分層注水管柱在渤海BZ油田水平注水井中的創新應用

郭英磊，鄒德昊，阮新芳，顧津龍，盧軼寬，李金澤

[ 1．中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300457；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300457]

0 引 言

注水是保持地層壓力、提高油田最終采收率的一種有效手段。渤海油田儲層易出砂、層數多，不同層位儲層物性參數差別大，且縱向非均質性嚴重，在注水開發過程中，多采用分段防砂完井方式。注水開發是渤海油田最常用的開發方式，目前海上水平注水井共有113 口，占總注水井數的13.3%；水平井產量占總產量的41.5%，可見水平井產量對于整個渤海油田的產量貢獻非?？捎^。通常水平注水井采用籠統注水，由于指進現象嚴重，水驅效果嚴重受限，層間矛盾進一步突出，且受益井易含水突破，影響油田水驅開發效果。實現水平井精細注水已成為渤海油田穩油上產亟待解決的問題。

1 注水井分注工藝技術概況

海上油田多采用平臺式開發，井身結構復雜，普遍為大斜度井。海上分層注水工藝發展至今，經過在現場實踐中的不斷技術升級與完善，先后開發了籠統注水、多層分段注水、智能注水等工藝，形成了以一投三分、空心集成、同心分注、邊測邊調、有纜智能注水、無纜智能注水等適用于海上各種井況的分層注水技術［1-2］，并取得了良好的應用效果，為渤海油田增儲上產提供了注水力量。

1.1 分注技術發展階段

第一階段：1996—1998 年，借鑒陸地油田經驗，開始海上注水技術的初期探索。以大慶油田為主要代表的陸地油田普遍應用偏心配水器，采用鋼絲投撈配合作業，適用于直井及小斜度井（≤35°）。此工藝單層注入量較小，且在大斜度井中鋼絲投撈成功率低，無法滿足海上大斜度井高分層配注量。因此，需研發一款適用于海上井況的同心分層注水工藝。

第二階段：1999—2007 年，實現渤海油田多層段、大斜度井、大排量分注。為滿足海上油田注水井井斜大、注水層數多、單層配注量大等工藝需求，經過一系列技術攻關和研發，先后開發了“一投三分”、同心分注、空心集成等一系列可投撈同心分注技術，滿足了6 層以內、井斜不超過60°、單層配注量不超過700 m3/d的注水需求。

第三階段：2008 年至今，分注技術改進，進一步提高測調效率和分注管柱的長效性。可投撈式分層注水工藝在調配時，需鋼絲作業配合，隨著注水井數增多及調配工作量增加，調配施工周期長、占用平臺場地空間大，影響油田提質上產效率。因此，對注水井測調效率和精度提出了更高的要求。邊測邊調分層注水技術能夠免去鋼絲反復投撈水嘴的調配過程，運用機電一體化技術，利用地面測調儀直接讀取流量值，便捷高效，在線完成整個調配過程，大幅縮短了調配工期［3-7］。

油田注水技術開發與應用根據其自身油藏地質及井況特點，經過不斷研究和技術創新，配水工藝從籠統注水發展到分層注水，從起下管柱發展到投撈水嘴調整開度，再到地面直讀測調，資料錄取從單參數到多參數。分層注水管柱從固定式分層注水、活動式分層注水、常規偏心分層注水發展到同心分層注水，配套測調技術從鋼絲投撈發展到鋼管電纜直讀測調［8-10］。

1.2 水平井分注技術

水平注水井管柱下入深度在跟部或跟部以上，受到管柱下入深度和井斜等因素限制，無法實現常態化吸水剖面測試，缺乏吸水剖面測試資料，無法有效指導實施酸化解堵、堵水等增產措施［12］，導致無法實現針對水平井井段吸水剖面差異化的精細調驅。水平井精細調驅需求迫切。

海上水平井產液剖面及注水剖面不均勻的一個重要原因在于完井時多數未進行分段開發完井，直接導致油田見水后含水上升快，注采矛盾日益突出?；诤Ｉ纤骄庾⑺枨?，應滿足以下3 點現場要求：一是實現均衡注水，改善注水效果；二是滿足水平段的吸水剖面測試；三是輔助水平井調驅工藝，保障調驅效果最大化。

