国内油气田开发分层注水工艺技术现状及趋势

　　摘要：文章分析了我国现阶段分层注水工艺技术，同时从分层注水防沙技术、深井与高温高压井分层注水技术三方面分析了国内油气田开发分层注水工艺技术未来的发展趋势，以期能够提升我国分层注水工艺技术水平，进而提高油田的开采效率。 

　　关键词：油气田开发；分层注水工艺；采油过程；高效注水；桥式偏心配水器；堵塞器 文献标识码：A 

　　中图分类号：TE357 文章编号：1009-2374（2016）10-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.072 

　　国内油田在采油过程中存在油田开发层间存在矛盾、无法实现高效注水的现象。如今，随着开发分层注水工艺技术的不断提高，上述问题基本得到解决。就目前而言，我国分层注水技术已处于世界领先地位，但仍具有较大的发展空间。因此，我国应不断提升分层注水工艺水平，从而维持油田的稳定生产。 

　　1 我国现阶段分层注水工艺技术水平 

　　1.1 桥式偏心分层注水工艺管柱 

　　桥式偏心分层注水工艺管柱中含有如下部分：桥式偏心配水器、堵塞器、Y341可洗井封隔器以及水利循环凡尔等部件。其中桥式偏心配水器已经得到一定优化，我国如今所使用的偏心配水器以原有配水器为基础，添加了桥式通道。桥式偏心分层注水工艺管柱主体之上有半径为10mm的偏孔，使得配水堵塞器能够从该孔中坐入。偏孔附近存在桥式过流通道，通道数量一般为5个。桥式偏心分层注水管柱的主体为半径23mm的主通道，施工人员可通过此投捞工具。除此以外，桥式偏心分层注水工艺管柱还可以作为施工人员下放测试仪器的通道。 

　　1.2 钢管电缆直读测量与调试技术 

　　钢管电缆直读测量与调试技术综合了多项先进技术，其中包含有机电一体化技术、通信技术、精密机械传动技术以及计算机控制技术等，钢管电缆直读测量与调试系统由以下三个部分构成：电缆绞车、电动测调仪、地面控制系统。井下电动测调仪同桥式偏心配水器中的堵塞器相连，使流量能够自行完成调整工作，施工人员不用再进行堵塞器投捞这一工序。不仅如此，施工人员还能够在线获取井下流量、温度以及压力等信号和数据，达到在线监控压力以及流量的目的，使得施工人员对注水井的测量与调试更为及时有效。 

　　1.3 “桥式偏心+钢管电缆直读测调”分层注水技术现状 

　　“桥式偏心+钢管电缆直读测调”综合了桥式偏心分层注水工艺管柱以及钢管电缆直读测调技术，该分层注水模式最早应用于大庆油田，近些年来，我国各个油田相继使用。随着应用的普遍，该模式所运用的各项技术也逐渐完善。具体有如下三个方面：第一，传统分层注水模式当中，往往会出现井口难以密封的问题。目前已用钢管电缆替代原有铠装电缆，保证施工人员在测试阶段能够密封防喷井口。大部分油田装设了双滚筒绞车，同时配以钢管电缆以及铠装电缆，使得施工人员在任何井深以及压力下都可以进行电缆测试。第二，传统分层注水工作中使用递减法进行测试，测量结果与实际情况有较大偏差，集流测试效率难以提升。目前我国已开发了双流量电缆测调仪，并开始投入使用。该设备共有两个流量计，能够在相同工况当中借助吊测的方法测试分层中的某一单层。使得测调效率与测调精度都有所提高。第三，测调仪的检测功能更为全面，我国各个油田在多个位置都装设了传感器，对井下设备进行严格监控，能够在设备出故障时及时维护，保证了井下设备的安全。如今，“桥式偏心+钢管电缆直读测调”在我国油井当中的应用极为广泛，新疆、吉林以及辽河等地都在大范围推广，已然是我国石油注水井所使用的主要分注技术。这也使得我国分层注水工艺技术更为成熟。 

　　2 分层注水工艺技术的发展趋势 

　　2.1 分层注水防沙技术 

　　采油人员在进行采油的过程中，容易遇到出砂概率较大的油藏，导致施工人员在对地层实施注水、泄压以及洗井作业过程中，往往出现出砂、返吐的现象，使得水嘴被堵塞，注水管柱也被埋入砂体当中，无法继续进行分层注水。就目前而言，分层注水防砂技术往往应用于海上油田，陆上应用分层注水防砂技术的油田并不多见。 

　　陆上油田将偏心注水工艺作为分层注水的主要工艺，所以我国分层注水防砂技术的开发方向，便是令分层注水防砂技术更加适用于偏心注水管柱。设计人员可在偏心配水器原有设计之上进行改造，在其工作筒当中添加一个单流阀结构，从而达到防砂效果。当施工人员开始注水时，弹簧受到压力而压缩，水便会经过单流阀流入地层。若施工人员停止注水，或是此时产生压力波动，地层液流也不会形成倒流，回到井筒当中。不仅如此，采油施工人员在清洁井筒时，有一定几率会出现短路现象。设计人员在偏心注水管柱当中添加了单流阀，能够有效降低出现短路现象的几率，洗井效果也会有所提升。除了借助防砂工艺技术进行防砂工作外，石油开采企业也应注重对出砂注水井的管理工作。针对较为容易出砂的注水井，工作人员还需多加预防，强化对注水的管理。同时施工人员也应规范自身操作方式，保证平稳注水，避免各注入层出现反吐的现象，减少出砂量。 

