姬塬油田H 油藏分注工艺适应性评价

张召召，王 荣，杜宁波，周冰欣

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

姬塬油田H 油藏位于陕北斜坡中西部，为典型的低渗透区块，主力层长6 系三角洲前缘沉积体系储层非均质性强，裂缝发育、大孔道分布复杂。受储层物性影响，吸水不均井比例在53.7%，吸水不均层段比例在40%，层间、层内矛盾突出。油藏西部受层间物性差异大影响，长611、长612层层间吸水不均现象严重，导致层间压差变大，其中长611小层吸水弱、能量较低，产能发挥不足。目前H 油藏有注水井239 口，分注井165口，分注率69.0%，主要有常规偏心、桥式同心、地面分注、同心双管分注等5 种分注工艺，桥式同心占比57.6%、地面分注占比28.5%。分注工艺种类繁多，且偏心分注、桥式同心分注测调遇阻率高达16.2%，严重制约着精细小层注水技术政策的执行，因此开展分注工艺适应性评价很有必要[1-3]。

1 H 油藏分注井测调遇阻分析

结合H 油藏分注井井下测调情况，从注入介质、遇阻部位、管柱服役年限对测调遇阻井开展遇阻原因分析[4-6]。

1.1 遇阻井注入介质分析

H 油藏2018 年总体测调382 井次，遇阻62 井次。从注入介质分析，注清水井中桥式偏心测调遇阻率22.2%，桥式同心测调遇阻率15.9%；注采出水井中桥式偏心测调遇阻率38.5%，桥式同心测调遇阻率16.7%，桥式偏心井均明显高于桥式同心井（见表1）。

表1 不同注入介质中分注井测调遇阻情况统计表

1.2 遇阻部位分析

从遇阻部位分析，遇阻62 井次中工具串内遇阻37 井次，占59.7%；管串遇阻16 井次，占25.8%；其他原因遇阻9 井次，占14.5%，遇阻位置主要集中在工具串内（见表2）。

表2 分注井测调不同部位遇阻情况统计表

1.2.1 工具串遇阻分析 从工具串内分析，37 井次工具串遇阻井中，桥式偏心7 井次，遇阻率11.3%；桥式同心30 井次，遇阻率10.2%，桥式偏心井中工具串内遇阻率高于桥式同心井（见表3）。

表3 分注井工具串内遇阻情况统计表

对比分析历次57 井次工具串遇阻井中，桥式同心33 井次，遇阻位置平均井斜角18.2°；桥式偏心24井次，遇阻位置平均井斜角16.4°，桥式同心分注工艺在井斜较大的井中适应性要好于偏心分注工艺（见图1）。

图1 分注井工具串遇阻井井斜对比柱状图

1.2.2 管串内遇阻分析 从管串内遇阻分析，16 井次管串遇阻井中，桥式偏心井3 口，遇阻率4.8%；桥式同心13 井次，遇阻率4.4%，桥式偏心井中工具串内遇阻率高于桥式同心井（见表4）。

表4 分注井管串内遇阻情况统计表

对比分析历次27 井次管串遇阻井中，桥式同心18井次，遇阻位置平均井斜角17.8°，桥式偏心9 井次，遇阻位置平均井斜角15.4°，桥式同心分注工艺在井斜较大的井中适应性要好于偏心分注工艺（见图2）。

图2 分注井管串内遇阻井井斜对比柱状图

1.3 管柱服役年限分析

从管柱服役年限分析，31 口遇阻井中桥式偏心井5 口，桥式同心井26 口。管柱服役年限3 年内遇阻5口，3～5 年遇阻10 口，5 年以上遇阻16 口，管柱服役年限越长，遇阻频次越高。

综合H 油藏测调遇阻井分析，工具串内腐蚀结垢是测调遇阻的主要原因，桥式偏心分注井测调遇阻率高于桥式同心井，在井斜状况相当的条件下，桥式同心分注工艺的适应性要好于桥式偏心分注工艺。

2 分注工艺适应性评价

H 油藏自2006 年开发，2009 年开始推行分注工艺，经过近10 年的试验，先后开展了地面分注、偏心分注、桥式偏心分注、桥式同心分注、同心双管分注工艺技术试验，工艺技术不断完善，目前以桥式同心分注工艺为主体。针对不同分注工艺，进行适应性评价分析，定型该区块工艺类型。

2.1 地面分注适应性分析

2.1.1 工艺原理 地面分注主要由层间分隔器、预制工作筒组成。正常注水时，油套环空注上层，油管注下层。

2.1.2 适应性评价 针对地面分注工艺存在的套管带压注水和内腐蚀问题，分腐蚀区和注入介质对套管腐蚀进行评价论证；同时结合套管服役年限、区块注水压力和套管承压理论计算。

（1）注入水腐蚀性评价：通过地面常温试验、井下挂片试验和理论分析，对采油三厂不同区块采出水地面分注井腐蚀速率进行计算。结果表明，采出水井腐蚀速率远大于行业标准≤0.076 mm/a 的规定要求，不推荐在采出水回注井开展地面分注工艺（见表5）。

表5 H 油藏采出水地面分注腐蚀速率统计表

（2）地面分注套管损伤后承压情况：利用套管壁厚与套管承压计算公式，计算不同损伤情况下套管的承压情况：

式中：δ-壁厚，mm；P-承压，MPa；D-外径，mm；σS-屈服强度；F-强度系数；t-温度折减系数；C-腐蚀裕量，mm。

H 油藏注水井井口注水压力在8～16 MPa，从套管承压性能考虑，注水压力16 MPa 左右的注水井套管壁损伤不能超过30%，注水压力8 MPa 左右的注水井套管壁损伤不能超过50%（见表6）。

