电动潜油泵同井采注技术

宗志臣（大庆油田装备制造集团力神泵业有限公司）

在油田开发过程中随着原油的不断采出，产层压力不断降低，为了保证产层能量，避免压力变化过快而影响产层孔隙度、造成出砂等严重问题，国内外普遍采用注水开发的方式[1-2]。

随着油田的不断挖潜增产，开发工作从中心区逐渐向边缘区块过渡。由于边缘区块油井数量少、非规则分布等，不适合大规模的集中注水，为了维持偏远油井的地层压力，一般采用同井注采的方式进行注水[3]。

同井注采分为两类：一类是把水井的产出水直接注入同井注水层，增加地层压力；另一类是把油井的高含水采出液在井下分离，高含油液体举升到地面，把分离出的水直接注入同井注水层，提升地层压力。第一类只承担注水功能，在不方便大面积注水的地区使用较多；第二类单井具有产油能力，但受限于地面油水处理能力，需要在井下直接进行油水分离[4]。

1 电动潜油泵同井注水

电动潜油泵同井注水分为下采上注和上采下注两种[5]。其中，下采上注如图1所示，上采下注如图2所示。

上采下注就是产水层在上，注水层在下，通过电动潜油泵管柱把上层产出水注入下层的工艺。设备需求：特殊设计电动潜油泵1套、动力电缆、封隔器，可选项为流量测量设备。工艺原理：通过封隔器封隔出水层和注水层，上层产出水通过电动潜油泵加压并直接注入封隔器之下的注水层。

图1 下采上注示意图 图2 上采下注示意图

下采上注就是产水层在下，注水层在上，通过电动潜油泵把下层产出水注入上层的工艺。设备需求：特殊设计电动潜油泵1套、动力电缆、封隔器，可选项为流量测量设备。工艺原理：通过封隔器分开上下2层，电动潜油泵给下层产出水加压，导入油套环形空间，在地面高压密封井口的配合下，注入注水层。

上述两种注水方式用于5、7和9in套管，适用范围大，其设备安装工艺与电动潜油泵常规施工相同，已在国内冀东油田两次使用，效果非常理想。为了准确控制注入水量和注水压力，需要在电动潜油泵管柱上安装流量计。由于电动潜油泵是上下倒置的设计，有别于常规采油电动潜油泵，部分配件需要定制加工。它具有配件采购周期长、生产周期长、维护困难等不利因素。

2 电动潜油泵结合旁通工具同井注水

由于电动潜油泵注水机组生产周期长、不利于维修，对于部分急需安装的油井，可以采用电动潜油泵与旁通工具结合进行注水。

旁通工具结构如图3所示。其上端与油管相连，下端通过Y型分接口为动态测试、单井双泵、井液回注等提供接口和通道[6]。

图3 旁通工具结构

下采上注工艺设备构成（图4）：小直径电动潜油泵、旁通工具、电动潜油泵密封护罩、分隔器，以及可选的井下流量测量设备。工艺原理：封隔器分开上下两层，产出水导入密封护罩，经电动潜油泵机组加压，通过旁通工具侧管注入油套环空，在高压密封井口的配合下注入地层。

上采下注工艺设备构成（图5）：电动潜油泵、旁通工具、封隔器，以及可选的井下流量测量设备。工艺原理：上层产出水通过旁通工具侧管安装的电动潜油泵机组加压，经中心管注入下层。

工艺设备应用的特点是生产周期短，易于安装。不利因素是增加了旁通工具的成本，小直径机组的功率和排量受到限制，仅适用于7in以上套管的油井。

3 电动潜油泵同井分离注采

随着单井含水率的普遍上升，对于部分无法配套建立地面水处理的偏远油田，实现单井油水分离采注就非常必要。上个世纪加拿大率先研发出的水力旋流器用于井下油水分离。依据油水不同的比重及流动特性，通过旋转离心力实现油水分离[7]。

图4 下采上注工艺设备构成

图5 上采下注工艺设备构成

对于水力旋流器，其上部溢流口和下部底流口都要与进液口有压差，才能在旋流器形成流动，达到分离效果，这就要求旋流器的上下都要有举升设备。在套管空间内同时三联，而且内部要有分隔和联通，整体结构过于复杂。注水量过大的情况下需要采用电泵注水，只能在7in或者9in套管中使用。由于水力旋流器和上下采注设备相互依存太紧密，任何部分的故障都能导致整体失效，所以目前仍没有大规模采用。

4 结论

1）通过电动潜油泵单井转注，比较分散的偏远油井不必修建地面注水设施和管线就可以实现注水生产，节省了成本和工期。

2）同井分离注采技术可以在井下实现油水分离，减少地面产水量，降低地面水处理设施的投入。对于油田高含水阶段的开发，特别是含水快速上升期的开发，具有非常好的缓解作用。

3）配合中压变频和井下传感设备的使用，可以根据井下参数调整设备运行频率，进而达到调整井下工况的目的，实现单井精准开发。

伴随着大庆油田采出液含水率的持续上升，考虑偏远区块注水、环境保护和地面水处理等因素，电动潜油泵同井注采技术的应用为大庆油田开发提供了一种新的单井开发方式，具有广阔的应用前景，将为油田产量快速增长及节能减排等方面提供借鉴作用。