胜利油田分层注水工艺技术及发展建议

李常友

（胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营257000）

胜利油田分层注水工艺技术及发展建议

李常友

（胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营257000）

注水工艺技术在胜利油田的开发中起到关键作用。结合胜利油田的油藏特征，介绍了近几年来开发的分层注水技术，主要包括高温深井分层注水技术、分层防砂分层注水一体化工艺技术、防返吐分层注水技术、测调一体化分层注水技术等4项工艺技术在现场的应用情况。指出其存在的问题，并对分层注水工艺技术的发展提出了建议。

分层注水；工艺；发展趋势

胜利油田主要以注水开发为主，水驱动用储量占总储量的81%以上，水驱年产油量占总产量的78%以上。水驱开发油藏主要包括整装、复杂断块、低渗油藏、海上油藏。近几年来，随着开发难度的加大，对分层注水技术提出了越来越高的要求。为了满足生产需求，胜利油田在分层注水工艺技术方面不断研究，分析影响管柱寿命的原因［1］，形成了适合于胜利油田的分层注水工艺技术系列，并研究开发了适合于胜利油田油藏特点的分层注水新技术，基本满足了油田注水开发的需求，为稳定油井产量奠定了基础。

1　胜利油田分层注水技术概要

近年来，胜利油田围绕油藏“提高波及、均衡驱替”需求，分层注水技术不断发展完善，相继开发并推广应用了锚定补偿［2］、分质分压同心双管注水、分层防砂分层注水、防返吐分层注水、小直径分层注水等分注技术，形成了适合于不同油藏条件的6类，10项分层注水技术。2012年底，胜利油田注水井9 059口，开井7 201口，开井率79.5%，分注井2 782口，开井2 394口，分注层数主要以2～3层为主，占总分注井的90%。分层注水技术可以满足3 500 m、35 MPa、120℃、6层、隔层厚度1 m等油藏条件。形成了适合于胜利油田的系列分层注水技术。

1） 适合于高温高压深井。锚定补偿式分层注水技术、锚定式分层注水技术、补偿式分层注水技术，长效防蠕动分层注水技术。

2） 适合于韵律层油藏。多级集成细分注水技术、桥式偏心分层注水技术。

3） 适合于层间非均质严重储层。双管分注技术。

4） 适合于出砂油藏或聚驱转后续水驱油藏。分层防砂分层注水的一体化注水技术，分层防砂分层注水二次完井技术，防返吐分层注水技术。

5） 适合于套变井等特殊结构井。小直径分层注水技术。

6） 适合于滩海油藏。液控注水技术［3］，大通径二次防砂完井分层注水技术。

2　新型分层注水工艺技术应用情况

2.1高温高压深井分层注水技术［4-6］

胜利油田低渗油藏埋藏深，温度高，注水压力高，注水压力高于25MPa的注水井占总井数的51.7%。60%以上低渗储层埋深在2 400～3 200 m，温度在100℃以上，对分层注水技术提出了更高的要求。一是管柱防蠕动，要求提高分层注水管柱工作可靠性（封隔器在高温情况下胶筒蠕变严重，密封承压降低）；二是要求高压注水井有效测调，由于高压、单层注水量小，调点测试无法取得吸水指示曲线，高压井测试井口测试仪器下行困难。结合油藏对注水工艺的要求，配套完善应用了适合于高温高压深井的锚定补偿分层注水技术。

技术特点：

1） 水力锚与水力卡瓦对管柱进行上部锚定与下部支撑，能有效克服管柱蠕动，提高封隔器等配套工具的使用安全性。水力锚和水力卡瓦均设计为低压启动，能有效减少压力效应对管柱的影响。

2） 补偿器能补偿管柱温度和压力效应下的伸缩，改善管柱的受力条件，缓解管柱的螺旋效应和弯曲效应，避免封隔器随管柱的上下蠕动，提高了封隔器的密封压力和使用寿命。

3） 采用轨道换向配水器，坐封后直接转入注水，提高了作业完井效率。

主要技术指标如表1。

表1　高温深井注水技术指标

该技术在胜利油田低渗透油田的分层注水中得到广泛应用，年实施200～300井次。在现场10个区块监测锚定补偿分注管柱148井次，在井36个月内有效率达到了61.9%，平均有效寿命达到35个月，取得了良好的效果。

