水力自動調壓裝置在非均質油藏的應用

郭宜民

（中國石油遼河油田分公司茨榆坨采油廠，遼寧遼中，110206）

通過向油層注水，保持油層壓力，是目前國內外油田廣泛應用的一項提高采油速度和采收率的重要措施［1］。非均質油藏在高含水期，儲層內部出現高低滲兩套系統，嚴重限制了低滲系統產能的發揮，壓制了低滲系統的吸水量［2］。另外，在非均質油藏實施堵水、調驅等增產措施后，原注采平衡關系被改變，為防止后續注水受阻，措施井設計的增壓幅度須控制在一定范圍內，增加了措施的局限性［3］。針對因注采平衡被打破而無法有效注水的難題，研究應用水力自動調壓裝置，利用其能量轉移和再分配這一功能，對管網內滲透性不同的注水井提供相適應的注入壓力，從而實現非均質油藏的均衡注水。

1 水力自動調壓裝置

1.1 工作原理

水力調壓泵由進排液單向球閥組、雙作用液力缸、機架和液路轉換器等構成。在液路轉換器的控制下，注水管網中的水動力推動雙作用液力缸中的活塞上下往復運動，高壓腔的水注入高壓井中，低壓腔的水注入低壓井中［4-5］。只需簡單旋轉液路轉換系統中的無級變速器調節手輪，就可以實現排液量的無級調參。根據動力缸和換向閥管路連接的不同，水力調壓泵存在兩種壓力調配關系（見圖1）。來水壓力、高壓壓力和低壓壓力的關系：

圖1 水力調壓泵的兩種壓力調配關系

式中 P高為高壓壓力，MPa；P低為低壓壓力，MPa；P來為來水壓力，MPa；A 為液力缸截面積，m2；a為連桿截面積，m2。

1.2 性能特點

水力自動調壓裝置（見圖2）通過液力變化機構的運動，將低壓注水井不需要的過多能量提取出來，補充到需要更多能量的高壓注水井中［6］。該裝置應用參數范圍較廣（見表1），最高工作壓力可達30 MPa。用于非均質油藏注水，具有控制精確、安全高效、節能環保等諸多優點［7］；對吸水壓力不同的注水井可以實現自動調壓注水；可對單口或多口井進行調壓增注；液力驅動，不需增注泵增壓，不需要變頻裝置就可以進行無級調節排量；高效節能，與三柱塞增注泵相比，節能可達30%～60%；一般不會出現憋泵爆管事故，安全可靠；工作沖次低，噪音低，無外泄液，有利于環境保護。

圖2 自動調壓注水裝置內部結構模型

表1 水力自動調壓裝置主要技術參數表

2 現場應用試驗

水力自動調壓裝置適用于欠注井比較集中的井組，要求應用的井組既有低壓井又有高壓井［8］，以便有一定的壓力差提供動力。選取了縱向非均質性較嚴重的L11 塊北部進行現場應用試驗。L11 塊受縱向和平面非均質影響，注水壓力6～11 MPa，高低壓注水井壓差高達5 MPa。自2014 年開始，該區塊實施了產層調整、深部調驅等增產措施，高低壓注水井注水壓差進一步提高到8 MPa。

自2016 年5 月開始先后在5 口注水井試用，對應油井17口。應用后水井欠注現象被消除，日增注90 m3，平均注水壓力由9.3 MPa 提升至12.1 MPa，對應油井日產液由320.3 t 上升至408.8 t，日產油由38.4 t 上升至53.3 t（見表2），截至2017 年底累計增油7 880 t。

此外，水力調壓裝置比柱塞泵增壓注水日節電3 000 kW?h以上。

表2 水力調壓裝置應用前后注水情況對比

3 擴展應用試驗

堵水和調驅目的是封堵高滲透層，啟動低滲透層，措施后會提高注水壓差［9］。在足夠大的驅動壓差和注水量下，低滲透率油層也能取得較高的采收率。應用自動調壓注水裝置有利于區塊均衡注水。

3.1 與堵水、分注等措施結合應用

非均質油藏在多層合注合采條件下層間的干擾相對嚴重，并且剩余的油會集中在滲透率較低的油層中，影響了油田的開發［10］。由于L11 塊儲層發育好，動用程度高，水竄較為嚴重，為了提高注水效率，2016年以來實施堵水、調層等措施15井次，平均注水壓力上升2.8 MPa。為了防止高壓井欠注，應用水力自動調壓裝置3 套，應用后單井平均日注量由30.7 m3提升至40.3 m3，實注量與配注量偏差由12.4%下降至5.5%（見表3）。

表3 注水井調整前后注水情況對比

3.2 與調驅措施結合應用

對于部分隔層厚度較小的注水井，則無法實施堵水、細分注等措施。注水井調驅是基于地層對堵劑選擇性進入理論的增產措施，當堵劑泵入注水井時，優先進入高滲透地層，并形成凝膠產生封堵作用［11］。調驅效果主要表現為后續注水壓力升高，吸水剖面改善。2016 年5 月至2017 年末在L11 塊共實施注水井調驅12 井次，分布于5 個注水站，調驅后與14 口注水井同時注水。由于調驅后高低壓注水井差別進一步增大，為保持注水均衡，2018年1月應用水力自動調壓裝置5套。應用后調驅區域平均注水壓力上升3.2 MPa，比調驅初期日增注水95 m3，日增液57.5 t，日增油20.1 t（見圖3）。

圖3 L11塊調驅區域注采曲線

同時，由于欠注問題被解決，使得調驅后續注水可以順利進行，促使凝膠調驅劑被高壓注水推至地層深部，因此，注水井吸水剖面也有了大幅度改善，下部高滲透層被抑制，上部低滲透層被啟動（見圖4）。

圖4 L21-019井吸水剖面變化

2016 至2018 年先后在5 個注水站應用了水力自動調壓裝置，合計節電273.75×104kW?h，合計間接增油1.09×104t，創效1 143.55 萬元，技術投入350萬元，投入產出比1：3.27。

4 認識及結論

（1）將水力自動調壓裝置應用于非均質油藏的注水開發中，解決了低滲區域高壓注水井欠注問題，可大幅提高區塊的注水效率，在節能降耗的同時有利于保證區塊長期穩產。

（2）水力自動調驅技術與油水井堵水技術結合應用，可使動用程度較低的低滲產層發揮作用，有利于區塊的高效開發。

（3）水力自動調驅技術與深部調驅技術結合應用，解決了調驅后續注水受阻的問題，實現了大劑量調驅后正常注水，保證深部調驅長期有效。