油氣田開發分層注水工藝技術現狀與發展

翟光麾

（中國石油長慶油田第二采油廠，甘肅慶陽 744100）

在油氣田開發過程中，統一注采井網下是油氣田開發層系設計的主要內容，并且在縱向上涵括了所有油層。油氣田開發的不同油層有著各自不同的獨立性，而且在儲油體方面具備密閉性特征。油層在形成過程中，不同的地質等環境條件的影響會使得油藏在油氣組分、厚度、溫度等方面有著較大的差異性。處于高滲透層的液量較高，也就導致了油井底部存在較高的流壓。在進行油井合采時，各層具備相同流壓，使得低滲透層的層壓較小，進而影響低滲透層生產壓差。因此，采取有效措施確保各個流程以既定的配注量進行均勻注水，有效提高油層水驅油效率，成為各個油田企業高度關注與重視的問題，此時分層注水技術應運而生，自然也受到了廣泛關注與重視。

1 油氣田開發分層注水工藝技術的具體應用

1.1 橋式偏心分層注水工藝

橋式偏心分層注水工藝是當前油氣田開發分層注水工藝中較為重要的技術工藝，這一方式在油氣田開發中的應用主要包括了偏心主體、配水堵塞器、連接結構等。其中，配置器在傳統常規配置中的有效應用，使得橋式通道得到有效增加。在配水器內部的主體結構中，設置了一個直徑20 mm 的偏孔，與堵塞器形成互相影響、互相配合、互相幫助的作用，是堵塞管路的重要配置。同時，周邊配置了5個橋式流通通道，便于測試儀器進行管徑的測量。

1.2 鋼管電纜直讀測調技術

油田開采過程中的鋼管電纜直讀測調技術的應用，結合了對信息通信、電子計算機、傳感傳動等相關 技術的融合應用，實現了油田開采過程中的主要控制系統的有效結合，進而提高對開采流量的合理調節。這一技術的實際應用可以實現對流量、溫度、壓力等相關數據的同時采集，并實現對這些數據內容的實時監測。借助對整個數據采集過程的有效控制，進而能夠有效控制各種設備儀器使用，提高油氣田的開采效率。

1.3 補償自驗封分層注水管柱

管柱系統的主要組成部分，包括有自驗封封隔器、補償器等專業設備。其中，補償器的應用可以實現對坐封壓力作用下導致的管柱伸長情況的有效補償。對于注水壓力偏低、間壓差較小、油層出砂較小的注水井的管柱伸長補償。

1.4 長效防蠕動管柱

長效防蠕動管柱應用過程中，主要包括了防蠕動器、沉砂式底球、空心配水器等組成部分。借助這一技術的應用特點，能夠在池管柱的作用下，有效降低壓力、溫度變化導致的管柱伸縮問題，有效改善管柱的受力情況，使得封隔器、井下作業工作等的器械設備使用壽命有效延長。

1.5 分層防砂注水一體化管柱

分層防砂注水一體化管柱的組成部分主要包括補償器、液壓扶正器等。在一體化管柱中，設置了單項注水閥，能實現對地層反吐砂問題的有效防范，同時還可以有效滿足注水、洗井、防砂等工藝的應用要求。

1.6 在復雜情況之下的分層注水工藝

在進行油氣田開發過程中，想要實現對復雜油層特點與油田問題的有效解決，需要加強對新工藝、新技術的開發應用，合理運用分層注水工藝，結合油田實際情況對分層注水工藝技術的應用進行合理設計。一是注聚轉后續水驅油藏。結合對油田種類的分析，剖析其在油藏出砂、反吐吐聚等方面存在的問題。在整個過程中加強對高耗水層流量的識別以及分層防砂技術的應用至關重要，采用這一集成工藝技術妥善解決油氣田分層開發的問題。二是斷塊油藏。這種類型的油田一般有著細分后層間差異的問題，以及在開采過程中大壓差井會逐漸增多。借助對密閉式錨定管柱、小流量大壓差配水等技術的有效應用，能夠實現對這些問題的妥善解決。

2 油氣田開發分層注水技術應用現狀分析

在油田的實際開發過程中，通過對以上這些技術的有效結合與應用，能夠有效提高分層注水技術的視覺應用效果，同時經過不斷的實際應用，各項技術的應用也在不斷完善，進一步提高了油氣田的開采效益。主要體現在以下幾個方面。