2.2分层防砂分层注水一体化技术

胜利油田出砂层位主要集中在明化镇组、东营组、馆陶组、沙河街组等出砂层位，存在油藏埋深深浅不一、压实程度差、泥质含量高等特点。在注水过程中易冲刷破坏岩石骨架，形成游离砂，在停注洗井过程中容易出砂。针对这类油藏储层特征，结合分层防砂分层注水技术发展状况［710］，配套实施了适合于胜利油田油藏特征的分层防砂分层注水一体化技术。

管柱主要由补偿器、水力锚、水力卡瓦、安全接头、封隔器、配水器、多层金属毡防砂管、上挡封隔器、下挡封隔器及定压沉砂洗井阀等工具组成。如图1。

图1　分层防砂分层注水一体化管柱示意

主要技术指标如表2。

表2　分层防砂分层注水一体化管柱技术参数

技术特点：

1） 运用密闭防砂原理，防砂管采用环空夹壁结构，配合上下挡砂封隔器进行防砂。

2） 防砂管采用夹壁环空结构，两端带有防砂皮碗，可以防止砂埋封隔器洗井通道，保证洗井畅通，并清除水质不合格引起的滤砂管堵塞。

3） 配水器可直接带所需水嘴下井，坐封时不用投捞死芯子，坐封后可直接注水。

4） 管柱设计为丢手结构，初次作业不起出丢手管柱，工艺简单。

该技术在胜利油田出砂严重井中得到了广泛的应用，取得了良好的分注效果，分注有效期2 a。2013年以来该技术在滨南出砂油藏中得到广泛应用，有效抑制了油藏出砂，保证了分层注水的有效实施。数据如表3。

表3　2013年滨南出砂井实施分层注水情况

2.3防返吐分层注水技术［11］

胜利油田聚驱转后续水驱分注井吐聚严重，停注时易造成层间串及吐聚，砂埋洗井阀等问题。为了解决这类注水井的分注问题，实施了防返吐分层注水技术。

主要管柱构成：密闭封隔器、防返吐配水器、定压沉砂洗井阀等。

技术特点：

1） 封隔器密封材料采用加强骨架的3层结构，其密封压力提高到35 MPa，疲劳技术指标提高5～8倍；肩部保护设计，延长使用寿命。

2） 设计自锁装置，停注不解封，解决了常规扩张式封隔器停注时的层间串通问题

3） 防返吐偏心配水器，本体外加防返吐机构，防止洗井短路及层间串通。

4） 定压沉砂洗井阀，侧向进液，防止砂埋底球；定压开启，防止井筒内聚合物进入油管，确保顺利完井注水。

现场应用552井次，占总后续水驱井的比例25.7%，测试层段合格率66.5%。其中，监测232口井，平均有效期27个月。2013年在胜利油田孤岛采油厂后续水驱区块应用取得良好效果。

2.4注水井智能测调一体化分层注水技术

胜利油田测试调配技术主要是常规钢丝绳投捞或者液力投捞的方式，测调工作量大。当分层注水井注水量不符合配注要求时，需要进行分层测试调配，每次调配都需要进行注水芯子的起下，测调成功率低，工序复杂。结合常规测试存在问题，胜利油田采油工艺研究院研制及推广应用了注水井智能测调一体化分层注水技术［12-14］，在现场试验中取得好的效果。目前已大面积推广应用，逐步成为胜利油田主导分注测调技术。系统组成如图2。

技术原理：该测调系统采用边测边调的方式进行流量测试与调配。通过地面仪器监视流量压力曲线，根据实时监测到的流量曲线调整注水阀水嘴大小，直到达到预设流量。

技术特点：

1） 测调、验封均采用一体化测调技术。

2） 采用同心可调配水器，分层级数不受限制。

3） 测试数据地面直读，无级调配。

图2　测调一体化系统示意

技术指标如表4。

表4　分层注水测调一体化技术参数

该技术已在胜利油田推广应用1 023井次，应用最大井斜56.2°，最大分层级数为5级。平均单井测试时间8.2 h，减少测调时间2／3以上。技术实施后，层段合格率提高到75%以上，促进了胜利油田分层注水测试技术的发展。

