分层注水管柱在渤海BZ油田水平注水井中的创新应用

郭英磊，邹德昊，阮新芳，顾津龙，卢轶宽，李金泽

[ 1．中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300457；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300457]

0 引 言

注水是保持地层压力、提高油田最终采收率的一种有效手段。渤海油田储层易出砂、层数多，不同层位储层物性参数差别大，且纵向非均质性严重，在注水开发过程中，多采用分段防砂完井方式。注水开发是渤海油田最常用的开发方式，目前海上水平注水井共有113 口，占总注水井数的13.3%；水平井产量占总产量的41.5%，可见水平井产量对于整个渤海油田的产量贡献非常可观。通常水平注水井采用笼统注水，由于指进现象严重，水驱效果严重受限，层间矛盾进一步突出，且受益井易含水突破，影响油田水驱开发效果。实现水平井精细注水已成为渤海油田稳油上产亟待解决的问题。

1 注水井分注工艺技术概况

海上油田多采用平台式开发，井身结构复杂，普遍为大斜度井。海上分层注水工艺发展至今，经过在现场实践中的不断技术升级与完善，先后开发了笼统注水、多层分段注水、智能注水等工艺，形成了以一投三分、空心集成、同心分注、边测边调、有缆智能注水、无缆智能注水等适用于海上各种井况的分层注水技术［1-2］，并取得了良好的应用效果，为渤海油田增储上产提供了注水力量。

1.1 分注技术发展阶段

第一阶段：1996—1998 年，借鉴陆地油田经验，开始海上注水技术的初期探索。以大庆油田为主要代表的陆地油田普遍应用偏心配水器，采用钢丝投捞配合作业，适用于直井及小斜度井（≤35°）。此工艺单层注入量较小，且在大斜度井中钢丝投捞成功率低，无法满足海上大斜度井高分层配注量。因此，需研发一款适用于海上井况的同心分层注水工艺。

第二阶段：1999—2007 年，实现渤海油田多层段、大斜度井、大排量分注。为满足海上油田注水井井斜大、注水层数多、单层配注量大等工艺需求，经过一系列技术攻关和研发，先后开发了“一投三分”、同心分注、空心集成等一系列可投捞同心分注技术，满足了6 层以内、井斜不超过60°、单层配注量不超过700 m3/d的注水需求。

第三阶段：2008 年至今，分注技术改进，进一步提高测调效率和分注管柱的长效性。可投捞式分层注水工艺在调配时，需钢丝作业配合，随着注水井数增多及调配工作量增加，调配施工周期长、占用平台场地空间大，影响油田提质上产效率。因此，对注水井测调效率和精度提出了更高的要求。边测边调分层注水技术能够免去钢丝反复投捞水嘴的调配过程，运用机电一体化技术，利用地面测调仪直接读取流量值，便捷高效，在线完成整个调配过程，大幅缩短了调配工期［3-7］。

油田注水技术开发与应用根据其自身油藏地质及井况特点，经过不断研究和技术创新，配水工艺从笼统注水发展到分层注水，从起下管柱发展到投捞水嘴调整开度，再到地面直读测调，资料录取从单参数到多参数。分层注水管柱从固定式分层注水、活动式分层注水、常规偏心分层注水发展到同心分层注水，配套测调技术从钢丝投捞发展到钢管电缆直读测调［8-10］。

1.2 水平井分注技术

水平注水井管柱下入深度在跟部或跟部以上，受到管柱下入深度和井斜等因素限制，无法实现常态化吸水剖面测试，缺乏吸水剖面测试资料，无法有效指导实施酸化解堵、堵水等增产措施［12］，导致无法实现针对水平井井段吸水剖面差异化的精细调驱。水平井精细调驱需求迫切。

海上水平井产液剖面及注水剖面不均匀的一个重要原因在于完井时多数未进行分段开发完井，直接导致油田见水后含水上升快，注采矛盾日益突出。基于海上水平井均衡注水需求，应满足以下3 点现场要求：一是实现均衡注水，改善注水效果；二是满足水平段的吸水剖面测试；三是辅助水平井调驱工艺，保障调驱效果最大化。

