分层开采是指根据生产井的开采油层情况,通过井下工艺管柱把各个目的层分开,进而实现分层注水,分层采油的目的。
原因
一般
油田开发都是分层系进行开采的,这只是油田在整体上对各大油层进行了性质的划分,但对于多数特别是油层较厚非均质多油层油田的单井来说就不行了,即在每口井井底同一流压下,其各油层之间的吸水量(注水井)或出油量(采油井)会因层间的差异而发生相互干扰,也就是说对这样的油田开采还需要更细的油层间或某一油层内的划分,以减少层间、层内的矛盾(即三大矛盾)。
原理
把各个分开的层位(层段)装配不同的配水器(水嘴)或配产器(油嘴),调节同一井底流压而对不同生产层位的生产压差。根据注水井、采油井井下各层段性质上的差异,将各层段分隔开,进行分层定量控制注水和分层定量控制采油,同时进行分层测试,分层研究,分层管理和改造。在开发多油层非均质油田中,实现长期保持高产稳产。
图1为分层采油原理示意图,该油井生产层位共有三个层位,实际分层情况是:下两级(个)封隔器、三个偏心配产器,是一口泵抽油井。
三个生产油层的压力分别是P1,P2,P3,通过各自的配产器内安装不同大小直径的油嘴,来对应井底同一压力P,实现不同的配产(生产压差);如该井不是下泵抽油,而是自喷井,就可下流量计进行分层测试,更准确地调整各层产量。
分层注水原理:分层注水原理与分层采油原理正好相反,即同一注水压力下,通过各层配水器内不同水嘴的调节,实现对各层不同的注水量,也就是不同的压差注不同的水量。
方法
1、分类
自喷分层开采可分为单管封隔器分采,双管分采和油套分采三种方式。
单管封隔器分采是指在油井中下入多级封隔器将油层分隔开,在油管柱上与油层对应的部位安装配产器,配产器内装油嘴控制开采。
单管分采的配产管柱如图2所示,井下管柱结构主要是由封隔器、配产器、油管串接起来的管柱结构。
偏心配产管柱为现场最广泛采用的一种配产管柱。如图2所示,它由油管、偏心配产器、油井封隔器、撞击筒、尾管和底堵等组成。
2、井下油嘴的选择:
控制各开采层段的生产压差,是依靠各层段所对应的油嘴来实现的。
选择油嘴的方法有:
(1)经验法(或称调试法)
根据分层配产量和油层的实际情况,换几次井下油嘴,进行调试,直到达到配产要求为止。这种方法的优点是比较简单,但准确性较差,调试所化时间长。
(2)嘴损曲线法
1)所需的资料
①给定每层的配产量
根据每口井估计的控制面积,估算出分井、分层的地质储量,再结合分层测试了解分层生产能力,以及国家对产量的计划,然后再确定配产量。
②嘴损曲线
对每一个油嘴尺寸进行试验,通过不同的产量,就可获得与其对应的不同嘴损压差值,更换不同的油嘴尺寸,则可获得相应的油嘴、产量、嘴损压差的关系曲线,如图3所示。
③分层指示曲线
油井各层段同时生产时,测得不同制度下各层的压力与产量的关系曲线。
常用工具
分层开采井下工艺是由各种封隔器、配产器、配水器等工具的不同部分组成的。
1、封隔器
封隔器是装在油管下部,在其到达预定的位置(深度)封隔油管与套管间的环空,即封隔油层,是进行分注分采的重要工具。它的封隔元件是胶皮筒(碗),通过机械、水力或其他方式的作用,使胶皮筒鼓胀密封油套环形空间,把上下油层封隔开,实现某种施工目的。
2、完井管柱
完井管柱有两种,一种是全井合采管柱,另外一种是分层开采管柱(图4)。