同井注采工藝研究與現場實施效果分析

夏禮杰 龍啟潭 王欣欣 李雨佳

（哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150027）

油田進入中高含水期，油井因含水上升帶來諸多問題。在開采成本不斷攀升、采出水處理規模不斷增大，環保壓力日趨突出等問題，導致油井過早地停產或廢棄，處理設備投入和操作費用攀升。加拿大CentreforEngineeringInc[1]于1991年進行了井下油水旋流分離和同井回注研究，并于1994年首次在Alliance油田進行了名為“ESPAQWANOT”（井下分離）的工業試驗并獲得成功[2]。井下增壓泵與油水分離技術相結合，形成井下油水分離同井注采系統，有效降低高含水期油藏開發的投入與成本，成為解決上述問題有效途徑。

一、同井注采井下設備結構及其工作原理

同井采油注水技術，簡稱同井注采，是指在同一油井中，當存在兩個或兩個以上不同地層時，產出液由一層或多層產出，利用井下油水分離裝置對采出液進行油水分離，將低含水產液舉升至地面，高含水產液回注注入層，在同一井筒內同時實現注入與采出[3]。現階段，我國大部分油田已經進入高含水階段，含水率過高直接導致開采成本的上升，甚至出現一些油井生產達到經濟極限而被迫廢棄的現象。為解決這一問題，有相關專家研制開發了有桿泵同井注采系統，該系統的井下部分由注、采雙泵組成，同常規的單泵系統相比，結構相對復雜一些，井下油水分離系統包括許多組成部分，但最主要的包括兩部分，即油水分離器和提供舉升動力和注入動力的泵。根據井下分離原理的不同，井下油水分離器主要包括重力分離式（主要與有桿泵組合作業）和水力旋流器兩類。動力泵包括潛油電泵、螺桿泵、有桿泵及其組合。同井注采工藝技術可降低無效產液，降低舉升能耗和地面處理成本，使高含水區塊實現經濟生產，可以使因高含水關停的井恢復生產。

二、同井注采工藝現場實施效果

從2016年初在兩個區塊進行小規模推廣試驗，目的是取得這套工藝在“注采不完善區塊”和“四次采油區塊”的工藝、開發和經濟效果。

注采不完善區塊選擇在南一區中西塊，該區塊斷層較多，注采井連通不好。2016年開始試驗，試驗前19口井的平均含水是97.4%。

南一區水驅試驗井目前效果，南一區中西部現場試驗19口井，措施有效率達100%。

可以看出：

（一）實施同井注采后，在產油量基本保持穩定的條件下，產出液的含水和水油比都大幅度下降，并且隨著試驗的進展，含水和水油比還有進一步下降的趨勢；產油量有上升的趨勢目前產量分別高于施工前以及施工初期的產油量0.4噸/日和0.7噸/日；中原含水大于98%的五口井都見到了很好的效果，含水降到64.8%左右，產油量上升到2.1噸/日以上；如果考慮一年的自然含水上升及產量遞減，效果會更好；

（二）從應用效果中的含水率變化情況可以看出，含水下降值不是工藝能達到的最低值，而是含水降到一個合理的值以后就不再調整了；

（三）根據生產需要，工藝上還可以使含水和水油比進一步下降，但考慮到目前的計量和集輸流程更適應中、高含水液體，因此這次只把含水降到60-85%左右。

三、同井注采工藝適應的油藏、油井和井網條件

（一）目前可以適應的條件

凡是注水開發的多油層油藏、原油比重不在0.97-1.03范圍內、抽油泵可以下到油層部位、套管直徑140毫米、安裝了10-14型抽油機、單井產量30-120噸/日的油藏都可以使用這套工藝，若產液量低，可以用型號小一些的抽油機。這套工藝基本不受原油性質、地層水性質油層性質和井溫的影響，只要井下工具的各種材質不變性，因此適應油藏和油井的范圍比較廣，推廣到一個新的油藏時需要做的前期研發工作比較少。

