勝利油田分層注水工藝技術及發展建議

李常友

（勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東東營257000）

勝利油田分層注水工藝技術及發展建議

李常友

（勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東東營257000）

注水工藝技術在勝利油田的開發中起到關鍵作用。結合勝利油田的油藏特征，介紹了近幾年來開發的分層注水技術，主要包括高溫深井分層注水技術、分層防砂分層注水一體化工藝技術、防返吐分層注水技術、測調一體化分層注水技術等4項工藝技術在現場的應用情況。指出其存在的問題，并對分層注水工藝技術的發展提出了建議。

分層注水；工藝；發展趨勢

勝利油田主要以注水開發為主，水驅動用儲量占總儲量的81%以上，水驅年產油量占總產量的78%以上。水驅開發油藏主要包括整裝、復雜斷塊、低滲油藏、海上油藏。近幾年來，隨著開發難度的加大，對分層注水技術提出了越來越高的要求。為了滿足生產需求，勝利油田在分層注水工藝技術方面不斷研究，分析影響管柱壽命的原因［1］，形成了適合于勝利油田的分層注水工藝技術系列，并研究開發了適合于勝利油田油藏特點的分層注水新技術，基本滿足了油田注水開發的需求，為穩定油井產量奠定了基礎。

1　勝利油田分層注水技術概要

近年來，勝利油田圍繞油藏“提高波及、均衡驅替”需求，分層注水技術不斷發展完善，相繼開發并推廣應用了錨定補償［2］、分質分壓同心雙管注水、分層防砂分層注水、防返吐分層注水、小直徑分層注水等分注技術，形成了適合于不同油藏條件的6類，10項分層注水技術。2012年底，勝利油田注水井9 059口，開井7 201口，開井率79.5%，分注井2 782口，開井2 394口，分注層數主要以2～3層為主，占總分注井的90%。分層注水技術可以滿足3 500 m、35 MPa、120℃、6層、隔層厚度1 m等油藏條件。形成了適合于勝利油田的系列分層注水技術。

1） 適合于高溫高壓深井。錨定補償式分層注水技術、錨定式分層注水技術、補償式分層注水技術，長效防蠕動分層注水技術。

2） 適合于韻律層油藏。多級集成細分注水技術、橋式偏心分層注水技術。

3） 適合于層間非均質嚴重儲層。雙管分注技術。

4） 適合于出砂油藏或聚驅轉后續水驅油藏。分層防砂分層注水的一體化注水技術，分層防砂分層注水二次完井技術，防返吐分層注水技術。

5） 適合于套變井等特殊結構井。小直徑分層注水技術。

6） 適合于灘海油藏。液控注水技術［3］，大通徑二次防砂完井分層注水技術。

2　新型分層注水工藝技術應用情況

2.1高溫高壓深井分層注水技術［4-6］

勝利油田低滲油藏埋藏深，溫度高，注水壓力高，注水壓力高于25MPa的注水井占總井數的51.7%。60%以上低滲儲層埋深在2 400～3 200 m，溫度在100℃以上，對分層注水技術提出了更高的要求。一是管柱防蠕動，要求提高分層注水管柱工作可靠性（封隔器在高溫情況下膠筒蠕變嚴重，密封承壓降低）；二是要求高壓注水井有效測調，由于高壓、單層注水量小，調點測試無法取得吸水指示曲線，高壓井測試井口測試儀器下行困難。結合油藏對注水工藝的要求，配套完善應用了適合于高溫高壓深井的錨定補償分層注水技術。

技術特點：

1） 水力錨與水力卡瓦對管柱進行上部錨定與下部支撐，能有效克服管柱蠕動，提高封隔器等配套工具的使用安全性。水力錨和水力卡瓦均設計為低壓啟動，能有效減少壓力效應對管柱的影響。

