姬塬油田H 油藏分注工藝適應性評價

張召召，王 榮，杜寧波，周冰欣

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

姬塬油田H 油藏位于陜北斜坡中西部，為典型的低滲透區塊，主力層長6 系三角洲前緣沉積體系儲層非均質性強，裂縫發育、大孔道分布復雜。受儲層物性影響，吸水不均井比例在53.7%，吸水不均層段比例在40%，層間、層內矛盾突出。油藏西部受層間物性差異大影響，長611、長612層層間吸水不均現象嚴重，導致層間壓差變大，其中長611小層吸水弱、能量較低，產能發揮不足。目前H 油藏有注水井239 口，分注井165口，分注率69.0%，主要有常規偏心、橋式同心、地面分注、同心雙管分注等5 種分注工藝，橋式同心占比57.6%、地面分注占比28.5%。分注工藝種類繁多，且偏心分注、橋式同心分注測調遇阻率高達16.2%，嚴重制約著精細小層注水技術政策的執行，因此開展分注工藝適應性評價很有必要[1-3]。

1 H 油藏分注井測調遇阻分析

結合H 油藏分注井井下測調情況，從注入介質、遇阻部位、管柱服役年限對測調遇阻井開展遇阻原因分析[4-6]。

1.1 遇阻井注入介質分析

H 油藏2018 年總體測調382 井次，遇阻62 井次。從注入介質分析，注清水井中橋式偏心測調遇阻率22.2%，橋式同心測調遇阻率15.9%；注采出水井中橋式偏心測調遇阻率38.5%，橋式同心測調遇阻率16.7%，橋式偏心井均明顯高于橋式同心井（見表1）。

表1 不同注入介質中分注井測調遇阻情況統計表

1.2 遇阻部位分析

從遇阻部位分析，遇阻62 井次中工具串內遇阻37 井次，占59.7%；管串遇阻16 井次，占25.8%；其他原因遇阻9 井次，占14.5%，遇阻位置主要集中在工具串內（見表2）。

表2 分注井測調不同部位遇阻情況統計表

1.2.1 工具串遇阻分析 從工具串內分析，37 井次工具串遇阻井中，橋式偏心7 井次，遇阻率11.3%；橋式同心30 井次，遇阻率10.2%，橋式偏心井中工具串內遇阻率高于橋式同心井（見表3）。

表3 分注井工具串內遇阻情況統計表

對比分析歷次57 井次工具串遇阻井中，橋式同心33 井次，遇阻位置平均井斜角18.2°；橋式偏心24井次，遇阻位置平均井斜角16.4°，橋式同心分注工藝在井斜較大的井中適應性要好于偏心分注工藝（見圖1）。

圖1 分注井工具串遇阻井井斜對比柱狀圖

1.2.2 管串內遇阻分析 從管串內遇阻分析，16 井次管串遇阻井中，橋式偏心井3 口，遇阻率4.8%；橋式同心13 井次，遇阻率4.4%，橋式偏心井中工具串內遇阻率高于橋式同心井（見表4）。

表4 分注井管串內遇阻情況統計表

對比分析歷次27 井次管串遇阻井中，橋式同心18井次，遇阻位置平均井斜角17.8°，橋式偏心9 井次，遇阻位置平均井斜角15.4°，橋式同心分注工藝在井斜較大的井中適應性要好于偏心分注工藝（見圖2）。

圖2 分注井管串內遇阻井井斜對比柱狀圖

1.3 管柱服役年限分析

從管柱服役年限分析，31 口遇阻井中橋式偏心井5 口，橋式同心井26 口。管柱服役年限3 年內遇阻5口，3～5 年遇阻10 口，5 年以上遇阻16 口，管柱服役年限越長，遇阻頻次越高。

綜合H 油藏測調遇阻井分析，工具串內腐蝕結垢是測調遇阻的主要原因，橋式偏心分注井測調遇阻率高于橋式同心井，在井斜狀況相當的條件下，橋式同心分注工藝的適應性要好于橋式偏心分注工藝。

2 分注工藝適應性評價

H 油藏自2006 年開發，2009 年開始推行分注工藝，經過近10 年的試驗，先后開展了地面分注、偏心分注、橋式偏心分注、橋式同心分注、同心雙管分注工藝技術試驗，工藝技術不斷完善，目前以橋式同心分注工藝為主體。針對不同分注工藝，進行適應性評價分析，定型該區塊工藝類型。

2.1 地面分注適應性分析

2.1.1 工藝原理 地面分注主要由層間分隔器、預制工作筒組成。正常注水時，油套環空注上層，油管注下層。

2.1.2 適應性評價 針對地面分注工藝存在的套管帶壓注水和內腐蝕問題，分腐蝕區和注入介質對套管腐蝕進行評價論證；同時結合套管服役年限、區塊注水壓力和套管承壓理論計算。

（1）注入水腐蝕性評價：通過地面常溫試驗、井下掛片試驗和理論分析，對采油三廠不同區塊采出水地面分注井腐蝕速率進行計算。結果表明，采出水井腐蝕速率遠大于行業標準≤0.076 mm/a 的規定要求，不推薦在采出水回注井開展地面分注工藝（見表5）。

表5 H 油藏采出水地面分注腐蝕速率統計表

（2）地面分注套管損傷后承壓情況：利用套管壁厚與套管承壓計算公式，計算不同損傷情況下套管的承壓情況：

式中：δ-壁厚，mm；P-承壓，MPa；D-外徑，mm；σS-屈服強度；F-強度系數；t-溫度折減系數；C-腐蝕裕量，mm。

H 油藏注水井井口注水壓力在8～16 MPa，從套管承壓性能考慮，注水壓力16 MPa 左右的注水井套管壁損傷不能超過30%，注水壓力8 MPa 左右的注水井套管壁損傷不能超過50%（見表6）。

