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1、1提高分层注水管柱洗井成功率胜利油田分公司胜利采油厂工艺所注水井洗井 QC 小组一、小组概况1、小组活动情况（见表 1）表 1 小组活动情况简介表小组名称工艺所注水井洗井 QC 小组成立时间2006 年 1 月 3 日课题名称提高分层注水管柱洗井成功率注册编号SC117-2006课题类型攻关型活动时间2006 年 1 月12 月小组人数10 人活动次数16 次获奖情况石油工业 QC 成果二等奖2、小组成员情况（见表 2）表 2 小组成员情况简介表序号姓名年龄文化程度职务、职称组内分工1田 冰26大学助工组长、实施改进2刘全国35大学工程师副组长、图纸设计与改进实验3高建刚50研究生采油厂副厂长
2、、高工组织协调4高纯玺40研究生技术监督科科长、高工组织协调5付路长46研究生工艺所所长、高工现场实施6李健康35研究生工艺所副所长、高工资料收集7王顺波32大学工程师现场监督8阴川生45大学工程师现场操作9尹风利26大学助工数据收集10刘玲玲28大学助工资料记录2二、选题理由成功洗井是保证分层注水管柱有效的重要措施。2005 年分层注水管柱洗井成功率仅为85.7%，全年因分层注水管柱洗井不成功造成作业检管 102 口井，占总分层注水管柱的 15.6%，水井作业费用高达 600 多万元。分层注水管柱在注水过程中，由于注水水质差、地层污染和油管结垢等因素，造成水井欠注和无法测试等问题的发生，严重
3、影响了注水开发的效果。解决上述问题的唯一办法就是对分层注水管柱进行洗井。为此，我们选择围绕提高分层注水管柱洗井成功率这一课题进行攻关。三、现状调查小组成员针对 2005 年分层注水管柱洗井成功率低的问题，查阅了工艺所 2005 年分层注水管柱洗井资料汇编 ，发现分层注水管柱洗井不成功共 116 井次。小组成员对发现的问题进行了详细的记录，绘制了洗井成功率低问题统计表（见表 3）和排列图（见图 1）表 3 洗井成功率低问题调查统计表序号项目频数（次）频率（）累计频率（）1洗井不通8976.7276.722洗井短路119.4986.213洗井水排量小76.0392.244洗井操作不规范54.319
4、6.555其它43.45100.00合计116100 3图 1 洗井成功率低问题排列图绘 图 人：田 冰绘制时间：2006 年 1 月 21 日结论：从排列图可以看出，造成洗井成功率低的主要影响因素是洗井不通。四、确定目标1、目标制定依据根据理论公式的计算结果：85.7（185.7%）76.72%=96.67%，如果解决了洗井不通的问题，可以将分层注水管柱洗井成功率提高到 90%以上。另外，根据胜利采油厂分层注水管柱洗井规范中规定，分层注水管柱洗井成功率不得低于 90%。2、确定小组活动目标分层注水管柱洗井成功率由 85.7%提高到 90%（见图 2） 。 洗井不通洗井水排量小 洗井操作不规范
5、其它洗井短路N=116频数（口）累计频率（）0576.72%711895811605010086.21%96.55%492.24%485.7%90%活动前目标图 2 小组活动目标柱状示意图五、原因分析及要因确认1、原因分析小组成员对于导致分层注水管柱洗井不通的所有因素进行了分析研究（见图 3）：图 3 造成洗井不通影响原因关联图分层注水管柱洗井成功率洗井不通洗井不通无沉砂通道无沉砂通道材质不好材质不好无法沉砂无法沉砂无沉砂尾无沉砂尾管管Y Y型封隔器洗井通道型封隔器洗井通道小小腐蚀结垢严重腐蚀结垢严重洗井压力损洗井压力损失大失大洗井压力损失洗井压力损失过大过大出口不返水出口不返水水力锚截流严重
