淺談如何解決水平井注水工藝中的技術(shù)難題

王沖平

摘 要：本文通過對(duì)管理區(qū)范圍內(nèi)50口水平井注水工藝中存在問題的收集、分析和研究，提出了相應(yīng)的解決方案，為油田采油工程發(fā)展貢獻(xiàn)了微薄之力。

關(guān)鍵詞：水平井 注水工藝 技術(shù)難題 解決方案

一、前言

注水采油技術(shù)作為國(guó)內(nèi)外石油開采行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的采油工程技術(shù)之一，在勝利油田已有多年的應(yīng)用和發(fā)展。近年，隨著水平井注水技術(shù)不斷創(chuàng)新和技術(shù)水平逐步提升，有效改善了低滲透油田或區(qū)塊的開采效率，同期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。

二、水平井注水工藝優(yōu)勢(shì)調(diào)查

筆者對(duì)所在管理區(qū)運(yùn)行中的油田區(qū)塊內(nèi)50口水平井進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集及分析，總結(jié)了3項(xiàng)突出優(yōu)勢(shì)。

（一）注水面積增大，水驅(qū)波效增強(qiáng)明顯

相對(duì)于直井而言，水平井因其水平段相對(duì)較長(zhǎng)的特點(diǎn)，注水量上增加明顯，注水面積大，地層壓力控制方面更安全可靠;水平井沿程吸水強(qiáng)度大幅度低于直井，水驅(qū)速度較慢，水驅(qū)波效增強(qiáng)。根據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，其中注入量前7位的水平井較一般直井驅(qū)油效率增加15%以上。

（二）熱裂縫發(fā)育充分

通過對(duì)以上水平井的注水?dāng)?shù)據(jù)采集分析，約90%的水平井產(chǎn)生了差異大、發(fā)育充分的熱裂縫，引發(fā)水注入速率發(fā)生較大變化。差異豐富的熱裂縫產(chǎn)生，總體上對(duì)提升水平井的注入速率有明顯的增強(qiáng)作用，對(duì)最終的驅(qū)油效率有顯著?增強(qiáng)。

（三）近線性驅(qū)動(dòng)提升驅(qū)油效率

由于以上所述優(yōu)勢(shì)，水平井注水工藝驅(qū)動(dòng)模式接近線性驅(qū)動(dòng)，線性驅(qū)動(dòng)力與增強(qiáng)驅(qū)油效率提升。

三、水平井注水工藝存在的技術(shù)難題

筆者統(tǒng)計(jì)了50口水平井在一年時(shí)間內(nèi)，注水過程中易出現(xiàn)的問題頻次，其中出砂問題頻次29個(gè)，套管破損頻次24個(gè)，結(jié)垢問題頻次13個(gè)。

（一）出砂問題頻次分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，出砂問題造成水平井異常發(fā)生的29個(gè)頻次中，出砂時(shí)間過短原因17個(gè)，出砂造成油層部位持續(xù)被掩蓋原因12個(gè)。

當(dāng)以上出砂問題出現(xiàn)，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或及時(shí)進(jìn)行處理時(shí)，隨著時(shí)間推移，套管整體結(jié)構(gòu)受損，最終導(dǎo)致生產(chǎn)工作無法繼續(xù)進(jìn)行。

（二）套管破損頻次分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，套管破損造成水平井異常發(fā)生的24個(gè)頻次中，注水方式不合理原因9個(gè)，水壓過高原因7個(gè)，鉆井方案存在問題原因5個(gè)，地層水中有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)原因3個(gè)。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)套管出現(xiàn)破損時(shí)，應(yīng)立即停止施工并進(jìn)行更換，以確保后續(xù)工作順利進(jìn)行。

（三）結(jié)垢問題頻次分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，結(jié)垢問題造成水平井異常發(fā)生的13個(gè)頻次中，水平井注水作業(yè)過程中新物質(zhì)與地層中原有物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生結(jié)垢原因7個(gè)，地下水環(huán)境和儲(chǔ)層環(huán)境發(fā)生變化使油井生產(chǎn)過程中引起物質(zhì)變化并靜化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生結(jié)垢原因6個(gè)。

當(dāng)水平井產(chǎn)生結(jié)垢，采油各系統(tǒng)逐步產(chǎn)生故障，同時(shí)影響日常油壓和注水量采集。因此，結(jié)垢問題是水平井注水工藝中影響最大的問題，也是最嚴(yán)重的問題。鑒于水平井調(diào)配困難，重新裝配煩瑣，一旦地層中管網(wǎng)形成結(jié)垢，水平井將無法運(yùn)行。

