同井注采工藝研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果分析

夏禮杰 龍啟潭 王欣欣 李雨佳

（哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

油田進(jìn)入中高含水期，油井因含水上升帶來(lái)諸多問(wèn)題。在開(kāi)采成本不斷攀升、采出水處理規(guī)模不斷增大，環(huán)保壓力日趨突出等問(wèn)題，導(dǎo)致油井過(guò)早地停產(chǎn)或廢棄，處理設(shè)備投入和操作費(fèi)用攀升。加拿大CentreforEngineeringInc[1]于1991年進(jìn)行了井下油水旋流分離和同井回注研究，并于1994年首次在A(yíng)lliance油田進(jìn)行了名為“ESPAQWANOT”（井下分離）的工業(yè)試驗(yàn)并獲得成功[2]。井下增壓泵與油水分離技術(shù)相結(jié)合，形成井下油水分離同井注采系統(tǒng)，有效降低高含水期油藏開(kāi)發(fā)的投入與成本，成為解決上述問(wèn)題有效途徑。

一、同井注采井下設(shè)備結(jié)構(gòu)及其工作原理

同井采油注水技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)同井注采，是指在同一油井中，當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同地層時(shí)，產(chǎn)出液由一層或多層產(chǎn)出，利用井下油水分離裝置對(duì)采出液進(jìn)行油水分離，將低含水產(chǎn)液舉升至地面，高含水產(chǎn)液回注注入層，在同一井筒內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)注入與采出[3]。現(xiàn)階段，我國(guó)大部分油田已經(jīng)進(jìn)入高含水階段，含水率過(guò)高直接導(dǎo)致開(kāi)采成本的上升，甚至出現(xiàn)一些油井生產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限而被迫廢棄的現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，有相關(guān)專(zhuān)家研制開(kāi)發(fā)了有桿泵同井注采系統(tǒng)，該系統(tǒng)的井下部分由注、采雙泵組成，同常規(guī)的單泵系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，井下油水分離系統(tǒng)包括許多組成部分，但最主要的包括兩部分，即油水分離器和提供舉升動(dòng)力和注入動(dòng)力的泵。根據(jù)井下分離原理的不同，井下油水分離器主要包括重力分離式（主要與有桿泵組合作業(yè)）和水力旋流器兩類(lèi)。動(dòng)力泵包括潛油電泵、螺桿泵、有桿泵及其組合。同井注采工藝技術(shù)可降低無(wú)效產(chǎn)液，降低舉升能耗和地面處理成本，使高含水區(qū)塊實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，可以使因高含水關(guān)停的井恢復(fù)生產(chǎn)。

二、同井注采工藝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

從2016年初在兩個(gè)區(qū)塊進(jìn)行小規(guī)模推廣試驗(yàn)，目的是取得這套工藝在“注采不完善區(qū)塊”和“四次采油區(qū)塊”的工藝、開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)效果。

注采不完善區(qū)塊選擇在南一區(qū)中西塊，該區(qū)塊斷層較多，注采井連通不好。2016年開(kāi)始試驗(yàn)，試驗(yàn)前19口井的平均含水是97.4%。

南一區(qū)水驅(qū)試驗(yàn)井目前效果，南一區(qū)中西部現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)19口井，措施有效率達(dá)100%。

可以看出：

（一）實(shí)施同井注采后，在產(chǎn)油量基本保持穩(wěn)定的條件下，產(chǎn)出液的含水和水油比都大幅度下降，并且隨著試驗(yàn)的進(jìn)展，含水和水油比還有進(jìn)一步下降的趨勢(shì)；產(chǎn)油量有上升的趨勢(shì)目前產(chǎn)量分別高于施工前以及施工初期的產(chǎn)油量0.4噸/日和0.7噸/日；中原含水大于98%的五口井都見(jiàn)到了很好的效果，含水降到64.8%左右，產(chǎn)油量上升到2.1噸/日以上；如果考慮一年的自然含水上升及產(chǎn)量遞減，效果會(huì)更好；

（二）從應(yīng)用效果中的含水率變化情況可以看出，含水下降值不是工藝能達(dá)到的最低值，而是含水降到一個(gè)合理的值以后就不再調(diào)整了；

（三）根據(jù)生產(chǎn)需要，工藝上還可以使含水和水油比進(jìn)一步下降，但考慮到目前的計(jì)量和集輸流程更適應(yīng)中、高含水液體，因此這次只把含水降到60-85%左右。

三、同井注采工藝適應(yīng)的油藏、油井和井網(wǎng)條件

（一）目前可以適應(yīng)的條件

凡是注水開(kāi)發(fā)的多油層油藏、原油比重不在0.97-1.03范圍內(nèi)、抽油泵可以下到油層部位、套管直徑140毫米、安裝了10-14型抽油機(jī)、單井產(chǎn)量30-120噸/日的油藏都可以使用這套工藝，若產(chǎn)液量低，可以用型號(hào)小一些的抽油機(jī)。這套工藝基本不受原油性質(zhì)、地層水性質(zhì)油層性質(zhì)和井溫的影響，只要井下工具的各種材質(zhì)不變性，因此適應(yīng)油藏和油井的范圍比較廣，推廣到一個(gè)新的油藏時(shí)需要做的前期研發(fā)工作比較少。

“同井注采”比目前已有的三次采油方法的適應(yīng)范圍要廣得多，有利于解決目前各種三次采油存在的共同問(wèn)題之一：適應(yīng)性不夠廣，儲(chǔ)量覆蓋面不夠大。