2 水平注水井分层注水管柱特点及技术参数

2.1 水平井分层注水管柱特点

针对海上油田水平注水井目前单点注入的特点，提出水平段跟、趾部分开注水的设想，结合海上油田不动管柱作业的特点，在注水井井斜小于60°的位置下入一套分层注水工具。用新加入的封隔器进行油套环空隔离；分注管柱带有径向和轴向2 个注水通道，分别对应水平段井跟部和趾部注水。管柱内通径不得小于52 mm，以保证后期测试工具串（钢丝/电缆）的通过；分注工作筒内下入可投捞配水器，通过调节水嘴大小控制水平井跟部和趾部的注水量，实现水平井跟部、趾部分段注水和调配，从而有效控制水窜速度，延长油井无水采油期［11-14］。具体水平注水井分注管柱示意图见图1。

图1 水平注水井分注管柱示意图Fig.1 Schematic diagram of layered water injection string in horizontal water injection well

改进后的管柱具有双向注入通道，将水平井注水由单点注入改为多点注入能够满足钢丝/电缆工具串下入要求。其配水器分为轴向有水嘴和无水嘴结构，需要控制趾端注水量时，下入有水嘴结构的平衡注水配水器，通过调节水嘴的大小实现注水量的控制；若不需要控制趾端注水，则可下入无水嘴结构的配水器。平衡注水工艺实现了水平井跟端、趾部分流注水和分层调配，实现了水平井常规手段的吸水剖面测试常态化，增加了定位旁通，使管柱定位更精确；同时，能够辅助调剖、调驱作业，实现了海上油田水平井调剖调驱效果最大化。

2.2 技术参数

①适用于海上长水平段注水井，满足最大注入量800 m3/d。

②满足耐压35 MPa，耐温120 ℃。

③工艺管柱最小内径52 mm（配水器芯子）。

④工艺管柱满足钢丝/电缆工具串下入要求。

3 水平分注管柱现场应用

3.1 吸水剖面测试

对BZ油田C井（注水井）实施氧活化吸水剖面测试，正/反注水（跟部/趾部注水）的剖面测试结果表明，当从注水优势层位远端为起始注水点时，能小幅抑制主吸水层的吸水量，同时能够加强其他吸水较差层位的吸水能力，使得整个注水剖面相对更均匀，延缓了受益油井含水突进，提高了注水开发的效果，见表1。

表1 C井（注水井）水平段测试结果Tab.1 Test results of horizontal section of well C（water injection well）

3.2 调驱应用

BZ油田C井随后实施在线调驱，针对水平井井型及不同段塞的体系特点，利用水平井分注水管柱，实现了调驱体系中不同强度体系的定点注入。

调剖段塞：仅在水平井趾部下入带孔管，用于定点注入调剖段塞体系（强度大，用于封堵优势通道）。驱油段塞：平衡注水工作筒，特制芯子，井筒中改变液流方向，环空注入驱油段塞体系（深部驱替，用于扩大波及）。

结合氧活化测试结果，调驱过程中，利用管柱特点，通过定点注入不同强度体系，有效封堵水流优势通道，抑制注水突进，启动低吸水层段，扩大波及，实现深部驱替和液流转向，见图2。

图2 调驱前后吸水剖面图Fig.2 Water absorption profile before and after profile control

实施调驱后，两口受益油井降水增油效果明显。井组含水下降5%，日增油达30 m3（净增油），累增油约0.69 万m3，起到了良好的稳油控水效果，见图3。

图3 C井组注采生产曲线Fig.3 Injection production curve of well cluster C

4 结 论

①水平分注水管柱有径向和轴向2 个注水通道，可分别对水平井跟部和趾部进行注水，实现水平井分段注入。

②通过更换平衡注水芯子上水嘴的大小，控制了水平井跟部和趾部的注水量，从而实现了水平井跟端、趾端选择性分流注水和分流调配。BZ油田已现场应用5 井次，作业成功率100%，改变了水平注水井长期笼统注水的状况，稳油控水效果显著。

③该管柱不仅满足后期不动管柱测试和调配的需求，还能保证测试、措施效果的成功率，有效改善水平井开发存在的注采矛盾，从而提高水驱开发效果，对海上油田其他水平井具有重要的推广意义。■