6、水力锚截流严重砂埋封隔器砂埋封隔器出砂量增加出砂量增加机杂、颗粒多机杂、颗粒多洗井水漏失洗井水漏失底筛堵设计存在缺陷底筛堵设计存在缺陷地层砂返吐地层砂返吐注入水水质差注入水水质差管柱配套不优化管柱配套不优化洗井通道堵洗井通道堵塞塞 5绘 图 人：田冰绘制时间：2006 年 1 月 20 日分 析 人：田 冰 付路长 阴川生 尹风利 2、要因验证小组成员对上述 5 条末端影响因素逐一进行了验证：验证一：底筛堵设计存在缺陷验证时间：2006 年 1 月 21 日1 月 25 日验证地点：采油厂工具队、作业施工现场验证人：田冰 刘全国 刘玲玲 正常注水时 反洗井时图 4 底筛堵工作原理示意图底筛堵工
7、作原理如图 4 所示：当分层注水管柱正常注水时，小球在重力和注水压力的作用下坐在小球座上，密闭洗井通道；当分层注水管柱反洗井时，小球在水流的作用下向上运动，打开洗井通道，此时可进行正常洗井工作。由此可见，底筛堵在分层注水管柱中只起到了单流阀的作用，不具备沉砂功能。小球座洗井通道小球6图 5 砂埋底筛堵示意图从砂埋底筛堵示意图中可以看出（见图 5） ，由于底筛堵不具备沉砂条件，油管中沉降的地层砂等杂物逐渐将底筛堵的小球埋死，使小球无法再向上打开洗井通道，导致洗井不通问题的出现。小组成员调查发现，2005 年因砂埋底筛堵导致洗井不通而作业的井有 55 井次，占洗井不通总井次的 61.8%，砂埋底筛
8、堵深度从 1 米到 9 米不等（见表 4） 。表 4 因砂埋底筛堵造成洗井不通的作业井统计表2005 年一季度 2005 年二季度 2005 年三季度 2005 年四季度作业井数（口）12111715砂埋底筛堵深度（米）19验证结果：底筛堵设计存在缺陷是要因验证二：地层砂返吐验证时间：2006 年 1 月 25 日1 月 31 日验证地点：采油矿注水组地层砂7验证人：田冰 李健康 王顺波 胜坨油田经过近 40 年的强注强采，地层砂粒胶结程度大幅度降低，由于地面频繁停井等原因，造成注入水压力波动，极易引起地层注入水回流，导致地层砂返吐现象的发生。地层砂返吐会造成砂埋封隔器，出现洗井不通的问题。调
9、查发现，2005 年因地层砂返吐导致分层注水管柱洗井不通的井仅有以下 3 井次, 占洗井不通总井次的 3.4%（见表 5） 。表 5 因地层砂返吐导致洗井不通井次调查表序号井号洗井不通时间作业时间作业冲砂记录洗井不通的原因1NHT85-262005.02.152005.02.19冲出灰白色细 砂 0.2m3地层砂返吐导致砂埋第 一级封隔器2ST2-3-2372005.08.232005.08.27冲出灰白色细 砂 0.3m3地层砂返吐导致砂埋两 级封隔器3ST3-6-9002005.10.102005.10.15冲出灰白色细 砂 0.2m3地层砂返吐导致砂埋第 二级封隔器验证结果：地层砂返吐是
10、非要因验证三：洗井水漏失验证时间：2006 年 2 月 1 日2 月 8 日验证地点：采油厂注采科验证人：田冰 高纯玺 阴川生 刘全国 表 6 因洗井水大量漏失导致洗井不通井次调查表序号井号洗井不通时间作业时间洗井不通的原因1ST2-4X3052005.01.062005.01.15洗井水大量进地层导致第二级封隔器 洗井通道未打开2ST2-3-1482005.03.032005.03.19洗井水全部进地层导致洗井不返水3ST3-7-1802005.04.122005.04.28洗井水大量进地层导致第三级封隔器 洗井通道未打开4ST2-6N552005.11.062005.11.21套管有漏点，
11、导致洗井水大量漏失， 第一级封隔器洗井通道未打开8据调查，胜坨油田 652 口分层注水井中，2005 年由于洗井水地层漏失导致封隔器洗井通道打不开和洗井不返水的井仅有 4 井次，占洗井不通总井次的 4.5%（见表 6） 。验证结果：地层水漏失是非要因验证四：注入水水质差验证时间：2006 年 2 月 9 日2 月 17 日验证地点：污水处理站验证人：田冰 高建刚 刘玲玲 刘全国胜坨油田水井的注入水是地层采出液经处理后回注的污水，经检测，注入水已达到国家C3 标准，基本能满足胜坨油田分层注水的需要。2005 年因注入水水质差导致洗井不通的井仅有 2 井次，占洗井不通总井次的 2.2%（见表 7）