表6 不同损伤级别J55 套管承压性能计算表

（3）腐蚀和压力共同作用下地面分注可行性论证：按注水井全生命周期20 年计算，保证注水井套管在20年内正常注水，不发生腐蚀套管损坏，计算不同钢级和不同尺寸套管在化学腐蚀和注水压力共同作用下要求的最低腐蚀速率。H 油藏的J55 套管承压16 MPa 时，腐蚀速率不得高于0.115 8 mm/a，承压8 MPa 时，腐蚀速率不得高于0.193 mm/a（见表7）。

表7 J55 套管承压时不同损伤厚度下的腐蚀速率

通过理论分析及前期室内实验评价，初步明确了地面分注工艺的选井标准，推荐在注清水的二层分注井中使用地面分注。

2.2 偏心分注适应性分析

2.2.1 工艺原理 偏心分注主要由封隔器、偏心配水器、堵塞器、水力循环凡尔、丝堵等工具组成，通过钢丝投捞偏心配水器水嘴实现单层注水量调节。

2.2.2 适应性评价 偏心分注投捞测试需要配水器间距大于7 m，不适应多个薄夹层细分，且只能利用钢丝投捞水嘴，一次只能投捞一层，投捞时间偏长。本层段在进行流量或压力测试时，本层段以下层段只能停注，层间干扰较大。

2.3 桥式偏心分注适应性分析

2.3.1 工艺原理 桥式偏心分注主要由封隔器、桥式偏心配水器、水力循环凡尔、丝堵等工具组成。通过钢丝投捞桥式偏心配水器水嘴实现单层注水量调节。

2.3.2 适应性评价 该工艺实现了多级分注，可对任意层投捞测调，且配水器带有桥式通道，在测试单层流量、压力时不会影响其他层段注水，减少测试时的层间干扰，提高了测试精度。在大斜度井、采出水回注井上一次测调成功率低，单层流量在10～15 m3/d，测调误差大，配水器跨距需要不小于10 m 的投捞距离（见图3）。

图3 桥式偏心分注井测调误差对比图

2.4 桥式同心分注适应性分析

2.4.1 工艺原理 桥式同心分注主要由封隔器、桥式同心配水器、水力循环凡尔、丝堵等工具组成，通过电缆测调技术调整水嘴实现单层注水量调节。

2.4.2 适应性评价 桥式同心配水器具有扇形桥式通道，测调时不影响其他层正常注水，可调水嘴与配水器一体化免投捞，滑套式可调水嘴不易堵塞。同时将配水器“滑梯式”旋转导向变为“平台式”定位对接，简化了测调仪器结构，提升了定向井对接成功率。与桥式偏心相比，大斜度井测调成功率由72%提高到90%，配水器跨距由10 m 下降到2 m，20 m 层段可由2 层细分到4～5 层，在大斜度分注井中适应性较好。

2.5 同心双管分注适应性分析

2.5.1 工艺原理 该工艺是在88.9 mm 套管内插入48.3 mm 油管，形成油套环空、油管环空、小油管内腔三个通道，通过地面闸门控制，油管环空和小油管分别对两个注水层单独注水，免去了井下测调。管柱主要由内管、外管、封隔器、插管及密封件组成。

2.5.2 同心双管配套技术 同心双管分注管柱组合中主要工具为低压坐封封隔器、单流配水器、插管连通器、插管，通过核心工具联合作用实时调节单层配注量，实现小层配注全天候达标注水。

2.5.3 适应性评价 同心双管分注工艺具有地面测调计量准确和工艺简单可靠的优点，对井下测调频繁遇阻和层间注水压差大的分注井具有更好的适应性。同时提高了测调效率，实现了配注全天候达标（见表8）。

表8 不同分注工艺一次性投资对比（2 000 m）

3 结论及建议

3.1 结论

（1）地面分注工艺简单，一次性投入低，但仅适用于注清水的二层分注井。桥式偏心一次性投入低，但不适应多个薄夹层细分，只能利用钢丝投捞水嘴，投捞时间偏长。

（2）桥式偏心适用于井斜20°以下，井深2 000 m以内，分注层数二层或三层的清水井，测调时投捞次数频繁，在大斜度井、采出水回注井上一次测调成功率低。

（3）桥式同心改变偏心配水方式，实现中心通道免投捞作业，二层分注井测调由1 天以上缩短到3～5 h，3～5 层分注井由2～3 d 缩短到6～8 h。

（4）同心双管分注避免了频繁遇阻井井下测调遇阻风险，实现了单层配注全天候达标，适用于两层注水的注采出水井。

3.2 下一步建议

（1）常规偏心与桥式偏心井需多次投捞测试，测调遇阻率较高，建议淘汰使用。

（2）同心双管分注井无法测试吸水剖面，层内吸水状况不明，且一次性投入成本较高，建议继续开展该工艺吸水剖面测试技术攻关，同时从管柱组合、井下材料、施工费用等方面综合考虑，降低成本投入。

（3）桥式同心井年测调费用较高，且存在测调遇阻风险，建议在两层以上的清水分注井实施波码通讯数字式分注技术，降低测调费用。