電動潛油泵同井采注技術

宗志臣（大慶油田裝備制造集團力神泵業有限公司）

在油田開發過程中隨著原油的不斷采出，產層壓力不斷降低，為了保證產層能量，避免壓力變化過快而影響產層孔隙度、造成出砂等嚴重問題，國內外普遍采用注水開發的方式[1-2]。

隨著油田的不斷挖潛增產，開發工作從中心區逐漸向邊緣區塊過渡。由于邊緣區塊油井數量少、非規則分布等，不適合大規模的集中注水，為了維持偏遠油井的地層壓力，一般采用同井注采的方式進行注水[3]。

同井注采分為兩類：一類是把水井的產出水直接注入同井注水層，增加地層壓力；另一類是把油井的高含水采出液在井下分離，高含油液體舉升到地面，把分離出的水直接注入同井注水層，提升地層壓力。第一類只承擔注水功能，在不方便大面積注水的地區使用較多；第二類單井具有產油能力，但受限于地面油水處理能力，需要在井下直接進行油水分離[4]。

1 電動潛油泵同井注水

電動潛油泵同井注水分為下采上注和上采下注兩種[5]。其中，下采上注如圖1所示，上采下注如圖2所示。

上采下注就是產水層在上，注水層在下，通過電動潛油泵管柱把上層產出水注入下層的工藝。設備需求：特殊設計電動潛油泵1套、動力電纜、封隔器，可選項為流量測量設備。工藝原理：通過封隔器封隔出水層和注水層，上層產出水通過電動潛油泵加壓并直接注入封隔器之下的注水層。

圖1 下采上注示意圖 圖2 上采下注示意圖

下采上注就是產水層在下，注水層在上，通過電動潛油泵把下層產出水注入上層的工藝。設備需求：特殊設計電動潛油泵1套、動力電纜、封隔器，可選項為流量測量設備。工藝原理：通過封隔器分開上下2層，電動潛油泵給下層產出水加壓，導入油套環形空間，在地面高壓密封井口的配合下，注入注水層。

上述兩種注水方式用于5、7和9in套管，適用范圍大，其設備安裝工藝與電動潛油泵常規施工相同，已在國內冀東油田兩次使用，效果非常理想。為了準確控制注入水量和注水壓力，需要在電動潛油泵管柱上安裝流量計。由于電動潛油泵是上下倒置的設計，有別于常規采油電動潛油泵，部分配件需要定制加工。它具有配件采購周期長、生產周期長、維護困難等不利因素。

2 電動潛油泵結合旁通工具同井注水

由于電動潛油泵注水機組生產周期長、不利于維修，對于部分急需安裝的油井，可以采用電動潛油泵與旁通工具結合進行注水。

旁通工具結構如圖3所示。其上端與油管相連，下端通過Y型分接口為動態測試、單井雙泵、井液回注等提供接口和通道[6]。

圖3 旁通工具結構

下采上注工藝設備構成（圖4）：小直徑電動潛油泵、旁通工具、電動潛油泵密封護罩、分隔器，以及可選的井下流量測量設備。工藝原理：封隔器分開上下兩層，產出水導入密封護罩，經電動潛油泵機組加壓，通過旁通工具側管注入油套環空，在高壓密封井口的配合下注入地層。

上采下注工藝設備構成（圖5）：電動潛油泵、旁通工具、封隔器，以及可選的井下流量測量設備。工藝原理：上層產出水通過旁通工具側管安裝的電動潛油泵機組加壓，經中心管注入下層。

工藝設備應用的特點是生產周期短，易于安裝。不利因素是增加了旁通工具的成本，小直徑機組的功率和排量受到限制，僅適用于7in以上套管的油井。

3 電動潛油泵同井分離注采

隨著單井含水率的普遍上升，對于部分無法配套建立地面水處理的偏遠油田，實現單井油水分離采注就非常必要。上個世紀加拿大率先研發出的水力旋流器用于井下油水分離。依據油水不同的比重及流動特性，通過旋轉離心力實現油水分離[7]。

圖4 下采上注工藝設備構成

圖5 上采下注工藝設備構成

對于水力旋流器，其上部溢流口和下部底流口都要與進液口有壓差，才能在旋流器形成流動，達到分離效果，這就要求旋流器的上下都要有舉升設備。在套管空間內同時三聯，而且內部要有分隔和聯通，整體結構過于復雜。注水量過大的情況下需要采用電泵注水，只能在7in或者9in套管中使用。由于水力旋流器和上下采注設備相互依存太緊密，任何部分的故障都能導致整體失效，所以目前仍沒有大規模采用。

4 結論

1）通過電動潛油泵單井轉注，比較分散的偏遠油井不必修建地面注水設施和管線就可以實現注水生產，節省了成本和工期。

2）同井分離注采技術可以在井下實現油水分離，減少地面產水量，降低地面水處理設施的投入。對于油田高含水階段的開發，特別是含水快速上升期的開發，具有非常好的緩解作用。

3）配合中壓變頻和井下傳感設備的使用，可以根據井下參數調整設備運行頻率，進而達到調整井下工況的目的，實現單井精準開發。

伴隨著大慶油田采出液含水率的持續上升，考慮偏遠區塊注水、環境保護和地面水處理等因素，電動潛油泵同井注采技術的應用為大慶油田開發提供了一種新的單井開發方式，具有廣闊的應用前景，將為油田產量快速增長及節能減排等方面提供借鑒作用。