油气田开发分层注水工艺技术现状与发展

翟光麾

（中国石油长庆油田第二采油厂，甘肃庆阳 744100）

在油气田开发过程中，统一注采井网下是油气田开发层系设计的主要内容，并且在纵向上涵括了所有油层。油气田开发的不同油层有着各自不同的独立性，而且在储油体方面具备密闭性特征。油层在形成过程中，不同的地质等环境条件的影响会使得油藏在油气组分、厚度、温度等方面有着较大的差异性。处于高渗透层的液量较高，也就导致了油井底部存在较高的流压。在进行油井合采时，各层具备相同流压，使得低渗透层的层压较小，进而影响低渗透层生产压差。因此，采取有效措施确保各个流程以既定的配注量进行均匀注水，有效提高油层水驱油效率，成为各个油田企业高度关注与重视的问题，此时分层注水技术应运而生，自然也受到了广泛关注与重视。

1 油气田开发分层注水工艺技术的具体应用

1.1 桥式偏心分层注水工艺

桥式偏心分层注水工艺是当前油气田开发分层注水工艺中较为重要的技术工艺，这一方式在油气田开发中的应用主要包括了偏心主体、配水堵塞器、连接结构等。其中，配置器在传统常规配置中的有效应用，使得桥式通道得到有效增加。在配水器内部的主体结构中，设置了一个直径20 mm 的偏孔，与堵塞器形成互相影响、互相配合、互相帮助的作用，是堵塞管路的重要配置。同时，周边配置了5个桥式流通通道，便于测试仪器进行管径的测量。

1.2 钢管电缆直读测调技术

油田开采过程中的钢管电缆直读测调技术的应用，结合了对信息通信、电子计算机、传感传动等相关 技术的融合应用，实现了油田开采过程中的主要控制系统的有效结合，进而提高对开采流量的合理调节。这一技术的实际应用可以实现对流量、温度、压力等相关数据的同时采集，并实现对这些数据内容的实时监测。借助对整个数据采集过程的有效控制，进而能够有效控制各种设备仪器使用，提高油气田的开采效率。

1.3 补偿自验封分层注水管柱

管柱系统的主要组成部分，包括有自验封封隔器、补偿器等专业设备。其中，补偿器的应用可以实现对坐封压力作用下导致的管柱伸长情况的有效补偿。对于注水压力偏低、间压差较小、油层出砂较小的注水井的管柱伸长补偿。

1.4 长效防蠕动管柱

长效防蠕动管柱应用过程中，主要包括了防蠕动器、沉砂式底球、空心配水器等组成部分。借助这一技术的应用特点，能够在池管柱的作用下，有效降低压力、温度变化导致的管柱伸缩问题，有效改善管柱的受力情况，使得封隔器、井下作业工作等的器械设备使用寿命有效延长。

1.5 分层防砂注水一体化管柱

分层防砂注水一体化管柱的组成部分主要包括补偿器、液压扶正器等。在一体化管柱中，设置了单项注水阀，能实现对地层反吐砂问题的有效防范，同时还可以有效满足注水、洗井、防砂等工艺的应用要求。

1.6 在复杂情况之下的分层注水工艺

在进行油气田开发过程中，想要实现对复杂油层特点与油田问题的有效解决，需要加强对新工艺、新技术的开发应用，合理运用分层注水工艺，结合油田实际情况对分层注水工艺技术的应用进行合理设计。一是注聚转后续水驱油藏。结合对油田种类的分析，剖析其在油藏出砂、反吐吐聚等方面存在的问题。在整个过程中加强对高耗水层流量的识别以及分层防砂技术的应用至关重要，采用这一集成工艺技术妥善解决油气田分层开发的问题。二是断块油藏。这种类型的油田一般有着细分后层间差异的问题，以及在开采过程中大压差井会逐渐增多。借助对密闭式锚定管柱、小流量大压差配水等技术的有效应用，能够实现对这些问题的妥善解决。

2 油气田开发分层注水技术应用现状分析

在油田的实际开发过程中，通过对以上这些技术的有效结合与应用，能够有效提高分层注水技术的视觉应用效果，同时经过不断的实际应用，各项技术的应用也在不断完善，进一步提高了油气田的开采效益。主要体现在以下几个方面。