2） 補償器能補償管柱溫度和壓力效應下的伸縮，改善管柱的受力條件，緩解管柱的螺旋效應和彎曲效應，避免封隔器隨管柱的上下蠕動，提高了封隔器的密封壓力和使用壽命。

3） 采用軌道換向配水器，坐封后直接轉入注水，提高了作業完井效率。

主要技術指標如表1。

表1　高溫深井注水技術指標

該技術在勝利油田低滲透油田的分層注水中得到廣泛應用，年實施200～300井次。在現場10個區塊監測錨定補償分注管柱148井次，在井36個月內有效率達到了61.9%，平均有效壽命達到35個月，取得了良好的效果。

2.2分層防砂分層注水一體化技術

勝利油田出砂層位主要集中在明化鎮組、東營組、館陶組、沙河街組等出砂層位，存在油藏埋深深淺不一、壓實程度差、泥質含量高等特點。在注水過程中易沖刷破壞巖石骨架，形成游離砂，在停注洗井過程中容易出砂。針對這類油藏儲層特征，結合分層防砂分層注水技術發展狀況［710］，配套實施了適合于勝利油田油藏特征的分層防砂分層注水一體化技術。

管柱主要由補償器、水力錨、水力卡瓦、安全接頭、封隔器、配水器、多層金屬氈防砂管、上擋封隔器、下擋封隔器及定壓沉砂洗井閥等工具組成。如圖1。

圖1　分層防砂分層注水一體化管柱示意

主要技術指標如表2。

表2　分層防砂分層注水一體化管柱技術參數

技術特點：

1） 運用密閉防砂原理，防砂管采用環空夾壁結構，配合上下擋砂封隔器進行防砂。

2） 防砂管采用夾壁環空結構，兩端帶有防砂皮碗，可以防止砂埋封隔器洗井通道，保證洗井暢通，并清除水質不合格引起的濾砂管堵塞。

3） 配水器可直接帶所需水嘴下井，坐封時不用投撈死芯子，坐封后可直接注水。

4） 管柱設計為丟手結構，初次作業不起出丟手管柱，工藝簡單。

該技術在勝利油田出砂嚴重井中得到了廣泛的應用，取得了良好的分注效果，分注有效期2 a。2013年以來該技術在濱南出砂油藏中得到廣泛應用，有效抑制了油藏出砂，保證了分層注水的有效實施。數據如表3。

表3　2013年濱南出砂井實施分層注水情況

2.3防返吐分層注水技術［11］

勝利油田聚驅轉后續水驅分注井吐聚嚴重，停注時易造成層間串及吐聚，砂埋洗井閥等問題。為了解決這類注水井的分注問題，實施了防返吐分層注水技術。

主要管柱構成：密閉封隔器、防返吐配水器、定壓沉砂洗井閥等。

技術特點：

1） 封隔器密封材料采用加強骨架的3層結構，其密封壓力提高到35 MPa，疲勞技術指標提高5～8倍；肩部保護設計，延長使用壽命。

2） 設計自鎖裝置，停注不解封，解決了常規擴張式封隔器停注時的層間串通問題

3） 防返吐偏心配水器，本體外加防返吐機構，防止洗井短路及層間串通。

4） 定壓沉砂洗井閥，側向進液，防止砂埋底球；定壓開啟，防止井筒內聚合物進入油管，確保順利完井注水。

現場應用552井次，占總后續水驅井的比例25.7%，測試層段合格率66.5%。其中，監測232口井，平均有效期27個月。2013年在勝利油田孤島采油廠后續水驅區塊應用取得良好效果。

2.4注水井智能測調一體化分層注水技術

勝利油田測試調配技術主要是常規鋼絲繩投撈或者液力投撈的方式，測調工作量大。當分層注水井注水量不符合配注要求時，需要進行分層測試調配，每次調配都需要進行注水芯子的起下，測調成功率低，工序復雜。結合常規測試存在問題，勝利油田采油工藝研究院研制及推廣應用了注水井智能測調一體化分層注水技術［12-14］，在現場試驗中取得好的效果。目前已大面積推廣應用，逐步成為勝利油田主導分注測調技術。系統組成如圖2。

