa上涨至4.5MPa，套压稳定在3MPa左右。A年6月10日化验含水分别为2.3%和1.9%，平均化验含水2.1%，在现场发现参数异常后，多次取样，发现含水较高，平均含水99.1%，同时倒入计量后，产液量由40m3/d上涨至92m3/d。另外，在此之前现场无任何工作制度的调整（图1）。

图1  C21H现场取样照片

井底流压在0:30-1:10左右由1045psi上涨至1542psi，短时间内上涨明显，后趋于稳定（表8）。

表8 A年6月11日井底流压变化曲线

同时泵出口压力由2269psi上升至2596psi，也同步上涨（表9）。

             表9   A年6月11日泵出口压力变化曲线

泵入口温度和电机温度均有下降，泵入口温度由78.9℃下降至74.4℃，电机温度由96.6℃下降至84.3℃（表10）。

表10  A年6月11日电机温度和泵入口温度变化曲线

2原因分析

结合近一周各项参数来看，本井生产参数异常变化初步分析可能有以下几种原因：

2.1注水突破

鉴于近期水井酸化作业较多，以及部分水井进行调配工作，可能造成本井注水突破。现场利用PH试纸进行该井产液酸碱度分析，依据比色卡显示PH值为8左右。另外，现场人员对同层位油井B井产液进行同样试验（含水比较接近98%左右），PH值也为8左右（图2）。

图2 利用PH试纸进行该井产液酸碱度分析

通过试纸结果，初步分析与近期水井酸化作业的影响不大；

2.2生产封隔器失效或其余地下层位串层影响

通过泵工况仪数据显示，在0:30-1:10左右井底流压由1045psi上涨至1542psi，短时间内大幅度上涨，极有可能是地下层位串层影响或者封隔器失效（表11）。

（1）因原生产层位进行封堵后，进行上返射孔作业，完成后启井生产。鉴于射孔前井底流压1507psi左右，和目前井底流压接近，怀疑可能是该井下部封隔器失效；

（2）有可能是地下高压邻层发生串层。

                表11 0:30-1:10期间井底流压变化曲线

综合以上数据判断，原层位与补孔层位已经连通的可能性极大，从管柱结构分析，有以下几种可能：

（1）防上顶工具失效，管柱上移导致插入密封出密封筒，上下层位连通。

①定位密封以下配管情况，如下图3所示。

图3 丢手管柱和防砂管柱结构运行示意图

丢手管柱配管定位接头以下至防上顶工具棘爪长度为1.12+0.5+0.68=2m；顶部封隔器定位位置到下接头6”密封段下部的距离为1.45m。分析定位密封到位后，防上顶工具在上部延伸筒内，可活动距离为0.55m。

②插入密封及锚定插入深度

表12 插入密封及锚定插入深度

下层封隔器密封筒顶深2416.03m，插入密封长度1.74m，配管顶深2415.97m，如果管柱向上位移0.55m，插入密封的密封单元扔在密封筒里。

③理论计算

管柱长度：96m，油管：2-7/8”EU，6.5lb/ft

多功能防漏失阀+酸化阀+防上顶工具≈200kg

管柱自重G≈6.5*3.28*96*0.4536+200=1121kg

浮力F浮=1000*1121/7800=144kg

井底压力折算后，插入密封以上压力为10.19Mpa,插入密封以下压力为14.44Mpa

F1=10.19*11432=11887kg

F2=14.44*11432=16844kg

丢手管柱受上顶力(未考虑井斜和摩阻)

∆F=F2+F浮-G-F1

     =16844+144-1121-11887

     =3980kg

防上顶工具安装有三颗销钉，每颗销钉剪切值3T，合计9T，拉拔机试验8.9T剪切释放

（2）4.75密封失效,密封单元短，密封长度不够，造成密封失效。

（3）HPF-H顶部封隔工具失效，密封筒密封损坏。

3油井含水上升处理措施

3.1油井现管柱管柱基本信息

3.1.1井下管柱组合：普通合采+丢手管柱

3.1.2井下丢手管柱组合介绍

（1）防上顶工具

防上顶工具应用于油管管柱的固定，连接于定位密封下端，防止分层管柱上窜导致密封失效或损坏。

防上顶工具由中心轴、凸出棘爪、剪钉、支撑环等组成。工具下入时，销钉在销钉槽的上端，棘爪处于可压缩的自然状态，外径160mm（6.3”），通过顶封密封筒时，棘爪可压缩到外径≤152.4mm（6”），下压能够顺利通过6”密封筒。