1）在傳統的注水施工中，井口的密封效果不理想，使得原油的開采質量受到較大影響。采用鋼管電纜來代替傳統的鎧甲電纜后，大幅降低了具體測試施工中的井噴等。尤其是許多油田開發作業過程中加強了對雙滾筒絞車的應用，同時配備雙重新型電纜，使得整個作業過程中施工人員能夠實現對不同井深、不同力況條件下的有效測試。

2）在傳統分層注水技術的應用下，實際測量得到的數據與儀器設備顯示的數據有著較大差異，嚴重限制了分層注水技術實際應用效果的全面提升。而雙流量電纜測調儀等的全面使用，推動了油田測量目標的分層調試施工，以及能夠針對單層實施測試測量，進一步提高了油田實際開發效率與測量精度。

3）為有效、全面提高油田注水施工實際測量效率，一般選擇采用大量傳感設備來監控各種儀器設備的數據情況，進而使得作業人員得以按照作業設備的運行參數進行針對的跟蹤維護，更好地保障井下測量數據的高度準確。這些技術的有效應用推動了我國油氣田開采分層注水技術應用水平的提升。

3 油氣田開發分層注水工藝技術發展的趨勢

3.1 分層注水防砂專業技術

在實際采油過程中，出水較大的油藏較為常見。這就導致了在進行地層注水、泄壓時會較為頻繁地出現出砂、返土等問題，使得水嘴喪失作用，不能實現有效排水，繼而使得管柱遭到砂體的淹沒，不能實現良好的運行。目前，分層注水防砂技術通常應用于海上油田的作業施工，而在陸地上的油田開采應用較少。陸上油田的開采往往將偏心注水工藝作為分層注水的應用重點。當前我國在分層注水防砂技術應用方向主要朝著適應偏心注水管柱防砂工藝發展。通過對偏心配水器進行設計、升級，在工作筒內設置一個單流閥結構，能夠發揮較好的防砂效果。當進行注水作業時，彈簧在壓力的作用下呈現收縮狀態，水則緩慢經過單流閥進入地層。當停止注水之后，地層液流也不會產生回流現象。在對井筒進行清潔、整理時，經常發生短路等問題，此時由于在注水管內設置了單流閥結構，大幅降低了短路問題發生的概率，并且可以使得洗井效果得到進一步提升。除此之外，油氣井開發過程中，還需要加強對出砂注水井管理的高度重視，尤其是要針對極易發生出砂的注水井，需結合實際情況制定和落實有效的預防措施，強化注水管理效果，采用正確的、規范的操作方法，提高注水操作的平穩性，盡可能地避免注水層返吐現象。

3.2 大斜度井分層注水作業技術

在油井實際開采過程中，有許多油井與底面并非處于絕對的垂直狀態，甚至有些存在較為明顯的斜度。油井斜度越大，其對于注水操作產生的效果越發明顯。在井斜的影響下，注水的時間較短，操作人員也未能順利進行測試作業，造成了調試、測試效果不高的現象。在實際注水作業過程中，若是油井與底面的斜度小于50°，此時施工人員可借助對偏心分層注水技術的有效應用，來進行專業的測量作業。在測量過程中采用雙導向錨定的方式對固定偏心定量分配注水水管，并扶正管柱位置，避免管柱在井中發生震動、晃動，而影響作業安全。

除此之外，若是在進行專業分析后，發現油井斜度較大，采用普通的工具與普通的處理方式無法達到指定位置，影響工作人員操作效率。因此，偏心注水工藝技術在大斜度油井中并不適用。所以，同心向的方向也是大斜度井分層注水技術的應用與發展的重要方向。同時，還需要配合橋式通道的設置來使得調試過程注水流通能力得到進一步提升。對此，必須加強以下幾個方面的研究，以達到提高大斜度油井分層注水工藝的適用性的目的。

（1）應用同心對接的方式使得橋式同心配水器和井下測調聯動儀實現完美融合。較之偏心注水技術，這種融合的對接方式能夠使得測調聯動儀器和配水器連接便捷化、簡單化，提高了大斜度油井注水施工的便捷性。