　　2.2 深井与高温高压井分层注水技术 

　　现今，我国深井与高温高压井的数量逐年递增。大部分油田所使用的管柱工具及其相应的测试仪器已然不适用于深井与高温高压井。所以需要开发适用于深井与高温高压井的分层注水技术，这也成为我国分层注水的发展趋势之一。我国以传统工具为基础模型进行改进，开发了高压偏心分层注水管柱测量方式，使得管柱工具及仪器的耐温耐压性都得到大幅提升，并进行了相关实验。实验结果表明，配水器、水力锚以及封隔器能够承受的压力值可达60MPa，基本能够满足深井分层注水的需求。数据表明，运用深井与高温高压井分层注水技术，井深能够达到6000m。目前该技术已在塔里木油田当中使用，具体有LN2-A、LN2-B、LN2-C等注水井，且使用效果较为良好，为深井与高温高压井分层注水技术之后的发展与研究提供了经验。 　　我国目前深井与高温高压井在开采过程中还存在较多问题。深井与高温高压井当中分层注水细分程度不高。分层注水的层数一般位于3层下方，施工人员多使用钢丝进行测量与调试，导致测量与调试效率较低，且应用规模不大。该技术尚未完全成熟，处于试验阶段。设计人员可尝试对电缆直读测调技术以及高压电缆验封技术进行修改与完善，之后将两者应用于深井与高温高压井分层注水技术当中，形成新型的分层注水技术。深井与高温高压井电缆直读技术尚处于开发阶段，因此没有设备能够使该技术得到实现。故而，设计人员需设计耐高温性较强的电缆直读测调仪，要求该测调仪能够承受不低于150℃的高温，以达到提升测量与调试水平、实现深井与高温高压井当中电缆直读测量与调试的目的。除此以外，高压注水井封隔器验封技术也存在问题，高压状态下，主动验封技术尚未开发。但部分设计人员已设计了高压电缆验封技术，工作原理如下：将电缆验封仪下放至最底层配水器处。此时，工作人员通过地面控制仪对上、下皮囊进行打压，将两者密封。之后工作人员通过反复闭合开关对压力进行控制，测定油管压力的变动是否会影响地层压力，借此确定封隔器的密封效果。该层验封作业完成后，工作人员通过控制器进行上、下皮囊的泄压工作，泄压技术后收回仪器，重复上述动作，逐层逐级实施验封作业，直至所有分层验封作业完毕。通过测试，该验封技术耐压值可达60MPa，但对部分深井与高温高压井来说，该技术耐压值依旧不足。设计人员需不断完善，当仪器的耐压值不低于80MPa时，便能满足大部分高压注水井的需求。 

　　2.3 大斜度井分层注水技术 

　　部分油井并非与底面垂直，而是存在一定斜度，其中一些油井斜度过大，已然影响到注水效果。管柱受到井斜的影响，使用寿命较短，施工人员也难以进行投捞测试，测量与调试效果并不理想。针对井斜角度不高于50°的油井，施工人员可使用偏心分层注水技术进行测量，同时对偏心定量分注配水管柱进行双导向锚定，扶正管柱位置，避免管柱在井中颤动。同时，设计人员还需完善钢丝制投捞工具，从而保证测量与调试工作能够顺利进行。除此以外，工作人员还应有针对性地对Y341封隔器进行改良，开发斜井专用的封隔器，扩展分层注水的有效期。 

　　至于斜度较大的油井，普通的投捞工具根本不可能下放至指定位置，导致工作人员既不能投捞堵塞器，也不能根据实际情况对注水量进行调节。由此可见，现有的偏心注水工艺并不适用于大斜度井。因此，大斜度井分层注水技术的开发应趋向于同心向发展。除此以外，还需增设桥式通道，完善测调时注水的通流能力。设计人员可从以下方面开发适用于大斜度井的分层注水工艺技术：首先，设计人员可使用同心对接的方法将桥式通信配水器同井下测调联动仪连接在一起，相比偏心注水技术，该对接方式能够令测调联动仪器同配水器的连接更为轻松，在大斜度井中的应用也更为方便；其次，设计人员可在配水器当中添加桥式通路。当工作人员在进行测量与调试工作时，桥式通路能够有效提高注水的同流能力，也能够帮助工作人员完成单层测试；最后，设计人员还应缩减测调仪的长度，使测调仪在井中的活动更为灵活，从而适应大斜度井分层测试的需求。 

　　3 结语 

　　分层注水具有稳定油田生产以及提高采收率的作用。我国目前主要使用的“桥式偏心+钢管电缆直读测调”满足了常规油井的需求，但设计人员还应继续开发新型的分层注水技术，以满足特殊油井的需要，进而提高我国分层注水技术的整体水平，促进我国油田开采技术的发展。 

　　参考文献 

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　　[2] 赵艳萍.油田注水井分层注水工艺技术的现状与发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量，2014，（6）. 

　　[3] 李娟.浅析分层注水工艺现状及发展趋势[J].才智，2013，（16）. 

　　[4] 韩承骋，陈雷，孟康.桥式偏心分层注水水嘴选配方法研究[J].断块油气田，2013，（5）. 

　　作者简介：李兵（1984-），男，山东临沂人，中国石油冀东油田分公司唐山冀东油田采油高级工程师，研究方向：石油的开采和输送；班航（1986-），男，河北石家庄人，中国石油冀东油田分公司唐山冀东油田采油高级工程师，研究方向：采油工艺和提高采收率。