四、解決水平井注水工藝中技術(shù)難題的措施

（一）解決出砂問題

1.數(shù)據(jù)采集工作規(guī)范化和流程化

通過嚴(yán)格數(shù)據(jù)采集工作流程和考核數(shù)據(jù)采集工作完成情況，來準(zhǔn)確掌握并分析水平井吸水性能變化情況。將真實(shí)有效的數(shù)據(jù)采集收集后分析，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)油壓上升0.5MPa，而同時(shí)注水量下降明顯，就必須快速重新核對(duì)采集數(shù)據(jù)是否正確、真實(shí)，經(jīng)核對(duì)后數(shù)據(jù)沒有問題，那就可以確定吸水性能出現(xiàn)問題，必須加以解決。

2.逐項(xiàng)排查解決問題

依據(jù)油壓和注水量采集數(shù)據(jù)，確認(rèn)吸水性能出現(xiàn)問題后，通過逐項(xiàng)排查法解決問題。首先排查套壓情況，參照水平井套壓標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)水平井套壓標(biāo)準(zhǔn)壓力差為0.7MPa時(shí)，水平井中油壓與套壓完美契合，如果套壓隨油壓變化而變化，且變化值成正比，說明油壓與套壓達(dá)到平衡。隨后，檢查封隔器密性，通過調(diào)解注入量瞬間值，讓上下之間暢通。當(dāng)注水量瞬間增大時(shí)，通過吸水性對(duì)比可以看出哪一層封隔器出現(xiàn)了問題，并逐個(gè)對(duì)出現(xiàn)問題的封隔器進(jìn)行維修或者更換。

3.以注水量曲線圖為依據(jù)

依據(jù)監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，繪制注水量變化曲線圖，便于監(jiān)控水平井下狀況，利于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決問題。

（二）解決水平井套管破損問題

1.控制注水壓力

嚴(yán)密監(jiān)控注入水壓，最大程度降低水壓對(duì)低強(qiáng)度巖層的侵蝕。同時(shí)，做好水平井的加固工作，保持水平井狀態(tài)良好，避免管道出現(xiàn)破損。

2.按標(biāo)準(zhǔn)選材

在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，選取抗壓、抗擠和抗腐蝕性能強(qiáng)的套管材料，延長(zhǎng)套管使用壽命，達(dá)到降本增效和作業(yè)安全流暢的目的。

（三）解決水平井結(jié)垢問題

1.提升注入水質(zhì)

通過各級(jí)過濾措施，最大能力范圍內(nèi)提升注入水的水質(zhì)，降低套管腐蝕程度同時(shí)避免或延緩結(jié)垢，達(dá)到曾長(zhǎng)套管使用壽命的目的。

2.及時(shí)清理未沉積結(jié)垢

對(duì)開始出現(xiàn)結(jié)垢但尚未沉積的結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行及時(shí)清理。常用方法有物理除垢和化學(xué)除垢。

物理除垢是通過高壓水設(shè)備射出壓力激流，將水垢沖洗掉。這種方式能夠有效清潔水垢，除垢效果明顯，同時(shí)具有耗費(fèi)時(shí)間短、投入成本較低的優(yōu)點(diǎn)。工作流程是：?jiǎn)?dòng)柱塞泵，水流被施加壓力后經(jīng)過經(jīng)物理改裝的特制水嘴，最終將水垢沖擊干凈。還有一種升級(jí)版物理除垢方式，是碎石除垢。原理一致，只是高壓水中混合了一定比例的碎石，碎石和高壓水一起作用于水垢表面，輕松地將水垢清理干凈，后碎石隨高壓水流出去，完成除垢工作。

化學(xué)除垢是：首先提取并分析水垢主要組成成分，根據(jù)水垢成分調(diào)配對(duì)應(yīng)的化學(xué)試劑，讓化學(xué)試劑與水垢充分反應(yīng)，并最終生成水和其他可排出物，最終通過水流帶動(dòng)，一起排出管道。

3.管材防垢

近些年，隨著采油工程技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，一批具有防腐蝕、防結(jié)垢的新型管道材料先后被應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，杜絕了結(jié)垢問題的發(fā)生，但階段存在的問題是在造價(jià)上成本相對(duì)較高。

五、結(jié)語

筆者通過管理區(qū)運(yùn)行范圍內(nèi)50口水平生產(chǎn)井注水工藝中存在問題的收集、分析和研究，提出了主要問題的解決思路和方案，為采油工程發(fā)展貢獻(xiàn)了微薄之力。但，我們都應(yīng)該清醒地看到，采油工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性的復(fù)雜工程，注水工藝中存在的待解決的問題依然有很多，希望隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們石油工作者共同努力將問題一一化解，共同推動(dòng)采油工程技術(shù)的進(jìn)步。

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