表6 不同損傷級別J55 套管承壓性能計算表

（3）腐蝕和壓力共同作用下地面分注可行性論證：按注水井全生命周期20 年計算，保證注水井套管在20年內正常注水，不發生腐蝕套管損壞，計算不同鋼級和不同尺寸套管在化學腐蝕和注水壓力共同作用下要求的最低腐蝕速率。H 油藏的J55 套管承壓16 MPa 時，腐蝕速率不得高于0.115 8 mm/a，承壓8 MPa 時，腐蝕速率不得高于0.193 mm/a（見表7）。

表7 J55 套管承壓時不同損傷厚度下的腐蝕速率

通過理論分析及前期室內實驗評價，初步明確了地面分注工藝的選井標準，推薦在注清水的二層分注井中使用地面分注。

2.2 偏心分注適應性分析

2.2.1 工藝原理 偏心分注主要由封隔器、偏心配水器、堵塞器、水力循環凡爾、絲堵等工具組成，通過鋼絲投撈偏心配水器水嘴實現單層注水量調節。

2.2.2 適應性評價 偏心分注投撈測試需要配水器間距大于7 m，不適應多個薄夾層細分，且只能利用鋼絲投撈水嘴，一次只能投撈一層，投撈時間偏長。本層段在進行流量或壓力測試時，本層段以下層段只能停注，層間干擾較大。

2.3 橋式偏心分注適應性分析

2.3.1 工藝原理 橋式偏心分注主要由封隔器、橋式偏心配水器、水力循環凡爾、絲堵等工具組成。通過鋼絲投撈橋式偏心配水器水嘴實現單層注水量調節。

2.3.2 適應性評價 該工藝實現了多級分注，可對任意層投撈測調，且配水器帶有橋式通道，在測試單層流量、壓力時不會影響其他層段注水，減少測試時的層間干擾，提高了測試精度。在大斜度井、采出水回注井上一次測調成功率低，單層流量在10～15 m3/d，測調誤差大，配水器跨距需要不小于10 m 的投撈距離（見圖3）。

圖3 橋式偏心分注井測調誤差對比圖

2.4 橋式同心分注適應性分析

2.4.1 工藝原理 橋式同心分注主要由封隔器、橋式同心配水器、水力循環凡爾、絲堵等工具組成，通過電纜測調技術調整水嘴實現單層注水量調節。

2.4.2 適應性評價 橋式同心配水器具有扇形橋式通道，測調時不影響其他層正常注水，可調水嘴與配水器一體化免投撈，滑套式可調水嘴不易堵塞。同時將配水器“滑梯式”旋轉導向變為“平臺式”定位對接，簡化了測調儀器結構，提升了定向井對接成功率。與橋式偏心相比，大斜度井測調成功率由72%提高到90%，配水器跨距由10 m 下降到2 m，20 m 層段可由2 層細分到4～5 層，在大斜度分注井中適應性較好。

2.5 同心雙管分注適應性分析

2.5.1 工藝原理 該工藝是在88.9 mm 套管內插入48.3 mm 油管，形成油套環空、油管環空、小油管內腔三個通道，通過地面閘門控制，油管環空和小油管分別對兩個注水層單獨注水，免去了井下測調。管柱主要由內管、外管、封隔器、插管及密封件組成。

2.5.2 同心雙管配套技術 同心雙管分注管柱組合中主要工具為低壓坐封封隔器、單流配水器、插管連通器、插管，通過核心工具聯合作用實時調節單層配注量，實現小層配注全天候達標注水。

2.5.3 適應性評價 同心雙管分注工藝具有地面測調計量準確和工藝簡單可靠的優點，對井下測調頻繁遇阻和層間注水壓差大的分注井具有更好的適應性。同時提高了測調效率，實現了配注全天候達標（見表8）。

表8 不同分注工藝一次性投資對比（2 000 m）

3 結論及建議

3.1 結論

（1）地面分注工藝簡單，一次性投入低，但僅適用于注清水的二層分注井。橋式偏心一次性投入低，但不適應多個薄夾層細分，只能利用鋼絲投撈水嘴，投撈時間偏長。

（2）橋式偏心適用于井斜20°以下，井深2 000 m以內，分注層數二層或三層的清水井，測調時投撈次數頻繁，在大斜度井、采出水回注井上一次測調成功率低。

（3）橋式同心改變偏心配水方式，實現中心通道免投撈作業，二層分注井測調由1 天以上縮短到3～5 h，3～5 層分注井由2～3 d 縮短到6～8 h。

（4）同心雙管分注避免了頻繁遇阻井井下測調遇阻風險，實現了單層配注全天候達標，適用于兩層注水的注采出水井。

3.2 下一步建議

（1）常規偏心與橋式偏心井需多次投撈測試，測調遇阻率較高，建議淘汰使用。

（2）同心雙管分注井無法測試吸水剖面，層內吸水狀況不明，且一次性投入成本較高，建議繼續開展該工藝吸水剖面測試技術攻關，同時從管柱組合、井下材料、施工費用等方面綜合考慮，降低成本投入。

（3）橋式同心井年測調費用較高，且存在測調遇阻風險，建議在兩層以上的清水分注井實施波碼通訊數字式分注技術，降低測調費用。