2 水平注水井分層注水管柱特點及技術參數

2.1 水平井分層注水管柱特點

針對海上油田水平注水井目前單點注入的特點，提出水平段跟、趾部分開注水的設想，結合海上油田不動管柱作業的特點，在注水井井斜小于60°的位置下入一套分層注水工具。用新加入的封隔器進行油套環空隔離；分注管柱帶有徑向和軸向2 個注水通道，分別對應水平段井跟部和趾部注水。管柱內通徑不得小于52 mm，以保證后期測試工具串（鋼絲/電纜）的通過；分注工作筒內下入可投撈配水器，通過調節水嘴大小控制水平井跟部和趾部的注水量，實現水平井跟部、趾部分段注水和調配，從而有效控制水竄速度，延長油井無水采油期［11-14］。具體水平注水井分注管柱示意圖見圖1。

圖1 水平注水井分注管柱示意圖Fig.1 Schematic diagram of layered water injection string in horizontal water injection well

改進后的管柱具有雙向注入通道，將水平井注水由單點注入改為多點注入能夠滿足鋼絲/電纜工具串下入要求。其配水器分為軸向有水嘴和無水嘴結構，需要控制趾端注水量時，下入有水嘴結構的平衡注水配水器，通過調節水嘴的大小實現注水量的控制；若不需要控制趾端注水，則可下入無水嘴結構的配水器。平衡注水工藝實現了水平井跟端、趾部分流注水和分層調配，實現了水平井常規手段的吸水剖面測試常態化，增加了定位旁通，使管柱定位更精確；同時，能夠輔助調剖、調驅作業，實現了海上油田水平井調剖調驅效果最大化。

2.2 技術參數

①適用于海上長水平段注水井，滿足最大注入量800 m3/d。

②滿足耐壓35 MPa，耐溫120 ℃。

③工藝管柱最小內徑52 mm（配水器芯子）。

④工藝管柱滿足鋼絲/電纜工具串下入要求。

3 水平分注管柱現場應用

3.1 吸水剖面測試

對BZ油田C井（注水井）實施氧活化吸水剖面測試，正/反注水（跟部/趾部注水）的剖面測試結果表明，當從注水優勢層位遠端為起始注水點時，能小幅抑制主吸水層的吸水量，同時能夠加強其他吸水較差層位的吸水能力，使得整個注水剖面相對更均勻，延緩了受益油井含水突進，提高了注水開發的效果，見表1。

表1 C井（注水井）水平段測試結果Tab.1 Test results of horizontal section of well C（water injection well）

3.2 調驅應用

BZ油田C井隨后實施在線調驅，針對水平井井型及不同段塞的體系特點，利用水平井分注水管柱，實現了調驅體系中不同強度體系的定點注入。

調剖段塞：僅在水平井趾部下入帶孔管，用于定點注入調剖段塞體系（強度大，用于封堵優勢通道）。驅油段塞：平衡注水工作筒，特制芯子，井筒中改變液流方向，環空注入驅油段塞體系（深部驅替，用于擴大波及）。

結合氧活化測試結果，調驅過程中，利用管柱特點，通過定點注入不同強度體系，有效封堵水流優勢通道，抑制注水突進，啟動低吸水層段，擴大波及，實現深部驅替和液流轉向，見圖2。

圖2 調驅前后吸水剖面圖Fig.2 Water absorption profile before and after profile control

實施調驅后，兩口受益油井降水增油效果明顯。井組含水下降5%，日增油達30 m3（凈增油），累增油約0.69 萬m3，起到了良好的穩油控水效果，見圖3。

圖3 C井組注采生產曲線Fig.3 Injection production curve of well cluster C

4 結 論

①水平分注水管柱有徑向和軸向2 個注水通道，可分別對水平井跟部和趾部進行注水，實現水平井分段注入。

②通過更換平衡注水芯子上水嘴的大小，控制了水平井跟部和趾部的注水量，從而實現了水平井跟端、趾端選擇性分流注水和分流調配。BZ油田已現場應用5 井次，作業成功率100%，改變了水平注水井長期籠統注水的狀況，穩油控水效果顯著。

③該管柱不僅滿足后期不動管柱測試和調配的需求，還能保證測試、措施效果的成功率，有效改善水平井開發存在的注采矛盾，從而提高水驅開發效果，對海上油田其他水平井具有重要的推廣意義?！?/p>