1）在传统的注水施工中，井口的密封效果不理想，使得原油的开采质量受到较大影响。采用钢管电缆来代替传统的铠甲电缆后，大幅降低了具体测试施工中的井喷等。尤其是许多油田开发作业过程中加强了对双滚筒绞车的应用，同时配备双重新型电缆，使得整个作业过程中施工人员能够实现对不同井深、不同力况条件下的有效测试。

2）在传统分层注水技术的应用下，实际测量得到的数据与仪器设备显示的数据有着较大差异，严重限制了分层注水技术实际应用效果的全面提升。而双流量电缆测调仪等的全面使用，推动了油田测量目标的分层调试施工，以及能够针对单层实施测试测量，进一步提高了油田实际开发效率与测量精度。

3）为有效、全面提高油田注水施工实际测量效率，一般选择采用大量传感设备来监控各种仪器设备的数据情况，进而使得作业人员得以按照作业设备的运行参数进行针对的跟踪维护，更好地保障井下测量数据的高度准确。这些技术的有效应用推动了我国油气田开采分层注水技术应用水平的提升。

3 油气田开发分层注水工艺技术发展的趋势

3.1 分层注水防砂专业技术

在实际采油过程中，出水较大的油藏较为常见。这就导致了在进行地层注水、泄压时会较为频繁地出现出砂、返土等问题，使得水嘴丧失作用，不能实现有效排水，继而使得管柱遭到砂体的淹没，不能实现良好的运行。目前，分层注水防砂技术通常应用于海上油田的作业施工，而在陆地上的油田开采应用较少。陆上油田的开采往往将偏心注水工艺作为分层注水的应用重点。当前我国在分层注水防砂技术应用方向主要朝着适应偏心注水管柱防砂工艺发展。通过对偏心配水器进行设计、升级，在工作筒内设置一个单流阀结构，能够发挥较好的防砂效果。当进行注水作业时，弹簧在压力的作用下呈现收缩状态，水则缓慢经过单流阀进入地层。当停止注水之后，地层液流也不会产生回流现象。在对井筒进行清洁、整理时，经常发生短路等问题，此时由于在注水管内设置了单流阀结构，大幅降低了短路问题发生的概率，并且可以使得洗井效果得到进一步提升。除此之外，油气井开发过程中，还需要加强对出砂注水井管理的高度重视，尤其是要针对极易发生出砂的注水井，需结合实际情况制定和落实有效的预防措施，强化注水管理效果，采用正确的、规范的操作方法，提高注水操作的平稳性，尽可能地避免注水层返吐现象。

3.2 大斜度井分层注水作业技术

在油井实际开采过程中，有许多油井与底面并非处于绝对的垂直状态，甚至有些存在较为明显的斜度。油井斜度越大，其对于注水操作产生的效果越发明显。在井斜的影响下，注水的时间较短，操作人员也未能顺利进行测试作业，造成了调试、测试效果不高的现象。在实际注水作业过程中，若是油井与底面的斜度小于50°，此时施工人员可借助对偏心分层注水技术的有效应用，来进行专业的测量作业。在测量过程中采用双导向锚定的方式对固定偏心定量分配注水水管，并扶正管柱位置，避免管柱在井中发生震动、晃动，而影响作业安全。

除此之外，若是在进行专业分析后，发现油井斜度较大，采用普通的工具与普通的处理方式无法达到指定位置，影响工作人员操作效率。因此，偏心注水工艺技术在大斜度油井中并不适用。所以，同心向的方向也是大斜度井分层注水技术的应用与发展的重要方向。同时，还需要配合桥式通道的设置来使得调试过程注水流通能力得到进一步提升。对此，必须加强以下几个方面的研究，以达到提高大斜度油井分层注水工艺的适用性的目的。

（1）应用同心对接的方式使得桥式同心配水器和井下测调联动仪实现完美融合。较之偏心注水技术，这种融合的对接方式能够使得测调联动仪器和配水器连接便捷化、简单化，提高了大斜度油井注水施工的便捷性。