防上顶工作状态，工具通过密封筒到达大直径空间后，棘爪弹出，通过棘爪上的凸台与顶部封隔器内部凹陷台肩配合，最大外径162mm（6.38”）；当管柱上窜时，销钉处于销钉槽的下端，棘爪与支撑环贴合，通过安装在棘爪上的剪钉固定住中心轴产生阻力，实现防上顶功能；解除防上顶功能，需要释放时，过提管柱剪断销钉，中心轴上行，棘爪被释放通过支持环，失去支撑作用，解除防上顶功能，管柱上提，棘爪可被压缩至外径≤152.4mm（6”），能够顺利通过6”密封筒。

1.2.2酸化阀

液控压差酸化阀采用压差控制开启，无需动管柱。当完井正常生产一段时间后，需要酸化作业，可直接环空加压打开液压压差酸化阀，进行酸化作业。全通径设计，不影响后期生产管柱的下入和防漏失阀的打开和关闭。

1.2.3多功能防漏失阀

多功能防漏失阀是一种可液压控制脱手、并回收打捞的新型防漏失工具，主要用在油田完井及修井作业过程中；修井时可减少井筒内的修井液向地层漏失，从而起到对油层的保护作用；同时在修井过程中工具可作为安全接头使用提高作业的安全性。

多功能防漏失工具由两部分组成：上部液压丢手回接部分、下部防漏失阀。多功能防漏失阀下端配合顶部插入定位密封及分层管柱使用，正常生产时防漏失阀内的阀板处于长开状态，可直接与生产管柱连接用于油气的生产。

3.2处理措施

3.2.1起原井普合生产管住

3.2.2打捞丢手管柱，起出管柱检查

（1）下钻到位，测上提下放：29T/24T，缓慢下放钻具至丢手管柱以上0.5m，接循环管线，启泵正循环冲洗鱼顶，排量30m³/h，泵压1.5MPa，循环20mins，停泵；继续下放管柱，遇阻深度2328.35m(顶部封隔器以上0.5m)，遇阻后下压8T，上提管柱至40T悬重突降至31T（防上顶工具销钉剪切力10T），继续上提有1-2T的悬重波动显示，上提1.5m提活丢手管柱，上提悬重31T，判断捞住丢手管柱。

（2）启泵，地热水闭路反循环洗井，排量40m³/h，泵压0MPa，期间间歇活动管柱，测循环漏失30m³/h，初期返出为油水混合物，油污较多，后逐渐变为水，停泵，放压。

（3）下放复探，遇阻后下压管柱5T，环空打压至5MPa，停泵无法稳压，再次上提管柱，有4T过提显示后悬重恢复至31T。

（4）起钻至井口检查，防上顶工具变形，有两片弹性爪向内窝，同时销钉没剪断，确认防上顶工具失效，因为防上顶工具没起作用导致丢手管柱上顶，密封筒出了密封段，导致密封失效，井下串层，含水上升（管柱结构如图3所示）。

                       图3 防上顶工具出井图

3.2.3组下Y合管柱

3.2.4 安装采油树试压，坐封封隔器后，启泵生产。

4效果验证

通过跟踪生产参数，在生产前期排处修井期间漏失的地热水后，稳定生产，持续监测生产参数1个月，未见含水上升情况出现（表12）。

                    表12   油井当前生产数据

5结束语

（1）综合分析认为上、下串层是导致本井采油期间含水上升根本原因。而合理选择生产管柱结构，丢下管柱以下重量为2T，生产期间上下压差易造成管柱上移，从而出现串层现象，本次作业将管柱更换为Y分管柱，利用6”定位密封以上重量（22T）将防砂段内生产管柱固定，生产期间不会造成管柱上移。

（2）本井井深200m开始后，井斜为60°左右，下入防上顶工具过程中速度过快可能导致工具变形失效，因此在现场作业期间，现场工程师及监督应检查入井工具状态后方可入井，下入过程中严格控制下钻速度，避免出现工具时效情况。

（3）经过措施应用后，本井实现了稳定生产，通过持续监测生产参数1个月，未见含水上升情况出现，证实了措施的有效性。

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