3　分层注水工艺技术存在的问题及发展趋势

胜利油田已逐步进入高含水开发期，水驱开发主阵地已由层间转为层内，由主力油层转为非主力的薄差油层。大厚层内韵律层，薄差层剩余油相对富集，油井含水较低。但是，储层物性相对主力层较差，储量丰度小，底边水能量相对弱。在开采过程中，能量下降快，注水补充韵律层、薄差层能量难度大，高温高压分层注水工艺技术有待于进一步提高，延长分注有效期。结合胜利油田分层注水存在问题，对比其他油田分注技术的发展，对胜利油田的分层注水工艺技术发展提出建议。

1） 完善后续水驱油藏分层注水工艺技术。目前，胜利油田聚驱转后续水驱涉及23个单元，动用储量31 948万t，年产原油155.54万t。开注水井1 099口，分注486口，注聚后主力层和非主力潜力层仍存在较大差异，注聚转后续水区后，聚合物返吐严重，测试调配成功率低问题突出。防返吐分层注水工艺技术在后续水驱油藏中取得较好的效果，基本满足后续水驱油藏细分注水要求，彻底解决返吐的问题还需进一步优化完善与攻关。

2） 完善配套层间大压差井分注技术。随着注水开发的不断发展，细分注水的要求在提高，层间注水压差大的注水井越来越多。据统计，胜利油田目前层间压差大于8 MPa的注水井有350口，大于5 MPa以上的800口左右。同时，随着细分注水要求的提高，层间差异会越来越明显。胜利油田开展了大压差下分层注水技术研究，主要从大压差分级节流配水及大压差下封隔器“防蠕变”长效密封技术开展研究，形成了分级节流配水技术、大压差预节流配水技术及防蠕动长效密封技术，自2012年以来在现场85口井的试验中取得良好效果。需要进一步完善分级节流配水技术、大压差预节流配水技术，在同样配注量下增大超注层节流压差，控制高渗层注水量，达到合格配水，为大压差井实施分注提供技术支撑。

3） 开展韵律层细分注水技术研究。胜利油田特高含水开发期，水驱开发主阵地已由层间转为层内，由主力油层转为非主力的薄差油层。大厚层内韵律层，薄差层剩余油相对富集，油井含水较低，但由于储层物性相对主力层较差，储量丰度小，底边水能量相对弱，在开采过程中，能量下降快，注水补充韵律层、薄差层能量难度大，通过开展多个薄层精确卡封、管柱防卡、测试调配成功率高等方面进行攻关研究，形成适于胜利油田油藏需要的韵律层细分注水技术，实现韵律层、薄差层的均衡动用，提高注水波及效率，最终实现老油田剩余油挖潜，对油田开发具有重要意义。

4） 开展高温高压分层注水工艺技术研究。随着油田的开发，高温深井低渗透油田注水开发对分层注水技术提出了更高的要求，常温分注已经不适合高温高压分层注水需求，开展新型密封材料的研究，适合于高温高压下的密闭分层注水的需求，并通过开展分注及测调配套工具优化设计研究，满足170℃、40 MPa条件下的分层注水需求，达到提高分注管柱高温高压工作可靠性，延长分注有效期的目的。

4　结论

1） 胜利油田的分层注水技术主要以分2～3层为主，分层注水技术可以满足3 500 m、35 MPa、120℃油藏条件，目前逐步向多级细分方向发展。

2） 经过多年的研究，形成了适合于胜利油田分层注水的新工艺。在高温高压注水方面，为解决层间差异大、管柱蠕动严重的问题，改进并应用了锚定补偿式分层注水工艺技术。针对胜利油田断块油藏疏松砂岩出砂严重的问题，配套应用了分层防砂分层注水一体化工艺技术。针对注聚驱后续水驱吐聚严重，层间串等问题，配套了防返吐分层注水工艺技术。结合常规测调时间长，效率低问题，开展了注水井智能测调一体化分层注水技术研究，并在胜利油田大面积推广应用，逐步成为胜利油田分层注水主导工艺技术。

3） 结合胜利油田油藏特征，对胜利油田分层注水技术提出了展望。针对层间压差较大问题，研发了大压差预节流防刺配水技术，在现场试验中取得较好的效果；结合细分层系要求，开展韵律层细分注水技术研究；针对高温、高压问题研发耐高温分层注水技术，促进胜利油田分层注水技术的发展。

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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

国家科技重大专项“胜利油田薄互层低渗透油田开发与示范”（2011ZX05051）

李常友（1974），男，山东无棣人，高级工程师，硕士，2005年毕业于中国石油大学（华东）石油与天然气工程专业，主要从事注采工艺研究。