（二）完善后可以擴(kuò)大的應(yīng)用范圍

基本可以適應(yīng)任何可以將抽油泵（柱塞泵、電潛泵、螺桿泵）下到油層需注入部位的油井。

在上述油藏運(yùn)用后，可以大幅度地提高采收率和可采儲(chǔ)量，延長(zhǎng)油田高產(chǎn)期，降低油田開(kāi)發(fā)的投資和成本。

（三）可以應(yīng)用于下列井網(wǎng)條件

1．在高含水（注水或注聚區(qū)塊）即將關(guān)或已關(guān)（廢棄）的井或區(qū)塊上實(shí)施；

2．不再鉆加密井而需增加波及體積的井和區(qū)塊。將原來(lái)的注水井和采油井射開(kāi)新的層位，對(duì)新射開(kāi)層位注水或采油，實(shí)施同并注采，注、采點(diǎn)會(huì)增加一倍，受效方向和波及體積大幅增加。適合開(kāi)采層位是窄小條帶砂體或斷層多的區(qū)塊。

3．產(chǎn)油量低、含水高的低效井或停產(chǎn)井。例如過(guò)渡帶井或外圍低產(chǎn)井等。

4．非常規(guī)低滲透油藏或低豐度單一油層油藏。目前新找到的儲(chǔ)量有一定比例屬于這類(lèi)油藏。

5．高產(chǎn)油藏、厚層和塊狀（包括碳酸鹽）油藏，使這類(lèi)油藏能夠在低含水條件下長(zhǎng)期開(kāi)采并大幅度提高采收率。為此需研發(fā)“電泵井的同井注采工藝”和“多種混合泵型的同井注采工藝”。

四、下步展望

（一）在大慶油田推廣現(xiàn)有的工藝

這套工藝的增儲(chǔ)、增產(chǎn)潛力非常大，但推廣難度要大于以前推廣的“自噴轉(zhuǎn)抽”“化學(xué)驅(qū)”等戰(zhàn)略性措施。要充分做好各方面的準(zhǔn)備。

推廣難的主要原因是：

1．開(kāi)發(fā)理念和方式發(fā)生了顛覆性的變化，將影響規(guī)劃、計(jì)劃、地質(zhì)、采油、管理、考核和培訓(xùn)等各個(gè)部門(mén)；

2．分析、判斷一口井是否正常，往往需要掌握多學(xué)科的知識(shí)，目前多數(shù)職工的知識(shí)結(jié)構(gòu)不適應(yīng)，迫切需要通過(guò)培訓(xùn)和實(shí)踐鍛煉出更多的復(fù)合型人才；

3．規(guī)劃、計(jì)劃、方案等在制定時(shí)所需指標(biāo)程序和方法要變；

4．加工和施工的難度增加很多；5．管理指標(biāo)和方法要變。

（二）進(jìn)一步發(fā)展這套工藝技術(shù)

使它適應(yīng)

1．更高和更低的單井產(chǎn)量；

2．不同套管尺寸的井；

3．更深的油藏；

4．不同類(lèi)型油藏的油井；

5．不同驅(qū)替方式油藏。

（三）適應(yīng)油層單一的油藏，發(fā)展“同層注采工藝”

也可以鉆多個(gè)分支井，使地面鉆一口井而地下多點(diǎn)注、采。分支井的方向由油層沉積和應(yīng)力情況決定，注采兩點(diǎn)間的距離由所需要的驅(qū)動(dòng)壓力梯度決定。可以一口井形成一個(gè)注采系統(tǒng)，也可以成片使用，達(dá)到少鉆井而實(shí)現(xiàn)密井網(wǎng)的目的。

目前很多碳酸鹽油（尤其是中東的油田）當(dāng)含水達(dá)到70%或90%就關(guān)停。如果通過(guò)新工藝可以將含水上限提高到98%或99.9%，則必定可以進(jìn)一步提高油藏的收率。如果油藏的滲流規(guī)律與大慶油田相似，則含水上限由70%-90%提高到98%-99.9%，則采收率可以分別提高10%，20%甚至30%-40%。

五、結(jié)束語(yǔ)

“同井注采”工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾年的小規(guī)模推廣使用，見(jiàn)到了很好的初步效果，許多原理是首次在該領(lǐng)域中應(yīng)用的、許多技術(shù)指標(biāo)是首次達(dá)到的、許多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐是首次成功實(shí)現(xiàn)的，并顯示了這種顛覆性的工藝技術(shù)有望在低油價(jià)條件下使我國(guó)的高含水油田、廢棄油田和低豐度油田能夠經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)這套工藝不是一個(gè)遙遠(yuǎn)的設(shè)想、規(guī)劃，而是一個(gè)有形的、可以在部分區(qū)塊和油田逐步推廣的、比較完善的成套工藝技術(shù)。在大慶油田推廣使用，應(yīng)該能夠見(jiàn)到明顯的提高產(chǎn)量、減少遞減的效果。

應(yīng)進(jìn)的完善、發(fā)展、推廣這套工藝，使其成為依靠新高質(zhì)量發(fā)展的推動(dòng)力之一，為看油工業(yè)早日走低油價(jià)的國(guó)局，緩解我國(guó)對(duì)外高依存度的局面并為降本增效、增儲(chǔ)上產(chǎn)以及為創(chuàng)出新的油田開(kāi)發(fā)模式和工藝做出貢獻(xiàn)。