国内外油田采油注水技术发展现状分析

摘 要：注水技术是提高和改善油田开发效果的主要途径。为了顺利开采，近些年油田注水技术迅速发展起来，由早期的笼统注水、偏心注水、同心注水等发展到现阶段的分层注水，注水工艺始终主导着国内的石油开发进程。本文对目前国内外的注水技术进行了全面阐述和分析，为自动化、一体化和智能化注水开采技术的研发提供理论依据。

关键词：注水技术;发展现状

最近几年，中国的注水开采技术日趋成熟，但由于近年来的管理和投入上不受重视，注水油田开发的矛盾日益凸显。主要表现为：部分油田含水和自然递减率上升，分灌注度和细分程度低，分层试验周期长，水驱开发油田采收率较低，井下管柱腐蚀，破损严重，注入水质二次污染严重等。

一些传统油田在进入特高含水期后，与生产直接的关系较为复杂，会出现如：测试周期长、人工操作繁琐、工作效率低等问题。在这个阶段，注水精度和合格率低下的缺点被进一步扩大，不能再满足采矿需求，并且非智能化和自动化的注水技术和配水装置使得我国油田开采这一领域的发展停滞不前，急需突破和创新。

油田开采技术的智能化领域，相比国际研发技术，我国一直存在差距，这是基础设施建设上投入较少，也是我国研发学者在这方面探究的不够极致，具体体现在测试效率低下，测试工期长，注水精度差，并且无法实现真正的自动化操作，以及实时分析自动决策控制能力不足，现场施工时人工操作繁琐和安装困难。

自1954年玉门老君庙油田在L层边部MN27井成功实现油田注水起，国内注水技术开始发展，笼统注水是最早使用的注水方式，能够使得油层在各注水层出现不同的情况，因而开展采油工作将简单得多。分层注水技术在国内油田的应用已经有几十年，在大庆油田、胜利油田等大规模油田的分层注水技术中的细分技术以及规模已经达到了国际领先的水平，为我国的油田各个时期的生产提供了技术保障。

然而由于其利用率和出油量低下，甚至在某些油层出现早见水不出油等情况，笼统注水已不能满足现阶段油田开采需求，可以看出不同的油层在相同的压力下进行注水，在吸水能力强的地层会注入更多的水，而需要水供给的油层却吸水能力较差的注水层难以得到供水。形成注入水锥进，中低渗透油层因严重受到其它层段的影响，利用率，出油少甚至不出油，而有些油层会出现过早见水现象。20世纪60年代，固定式分层配水技术和活动式分层配水技术相继发展起来。20 世纪70年代，随着油田开发面积不断扩大，注水井数增加，固定式分层注水工艺的调配变得愈加困难，油田分层注水合格率也随之下降。六十年代会战初期，针对注水出现的三大矛盾，研究应用了475-8水力压差式封隔器、745-4固定式配水器及配套的验封、分层测试为主要内容的分层注水工艺，形成了一套以固定式配水器为主的分层定量注水工艺。可多级使用，在各层段分别下入745型固定配水器，根据具体情况调节启动压力或采用配水嘴来实现同井单管分层定量注水。475-8水力壓差式封隔器其结构原理为：在油管内增压，使油管内外产生压差达 0.5MPa时，封隔器胶筒向外扩张，将油、套管环形空间上下隔开，达到分层的目的;745-4固定式配水器与水力压差封隔器配套使用，由弹簧调节启开压差为0.7MPa，当油管内增压达到启开压差时，弹簧被压缩，使凡尔离开凡尔座，配水嘴尺寸根据定量配水方案而定，更换水嘴需起管柱。

七十年代，开发面积不断扩大，注水井数增加，以475-8封隔器为主体、配套745-4和745-5固定式配水器的固定式分层注水工艺调配困难，油田分层注水合格率下降到 40%左右。于此同时，研发了665 偏心配水器，其目的是为了将降低的注水合格率体上来，该工艺由偏心配水器工作筒和配水堵塞器组成，与封隔器配套使用。工作筒主体上有一直径20mm 的偏孔，用来坐入配水堵塞器。主体中心为46mm 的投捞、测试通道，导向槽对准扶正体偏槽和偏孔，实现投捞导向。此工艺首次实现钢丝投捞，调配效率大幅度提高，保证合格注水，其偏心配水器工作筒及其工具。