12、 。表 7 因注入水水质差导致洗井不通井次调查表序号井号洗井不通时间作业时间洗井不通的原因1ST2-1X2202005.03.082005.03.15封隔器腐蚀结垢严重导致洗井 通道未打开2ST3-3-1482005.05.032005.05.10油管内壁腐蚀结垢严重，掉落 的锈垢将配水器芯子堵死验证结果：注入水水质差是非要因验证五：管柱配套不优化验证时间：2006 年 2 月 18 日2 月 27 日验证地点：准备大队工具队、作业施工现场验证人：田冰 李健康 阴川生 尹风利 调查发现，分层注水管柱配套应用的水力锚和 Y 型封隔器对分层注水管柱洗井有很大的影响。9图 6 水力锚卡瓦及洗井通道截
13、面示意图水力锚是通过六个卡瓦卡在套管内壁上来达到防止管柱上下蠕动的。其洗井通道为卡瓦之间的六个缝隙（见图 6） 。通过计算，油套环形空间洗井通道面积为 7886mm2，而水力锚洗井通道面积仅为 185mm2，为油套环形空间的 1/43。图 7 Y 型封隔器洗井通道截面示意图Y 型封隔器洗井时胶皮不回缩，洗井时洗井水从洗井进水孔进入封隔器，打开洗井活塞，进入洗井通道（见图 7） 。通过计算，Y 型封隔器洗井通道的面积为 196 mm2，为油套环形空间的 1/40。洗井通道小，容易造成堵塞，并且根据流体力学节流装置的局部阻力系数公式可知，洗井时对水流的截流作用也非常大。从表 8 中可以看出，当洗井
14、通道的gVhj22面积减小到 1/10 时，阻力系数就达到了 309。阻力系数越大，水头损失就越大。jh洗井通道洗井通道洗井活塞洗井活塞洗井洗井进进水孔水孔卡瓦洗井通道10表 8 局部阻力系数 计算表s/S1/101/61/41/31/2 孔板 3098729.811.34.37小组成员调查发现，2005 年因管柱配套不优化导致洗井不通的井次为 25 次，占洗井不通总井次的 28.1%。验证结果：管柱配套不优化是要因结论：经过上述逐一验证，确认导致洗井不通的要因是：底筛堵设计存在缺陷和管柱配套不优化。六、制定对策六、制定对策针对找出的要因，我们制定了对策表（见表 9）：表 9 对策表序号要因对
15、策目标措施地点负责人完成日期1底筛堵设计 存在缺陷研制出 沉砂底 筛堵年沉砂深度 大于 9 米1、研制沉砂底球 2、沉砂底球下部设 计沉砂尾管和丝堵田 冰 刘全国 王顺波2006.62管柱配套不 优化优化管 柱配套 模式造成洗井不 通的比例由 28.1%降到 5%以下1、将水力锚改为伸 缩管 2、将 Y 型封隔器改 为 K 型祥生机 械制修 厂、实 验室及 水井现 场付路长 阴川生 李健康2006.7七、对策实施七、对策实施实施一、研制沉砂底筛堵措施一：研制沉砂底球由于原底筛堵不能沉砂，因此我们决定研制沉砂底球，设计思路是对沉砂底球采用桥式通道设计（见图 8） ，该通道为两个独立的通道：11一
16、是洗井通道，可进行正常的洗井工作，桥式洗井孔、小球和洗井出水孔是洗井专用；二是加沉砂通道，管柱内的砂可通过沉砂通道沉降到尾管。为防止油管内的砂沉降到小球上，设计了一个挡砂帽。图 8 沉砂底球设计示意图根据胜坨油田注水井井况和套管尺寸，我们将沉砂底球的尺寸设计为 104mm；沉砂通道和洗井通道的尺寸设计是沉砂底球设计的技术关键，我们制定了五种尺寸设计方案，通过地面模拟试验，我们进行了方案优选（见表 10） 。表 10 五种设计方案地面模拟试验测试结果表方案一方案二方案三方案四方案五洗井通道尺寸沉砂通道尺寸洗井通道尺寸沉砂通道尺寸洗井通道尺寸沉砂通道尺寸洗井通道尺寸沉砂通道尺寸洗井通道尺寸沉砂通道尺寸项目44mm10mm40mm12