（2）设计人员可将桥式通路设计应用于配水器中，此时桥式通道能够在测量与调试时发挥其重要作用，提高注水流通性能，也有助于提高分层参数的在线监测工作效率。

（3）合理缩减测调仪实际长度使其在油井作业中具备更好的灵活性，更好地满足大斜度油气井的分层测试要求。

3.3 深井与高温高压井分层注水专业技术

在科学技术不断提升发展的推动作用下，我国在深井与高温井、高压井等方面的开发数量、深度等都在不断增加。当前，我国油气田开采过程中所运用的专业仪器、管柱工作等已然无法满足现阶段的深井、高温井、高压井的测量控制要求。这就要求相关专业人员必须加强对先进技术、经验的学习、掌握，结合深井、高温井、高压井等实际特点与开采要求，对相适应的分层注水专业技术进行有效开发、应用。目前，我国在进行深井、高压井等开采过程中，往往会遇到许多问题，例如深井与高压深井分层注水程度较低。分层注水层通常在三层以下，作业人员主要采用钢丝进行测试、调试作业，这样的方式大幅增加了调试与测量难度，也降低了调试与测量工作效率，同时分层注水的应用也存在规模限制，由此可见，我国的分层注水的作业方式在实际应用过程中仍然存在较大限制。缺乏完善的技术体系，要求设计人员结合实际要求设计出具备较高耐高温性的电缆直读测调专业仪器设备，并且确保这些仪器设备能够耐受150℃的高温环境，进而提高油气井的测量与调试工作水平。

3.4 分层注水实时监测与控制技术

目前，我国一些具备较好注水基础的油气田普遍存在注水量变化较快的问题，例如已分注并达到油藏配注标准的井（层），由于层间存在差异，造成注水量不大稳定，动态合格率也较低的现象。由于分层流量、嘴后压力等关键参数难以做到持续监测，获得的数据也较为有限，使得油藏动态模拟的准确性得不到保证。因此，分层注水需要向井下实时监测和自动控制方向转变。智能配水器作为实时监测与控制技术应用的核心，其主要由电池、控制器、温度监测、压力监测、流量监测、执行器、天线等部件组成，它能够实时监测和储存井下温度、压力与流量数据，同时也可以按照预设配注方案实时监测分层流量的最终结果，借助计算机软件指令进行配注阀开度的周期性调节，达到对配注量进行自动控制的效果。油气田井下智能配水器存储的长期监测数据，在相关传感器的收集与传输作用下输送至地面，为地质研究提供了有效依据。对于智能配水器电量耗尽、故障等问题，可采用人工投劳的方式进行智能配水器的投劳操作。在进行分层注水过程中，实时监测与控制系统在深井下发挥着“眼睛”作用，可以实现对基础数据的大量获取，为提高对油藏探索、开发方案优化提供有效依据。同时，结合对注水合格率变化情况对水嘴进行合理调整，能够有效提升分层注水动态合格率。目前，分层注水实时监测与控制技术已经列入了我国的高新技术研发计划（“863”计划）当中，并在井下信号无线传输、流量监测、动态水嘴调节等关键环节取得了较大进展，为注水井井下自动化、智能化发展奠定了良好基础。

3.5 分层注水工艺技术未来发展方向

随着油气田的注水开发工作进入后期环节，一些流层已然具备了较高的含水量。对于设计人员与实际作业人员而言，都必须设法结合油气井流水层的实际情况，运用有效的方法满足油气田注水开发需求，实现持续注水，保持地层的合理压力，进而提高分层注水工艺的开发与利用水平，同时这也是每一个工作人员必须慎重思考与解决的问题。首先，需要加强对注水水质与处理工艺的高度重视与研究，避免由于水质不达标而使得井下管柱发生腐蚀、结垢，能够实现对洗井解堵时间的有效延长。其次，加强对分层注水工艺技术的深入分析、研究，尤其是要加强对高压低渗透油藏等较为特殊油层的分层注水技术的研究、分析，实现对水管柱结构的单一问题的有效解决。此外，还应加大对采油井的科学研究与合理调整，实现对单井注水量的有效调整，达到节约用水的目的，更好地提高原油开采效率。

4 结束语

在油气田开采过程中加强对分层注水工艺技术的应用分析、研究，对于提高油田生产的安全、稳定，有着至关重要的作用。加强对油气田开发分层注水工艺技术得以经营至关重要，是确保油气田实现有序、顺利开展的重要技术保障。因此，必须加强对油气田开发分层技术工艺的应用现状与发展趋势分析，有效规避和解决油气田开采过程中遇到的问题，更好地保障油气田的开发效益。