20世纪80年代，采矿多年已导致中国油田含水量进入中期水平，长期注水对地下水柱产生腐蚀，磨损等影响，导致套管变形，缺陷和泄漏。油田的注水和生产系统已被破坏，导致含水率降低，采矿效率无法令人满意。随着小直径偏心配水器和压差式封隔器的出现，实现了油田的分层细分。此后十年，也是注水技术发展迅猛得十年，诸多新型注水配水技术被相继提出，并投入使用。21 世纪初期，以桥式偏心分层注水和高效测调联动分层注水配套技术为代表的分层注水技术迎来了高速发展时期，各种分层注水技术相继投入使用，国内油田的分层注水及配套测调技术在这一时期的大致分类，都有效地解决了对应开采矛盾。

国内对智能井技术的研究尚未开始。其技术与现场应用仅仅是智能完井的一个子系统，这将导致现有的注水工艺仍然存在智能化水平较低和测调效率低，无法实现注水井的实时监测与控制。智能完井的核心是完井阶段，在生产井内安装永久的压力、温流、流量监控设备，能够对录取的监控数据进行综合分析，通过流量控制设备在地面对油层流出、流入的液流进行控制，从而优化油藏开发方案，提高油藏开发效果和采收率。在应用程序方面，它只是引入智能完成的技术的一部分。关键技术是通过测量一系列的参数信息，加以分析和操作，整理处一套完备的注水和测量方法。流量控制装置可以排出接地层和进入的液体流。与国外油田相比，国内油田受生产要求和客观条件的限制。从油田开发的最初阶段开始，我们必须关注分层注水技术和配套技术。经过60年来的研发，在所有的油田工程式和技术人员的共同努力下，达到了很高的标准，为稳定生产提供了有效的技术支持，并在不同阶段提高了产量，取得了显着成效。大多数核心技术都处于国际舞台的前沿。

目前国外注水系统高速发展，至今为止，已达到最先进的智能完井技术里的分层注水技术，并将智能开采技术作为研发重点。注水过程中的管理和监管技术也在不断发展，从最初的利用电机控制开关到现在的连续性闭环控制，大大提高了注水的效率和合格率。近年来，随着数字化油田建设的不断深入，国外油田在注水井的工艺手段、以及管理监控技术取得了新的进展，数据采集、监测和调配的自动化程度更高。注水管理的过程中更具信息化和智能化。

随着石油开采难度的增加，世界的注水技术在不断发展，国外注水量的控制已经发展的越来越精细。从电动开关控制的开始到电流连续性控制，有效地改善了注水效率。近年来，随着电子技术，材料和工艺的发展，国外智能完井技术已经开始实现。现国外最先进的注水技术是智能完井技术里的分层注水技术。其技术指标有两个，第一个是实时动态监测井下数据，另一方面是控制个注水层段的注水量也就是调节井下水嘴的开度。其中油田动态公司是属于壳牌和哈里顿下属分公司组成的合资油田产品公司，其提供油田一系列产品和服务，在阀门控制中包括水利控制阀和无级控制阀等，在数据检测产品方面包括井下数据采集和流量管理系统等。现今，壳牌公司已经具有智能完井技术并且已经作为常规手段，所有的生产井都有井下压力以及井下的温度检测设备，对井进行实时的监测和生产控制。

参考文献：

[1] 王二营，  熊长江.  采油工程分层注水工艺应用分析[J].  化工管理，  2016， 9（15）.

[2] 袁冶.  油田注水井生产工况智能分析与诊断[J].  中国石油和化工标准与质量， 2017， 8（1）.

作者简介：

俞航（1987- ），女，汉族，黑龙江大庆人，本科学历，大庆职业学院化工工程系学生管理干事，研究方向：石油工程，油水井生产与维护。