技術原理：該測調系統采用邊測邊調的方式進行流量測試與調配。通過地面儀器監視流量壓力曲線，根據實時監測到的流量曲線調整注水閥水嘴大小，直到達到預設流量。

技術特點：

1） 測調、驗封均采用一體化測調技術。

2） 采用同心可調配水器，分層級數不受限制。

3） 測試數據地面直讀，無級調配。

圖2　測調一體化系統示意

技術指標如表4。

表4　分層注水測調一體化技術參數

該技術已在勝利油田推廣應用1 023井次，應用最大井斜56.2°，最大分層級數為5級。平均單井測試時間8.2 h，減少測調時間2／3以上。技術實施后，層段合格率提高到75%以上，促進了勝利油田分層注水測試技術的發展。

3　分層注水工藝技術存在的問題及發展趨勢

勝利油田已逐步進入高含水開發期，水驅開發主陣地已由層間轉為層內，由主力油層轉為非主力的薄差油層。大厚層內韻律層，薄差層剩余油相對富集，油井含水較低。但是，儲層物性相對主力層較差，儲量豐度小，底邊水能量相對弱。在開采過程中，能量下降快，注水補充韻律層、薄差層能量難度大，高溫高壓分層注水工藝技術有待于進一步提高，延長分注有效期。結合勝利油田分層注水存在問題，對比其他油田分注技術的發展，對勝利油田的分層注水工藝技術發展提出建議。

1） 完善后續水驅油藏分層注水工藝技術。目前，勝利油田聚驅轉后續水驅涉及23個單元，動用儲量31 948萬t，年產原油155.54萬t。開注水井1 099口，分注486口，注聚后主力層和非主力潛力層仍存在較大差異，注聚轉后續水區后，聚合物返吐嚴重，測試調配成功率低問題突出。防返吐分層注水工藝技術在后續水驅油藏中取得較好的效果，基本滿足后續水驅油藏細分注水要求，徹底解決返吐的問題還需進一步優化完善與攻關。

2） 完善配套層間大壓差井分注技術。隨著注水開發的不斷發展，細分注水的要求在提高，層間注水壓差大的注水井越來越多。據統計，勝利油田目前層間壓差大于8 MPa的注水井有350口，大于5 MPa以上的800口左右。同時，隨著細分注水要求的提高，層間差異會越來越明顯。勝利油田開展了大壓差下分層注水技術研究，主要從大壓差分級節流配水及大壓差下封隔器“防蠕變”長效密封技術開展研究，形成了分級節流配水技術、大壓差預節流配水技術及防蠕動長效密封技術，自2012年以來在現場85口井的試驗中取得良好效果。需要進一步完善分級節流配水技術、大壓差預節流配水技術，在同樣配注量下增大超注層節流壓差，控制高滲層注水量，達到合格配水，為大壓差井實施分注提供技術支撐。

3） 開展韻律層細分注水技術研究。勝利油田特高含水開發期，水驅開發主陣地已由層間轉為層內，由主力油層轉為非主力的薄差油層。大厚層內韻律層，薄差層剩余油相對富集，油井含水較低，但由于儲層物性相對主力層較差，儲量豐度小，底邊水能量相對弱，在開采過程中，能量下降快，注水補充韻律層、薄差層能量難度大，通過開展多個薄層精確卡封、管柱防卡、測試調配成功率高等方面進行攻關研究，形成適于勝利油田油藏需要的韻律層細分注水技術，實現韻律層、薄差層的均衡動用，提高注水波及效率，最終實現老油田剩余油挖潛，對油田開發具有重要意義。

4） 開展高溫高壓分層注水工藝技術研究。隨著油田的開發，高溫深井低滲透油田注水開發對分層注水技術提出了更高的要求，常溫分注已經不適合高溫高壓分層注水需求，開展新型密封材料的研究，適合于高溫高壓下的密閉分層注水的需求，并通過開展分注及測調配套工具優化設計研究，滿足170℃、40 MPa條件下的分層注水需求，達到提高分注管柱高溫高壓工作可靠性，延長分注有效期的目的。

