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(中国石油 华北油田分公司，河北 任丘 062552)①

分层采油可以提高最终采收率、降低老油田自然递减率，具有控水增油的效果，得到了诸多现场实践的证实[1-6]。对油层出砂和层间矛盾突出的非均质油藏，张雷等人[7]针对ø139.7mm套管内机械防砂后井筒尺寸改变小，分层采油工艺无法实施的问题，提出了机械防砂与分层采油一体化管柱，在胜利油田成功应用30井次；闫晶波[8]研制出了具有独立进液和沉砂通道的分层采油防砂卡封隔器，得到吉林油田10口油井的现场验证；吕超等人[9]对一趟管柱笼统充填、笼统高速水充填防砂和两趟管柱分层挤压充填工艺进行优化、改进后，应用一趟管柱分层挤压充填防砂技术，在埕岛油田22口油井成功应用；国外浅层稠油油藏防砂采用割缝筛管“防大放小”方式完井、筛管砾石充填配套大排量举升工艺进行防排砂[10]；西非海上分6套层系开发的油藏采用膨胀筛管、压裂充填等防砂方式，以防砂效果、表皮因数及单井产能等方面进行了高度评价[11]；单彦魁等人为解决砂埋油层、井筒砂堵、设备磨蚀砂卡等问题，成功应用了一趟五层高速水管内砾石充填防砂工艺[12-13]；李志广等人[14]研制了由过桥式抽油泵、压差式油套连通阀、Y241自验封封隔器等组成的防止分层采油生产管柱砂卡举升工艺和分层挡砂合采工艺[15]；周鹰提出了薄互层状出砂稠油油藏[16-17]的水平井分层开发、砾石充填完井、控液防砂技术；但对定向斜井出砂油藏分层开采存在一定的缺陷。研究发现[18]，悬挂泵、绕丝筛管、Y211-114型封隔器、带绕丝筛管的分流控制器、油管扶正器等管柱组合，形成斜井分层采油与防砂联作工艺技术，解决了控制下层产量、保证上层产量的油井分层采油和防砂问题，现场13口油井应用后，单井日产油量平均增加3.5 t，含水率平均下降27.8%。

1 斜井分层采油与防砂联作工艺原理

“悬挂泵+绕丝筛管+Y211-114型封隔器+带绕丝筛管的分流控制器+油管扶正器”管柱组合中，绕丝筛管阻挡地层砂进入悬挂泵泵筒；Y211-114型封隔器从纵向上分隔压力等级不同的油层；带绕丝筛管的分流控制器控制不同油层的产液能力和防止地层砂分流控制器通道；油管扶正器将带绕丝筛管的分流控制器在斜直井段进行扶下，减轻其所受的冲击载荷。

1.1 悬挂泵结构

斜井采油常用的普通管式泵、偏置阀式斜井泵、防砂卡斜井泵等[19-20]在不同斜度油井得到了现场实践的验证。因任意油层间存在量子纠缠“猫”态和超距感应，油层纠缠的量子猫态存在经典油藏描述无法解释的关联[21-22]；量子纠缠与量子关联在不同油层的孔隙度、渗透率、饱和度、压力系数等体系中的动力学演化以及在分层开采领域产生的作用将越来越受到人们的关注。为适应油层中参数的变化，分层采油管串上带有封隔器和分流控制器，使常用的斜井采油管式泵受到限制。悬挂泵由悬挂接头、悬挂短节、抽油泵和过桥总成组成(如图1～2)，泵筒外增加过桥管，保护泵筒免受液柱载荷、外部挤压、冲击等，防止泵筒在井斜段的弯曲变形；泵筒采用底部固定，顶部浮动的结构，泵筒只受外压，下冲程时液柱重力加载于外管上，避免泵筒受到冲击载荷，使泵筒疲劳寿命延长；悬挂泵下可连接20 t尾管，也可与ø56 mm及以下规格普通管式泵配套使用。如图3所示。

图1 悬挂泵总成

图2 过桥泵总成

图3 悬挂泵结构示意

1.2 带绕丝筛管的分流控制器

带绕丝筛管的分流控制器采用双油嘴设计，正常生产时，油井内液体经绕丝筛管沿生产油嘴，进入油管内；根据地质要求需要开启备用油嘴时，入井前在试验台加压5 MPa，活塞剪断剪钉下行，备用油嘴打开，生产油嘴和备用油嘴同时进液；油嘴直径的大小依据文献[3]中的方法确定，室内采用压力流量实验装置对设计油嘴进行流量压力试验，结果与设计相符。如图4。