“同井注采”比目前已有的三次采油方法的適應范圍要廣得多，有利于解決目前各種三次采油存在的共同問題之一：適應性不夠廣，儲量覆蓋面不夠大。

（二）完善后可以擴大的應用范圍

基本可以適應任何可以將抽油泵（柱塞泵、電潛泵、螺桿泵）下到油層需注入部位的油井。

在上述油藏運用后，可以大幅度地提高采收率和可采儲量，延長油田高產期，降低油田開發的投資和成本。

（三）可以應用于下列井網條件

1．在高含水（注水或注聚區塊）即將關或已關（廢棄）的井或區塊上實施；

2．不再鉆加密井而需增加波及體積的井和區塊。將原來的注水井和采油井射開新的層位，對新射開層位注水或采油，實施同并注采，注、采點會增加一倍，受效方向和波及體積大幅增加。適合開采層位是窄小條帶砂體或斷層多的區塊。

3．產油量低、含水高的低效井或停產井。例如過渡帶井或外圍低產井等。

4．非常規低滲透油藏或低豐度單一油層油藏。目前新找到的儲量有一定比例屬于這類油藏。

5．高產油藏、厚層和塊狀（包括碳酸鹽）油藏，使這類油藏能夠在低含水條件下長期開采并大幅度提高采收率。為此需研發“電泵井的同井注采工藝”和“多種混合泵型的同井注采工藝”。

四、下步展望

（一）在大慶油田推廣現有的工藝

這套工藝的增儲、增產潛力非常大，但推廣難度要大于以前推廣的“自噴轉抽”“化學驅”等戰略性措施。要充分做好各方面的準備。

推廣難的主要原因是：

1．開發理念和方式發生了顛覆性的變化，將影響規劃、計劃、地質、采油、管理、考核和培訓等各個部門；

2．分析、判斷一口井是否正常，往往需要掌握多學科的知識，目前多數職工的知識結構不適應，迫切需要通過培訓和實踐鍛煉出更多的復合型人才；

3．規劃、計劃、方案等在制定時所需指標程序和方法要變；

4．加工和施工的難度增加很多；5．管理指標和方法要變。

（二）進一步發展這套工藝技術

使它適應

1．更高和更低的單井產量；

2．不同套管尺寸的井；

3．更深的油藏；

4．不同類型油藏的油井；

5．不同驅替方式油藏。

（三）適應油層單一的油藏，發展“同層注采工藝”

也可以鉆多個分支井，使地面鉆一口井而地下多點注、采。分支井的方向由油層沉積和應力情況決定，注采兩點間的距離由所需要的驅動壓力梯度決定。可以一口井形成一個注采系統，也可以成片使用，達到少鉆井而實現密井網的目的。

目前很多碳酸鹽油（尤其是中東的油田）當含水達到70%或90%就關停。如果通過新工藝可以將含水上限提高到98%或99.9%，則必定可以進一步提高油藏的收率。如果油藏的滲流規律與大慶油田相似，則含水上限由70%-90%提高到98%-99.9%，則采收率可以分別提高10%，20%甚至30%-40%。

五、結束語

“同井注采”工藝技術，經過幾年的小規模推廣使用，見到了很好的初步效果，許多原理是首次在該領域中應用的、許多技術指標是首次達到的、許多現場實踐是首次成功實現的，并顯示了這種顛覆性的工藝技術有望在低油價條件下使我國的高含水油田、廢棄油田和低豐度油田能夠經濟有效的開發這套工藝不是一個遙遠的設想、規劃，而是一個有形的、可以在部分區塊和油田逐步推廣的、比較完善的成套工藝技術。在大慶油田推廣使用，應該能夠見到明顯的提高產量、減少遞減的效果。

應進的完善、發展、推廣這套工藝，使其成為依靠新高質量發展的推動力之一，為看油工業早日走低油價的國局，緩解我國對外高依存度的局面并為降本增效、增儲上產以及為創出新的油田開發模式和工藝做出貢獻。