4　結論

1） 勝利油田的分層注水技術主要以分2～3層為主，分層注水技術可以滿足3 500 m、35 MPa、120℃油藏條件，目前逐步向多級細分方向發展。

2） 經過多年的研究，形成了適合于勝利油田分層注水的新工藝。在高溫高壓注水方面，為解決層間差異大、管柱蠕動嚴重的問題，改進并應用了錨定補償式分層注水工藝技術。針對勝利油田斷塊油藏疏松砂巖出砂嚴重的問題，配套應用了分層防砂分層注水一體化工藝技術。針對注聚驅后續水驅吐聚嚴重，層間串等問題，配套了防返吐分層注水工藝技術。結合常規測調時間長，效率低問題，開展了注水井智能測調一體化分層注水技術研究，并在勝利油田大面積推廣應用，逐步成為勝利油田分層注水主導工藝技術。

3） 結合勝利油田油藏特征，對勝利油田分層注水技術提出了展望。針對層間壓差較大問題，研發了大壓差預節流防刺配水技術，在現場試驗中取得較好的效果；結合細分層系要求，開展韻律層細分注水技術研究；針對高溫、高壓問題研發耐高溫分層注水技術，促進勝利油田分層注水技術的發展。

［1］李建雄，戶貴華，劉艷秋，等.分注管柱失效原因分析及治理對策探討［J］.石油機械，2009，37（2）：66-70.

［2］王增林，崔玉海，郭海萱，等.錨定補償式分層注水管柱研究及應用［J］.石油機械，2001，29（7）：30-32.

［3］杜勇，李積祥，侯洪濤，等.液控式井下流量控制閥研制與應用［J］.石油礦場機械，2012，41（10）：86-87.

［4］馬來增，隋春艷，許翠娥.分層注水管柱的改進與應用［J］.石油礦場機械，2001，30（增刊）：77-79.

［5］于九政，王子建，羅必林，等.深井多級分注工藝管柱研制及應用［J］.石油機械，2012，40（10）：88-90.

［6］劉艷秋.Y341-112型自平衡式封隔器的研制與應用［J］.石油機械，2010，38（2）：55-57.

［7］顧曉，丁建華，王成芳.特殊井分注工藝［J］.石油鉆采工藝，2002，24（增刊）：82-84.

［8］王小勇，昝恒毅，趙娜，等.防砂分注一體化技術研究與應用［J］.內蒙古石油化工，2013，39（5）：109-111.

［9］朱明軍，范春宇，劉海濤，等.一種注水井防砂擋砂裝置的研制［J］.石油機械，2005，33（11）：38-39.

［10］姜廣彬，鄭金中，張國玉，等.埕島油田3種分層防砂分層注水技術分析［J］.石油礦場機械，2010，39（8）：71-74.

［11］董文軍，胡長城，劉清松，等.防聚合物返吐分層注水新技術［J］.石油機械，2004，32（7）：49-50.

［12］宋玉梅.測調一體化技術在臨盤采油廠的初步應用分析［J］.內江科技，2013（1）：131-132.

［13］王冬青.注水井免投撈測調一體化技術在純梁采油廠的推廣應用［J］.中國科技博覽，2013（15）：628-628.

［14］羅昌華，程心平，劉敏，等.海上油田同心邊測邊調分層注水管柱研究及應用［J］.中國海上油氣，2013，25 （4）：46-48.

New Progress of Separate Layer Water Injection Technology in Shengli Oilfield

LI Changyou
（Production Technology Research Institute，Shengli Oilfield Company，Dongying 257000，China）

According to the reservoir characteristics and water flooding situation in Shengli Oilfield，the status of process technology of separate layer water injection were summarized.And，the new progress of separate layer water injection technology in recent years was introduced in detail，including the field application of 4 techniques such as high temperature deep layer water injection technology，layered sand and layered water injection integration technology，antiflowback layered water injection technology and measuring and adjusting integration layer water injection technology.The further development of separate layer water injection technology was prospected according to the demand of Shengli oilfield.

separate layer water injection；technology；developing trend

TE934.103

B

10.3969／j.issn.1001.3482.2015.11.004

1001-3482（2015）11-0018-05

2015-05-22

國家科技重大專項“勝利油田薄互層低滲透油田開發與示范”（2011ZX05051）

李常友（1974），男，山東無棣人，高級工程師，碩士，2005年畢業于中國石油大學（華東）石油與天然氣工程專業，主要從事注采工藝研究。