（2）設計人員可將橋式通路設計應用于配水器中，此時橋式通道能夠在測量與調試時發揮其重要作用，提高注水流通性能，也有助于提高分層參數的在線監測工作效率。

（3）合理縮減測調儀實際長度使其在油井作業中具備更好的靈活性，更好地滿足大斜度油氣井的分層測試要求。

3.3 深井與高溫高壓井分層注水專業技術

在科學技術不斷提升發展的推動作用下，我國在深井與高溫井、高壓井等方面的開發數量、深度等都在不斷增加。當前，我國油氣田開采過程中所運用的專業儀器、管柱工作等已然無法滿足現階段的深井、高溫井、高壓井的測量控制要求。這就要求相關專業人員必須加強對先進技術、經驗的學習、掌握，結合深井、高溫井、高壓井等實際特點與開采要求，對相適應的分層注水專業技術進行有效開發、應用。目前，我國在進行深井、高壓井等開采過程中，往往會遇到許多問題，例如深井與高壓深井分層注水程度較低。分層注水層通常在三層以下，作業人員主要采用鋼絲進行測試、調試作業，這樣的方式大幅增加了調試與測量難度，也降低了調試與測量工作效率，同時分層注水的應用也存在規模限制，由此可見，我國的分層注水的作業方式在實際應用過程中仍然存在較大限制。缺乏完善的技術體系，要求設計人員結合實際要求設計出具備較高耐高溫性的電纜直讀測調專業儀器設備，并且確保這些儀器設備能夠耐受150℃的高溫環境，進而提高油氣井的測量與調試工作水平。

3.4 分層注水實時監測與控制技術

目前，我國一些具備較好注水基礎的油氣田普遍存在注水量變化較快的問題，例如已分注并達到油藏配注標準的井（層），由于層間存在差異，造成注水量不大穩定，動態合格率也較低的現象。由于分層流量、嘴后壓力等關鍵參數難以做到持續監測，獲得的數據也較為有限，使得油藏動態模擬的準確性得不到保證。因此，分層注水需要向井下實時監測和自動控制方向轉變。智能配水器作為實時監測與控制技術應用的核心，其主要由電池、控制器、溫度監測、壓力監測、流量監測、執行器、天線等部件組成，它能夠實時監測和儲存井下溫度、壓力與流量數據，同時也可以按照預設配注方案實時監測分層流量的最終結果，借助計算機軟件指令進行配注閥開度的周期性調節，達到對配注量進行自動控制的效果。油氣田井下智能配水器存儲的長期監測數據，在相關傳感器的收集與傳輸作用下輸送至地面，為地質研究提供了有效依據。對于智能配水器電量耗盡、故障等問題，可采用人工投勞的方式進行智能配水器的投勞操作。在進行分層注水過程中，實時監測與控制系統在深井下發揮著“眼睛”作用，可以實現對基礎數據的大量獲取，為提高對油藏探索、開發方案優化提供有效依據。同時，結合對注水合格率變化情況對水嘴進行合理調整，能夠有效提升分層注水動態合格率。目前，分層注水實時監測與控制技術已經列入了我國的高新技術研發計劃（“863”計劃）當中，并在井下信號無線傳輸、流量監測、動態水嘴調節等關鍵環節取得了較大進展，為注水井井下自動化、智能化發展奠定了良好基礎。

3.5 分層注水工藝技術未來發展方向

隨著油氣田的注水開發工作進入后期環節，一些流層已然具備了較高的含水量。對于設計人員與實際作業人員而言，都必須設法結合油氣井流水層的實際情況，運用有效的方法滿足油氣田注水開發需求，實現持續注水，保持地層的合理壓力，進而提高分層注水工藝的開發與利用水平，同時這也是每一個工作人員必須慎重思考與解決的問題。首先，需要加強對注水水質與處理工藝的高度重視與研究，避免由于水質不達標而使得井下管柱發生腐蝕、結垢，能夠實現對洗井解堵時間的有效延長。其次，加強對分層注水工藝技術的深入分析、研究，尤其是要加強對高壓低滲透油藏等較為特殊油層的分層注水技術的研究、分析，實現對水管柱結構的單一問題的有效解決。此外，還應加大對采油井的科學研究與合理調整，實現對單井注水量的有效調整，達到節約用水的目的，更好地提高原油開采效率。

4 結束語

在油氣田開采過程中加強對分層注水工藝技術的應用分析、研究，對于提高油田生產的安全、穩定，有著至關重要的作用。加強對油氣田開發分層注水工藝技術得以經營至關重要，是確保油氣田實現有序、順利開展的重要技術保障。因此，必須加強對油氣田開發分層技術工藝的應用現狀與發展趨勢分析，有效規避和解決油氣田開采過程中遇到的問題，更好地保障油氣田的開發效益。