图4 带绕丝筛管的分流控制器

1.3 Y211-114型封隔器

Y211-114型封隔器上部采用双级平衡机构，平衡上压差造成的下推力，封隔器不会因上压差过大而失效。

2 选井条件

采用带绕丝筛管的分流控制器一体化分采管柱，突破了控制下层产量、保证上层产量，实现两层分采同出和防砂的技术“瓶颈”问题；且悬挂泵更加适用于超深井、大位移井、大斜度井等复杂油气井，悬挂泵的过桥管能够保护泵筒，避免液柱载荷作用及外部挤压、冲击等(例如：山东威马泵业股份有限公司生产的悬挂泵)。其选井的条件为：

1) 封隔器卡点无套管变形。

2) 最大井斜角小于45°。

3) 带绕丝筛管的分流控制器、封隔器卡点井段全角变化率小于15%。

4) 50 ℃原油黏度小于450 mPa·s。

3 斜井分层采油与防砂联作施工工序

3.1 施工准备

1) 拆井口。井口放压，彻底洗井，井口无溢流后，拆井口，安装井口防喷装置。

2) 起出生产管柱。起出生产管柱，包括油管、抽油泵和抽油杆。

3) 通管。用锅炉车将油管、抽油杆刺洗干净，在地面用ø59 mm×800 mm油管规对油管逐根进行通径。

4) 通井。在井下套管内下入带有ø118 mm×1.5 m通径规的通井管柱，通井至人工井底，在坐封段连续通3次，保证畅通无阻，速度控制在30根/h。

5) 套管刮削。在井下套管内下入带有ø134 m套管刮削器，对全井段套管内壁进行一趟钻刮削，清除井下套管内壁的垢、蜡及其它套管内壁阻塞物。

6) 洗井。从油套环空泵入清水洗井，洗井液从油管返出，洗井液排量控制在25～30 m3/h，待从油管返出清水停止洗井；起出套管刮削管柱。

3.2 管柱施工

1) 下入分层采油和防砂联作管柱。管柱由井口自上而下依次为：油管悬挂器、73 mm油管短节、73 mm加厚油管、悬挂泵、73 mm加厚油管、绕丝筛管、73 mm加厚油管、Y211-114型封隔器、73 mm加厚油管、带绕丝筛管的分流控制器、扶正器、73 mm加厚油管、倒锥。管柱下入速度<40根/h。

2) 封隔器坐封。用泵车采用清水或油田污水将油管与套管环空灌满，在井口油管悬挂器上端螺纹连接1.5 m油管短节，然后上提油管悬挂器1.5 m，缓慢下放管柱，观察作业车上指重表读数，管柱加压坐封，然后放下油管悬挂器，卸掉1.5 m油管短节，坐封完成。

3) 下入分层采油和防砂联作杆柱。由井口自上而下依次为：28 mm光杆、25 mm抽油杆、22 mm抽油杆、19 mm抽油杆、19 mm拉杆、悬挂泵柱塞。下入速度<30根/h；柱塞进入泵筒后，按杆柱上提防冲距0.85 m/1 000 m后完井。

4 现场应用

斜井分层采油与防砂联作工艺在13口油井应用后，单井日产油量平均增加3.5 t，含水平均下降27.8%。

典型井例：晋XXX-35井，于2014-02实施补孔分采作业，补孔40#、41#层；分采要求为上段40#、41#层，10 m3/d；下段110#、111#、112#、115#层，20 m3/d。初期日产液5.9 m3，油4.2 t，含水28%，动液面1 762 m；根据目前生产状况，要求重新下分采管柱，要求卡下段110#、111#、112#、115#层，与上段40#、41#层合采，下泵要求为日产液30 m3，液面1 500 m。如表1。

表1 晋XXX-35井小层数据

晋XXX-35井应用“1 787 m×73 mm加厚油管+10 m×ø38 mm悬挂泵+353 m×73 mm加厚油管+1.0 m绕丝筛管+286 m×73 mm加厚油管+1.0 m×Y211-114型封隔器+1.5 m带绕丝筛管的分流控制器+1 m油管扶正器+30 m×73 mm加厚油管+丝堵” 分层采油和防砂联作管柱组合，油井单井产量平均增加9.5 t，含水平均下降56.9%。

5 结论

1) 斜井分层采油和防砂联作工艺可达到油井控制下层产量、保证上层产量，两层分采同出和防砂的目的，起到控水增油的作用。

2) 进行分层采油和防砂联作工艺施工时，应严格按工艺设计组配管柱，按工具的下井顺序、组配工序认真核对；斜井段管柱施工时，控制下放速度，才能确保施工一次成功。

3) 3层以上的油井分采同出工艺还需要进一步研究完善。