國內(nèi)外油田采油注水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

摘 要：注水技術(shù)是提高和改善油田開發(fā)效果的主要途徑。為了順利開采，近些年油田注水技術(shù)迅速發(fā)展起來，由早期的籠統(tǒng)注水、偏心注水、同心注水等發(fā)展到現(xiàn)階段的分層注水，注水工藝始終主導(dǎo)著國內(nèi)的石油開發(fā)進(jìn)程。本文對(duì)目前國內(nèi)外的注水技術(shù)進(jìn)行了全面闡述和分析，為自動(dòng)化、一體化和智能化注水開采技術(shù)的研發(fā)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：注水技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾年，中國的注水開采技術(shù)日趨成熟，但由于近年來的管理和投入上不受重視，注水油田開發(fā)的矛盾日益凸顯。主要表現(xiàn)為：部分油田含水和自然遞減率上升，分灌注度和細(xì)分程度低，分層試驗(yàn)周期長(zhǎng)，水驅(qū)開發(fā)油田采收率較低，井下管柱腐蝕，破損嚴(yán)重，注入水質(zhì)二次污染嚴(yán)重等。

一些傳統(tǒng)油田在進(jìn)入特高含水期后，與生產(chǎn)直接的關(guān)系較為復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)如：測(cè)試周期長(zhǎng)、人工操作繁瑣、工作效率低等問題。在這個(gè)階段，注水精度和合格率低下的缺點(diǎn)被進(jìn)一步擴(kuò)大，不能再滿足采礦需求，并且非智能化和自動(dòng)化的注水技術(shù)和配水裝置使得我國油田開采這一領(lǐng)域的發(fā)展停滯不前，急需突破和創(chuàng)新。

油田開采技術(shù)的智能化領(lǐng)域，相比國際研發(fā)技術(shù)，我國一直存在差距，這是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上投入較少，也是我國研發(fā)學(xué)者在這方面探究的不夠極致，具體體現(xiàn)在測(cè)試效率低下，測(cè)試工期長(zhǎng)，注水精度差，并且無法實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化操作，以及實(shí)時(shí)分析自動(dòng)決策控制能力不足，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)人工操作繁瑣和安裝困難。

自1954年玉門老君廟油田在L層邊部MN27井成功實(shí)現(xiàn)油田注水起，國內(nèi)注水技術(shù)開始發(fā)展，籠統(tǒng)注水是最早使用的注水方式，能夠使得油層在各注水層出現(xiàn)不同的情況，因而開展采油工作將簡(jiǎn)單得多。分層注水技術(shù)在國內(nèi)油田的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年，在大慶油田、勝利油田等大規(guī)模油田的分層注水技術(shù)中的細(xì)分技術(shù)以及規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先的水平，為我國的油田各個(gè)時(shí)期的生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

然而由于其利用率和出油量低下，甚至在某些油層出現(xiàn)早見水不出油等情況，籠統(tǒng)注水已不能滿足現(xiàn)階段油田開采需求，可以看出不同的油層在相同的壓力下進(jìn)行注水，在吸水能力強(qiáng)的地層會(huì)注入更多的水，而需要水供給的油層卻吸水能力較差的注水層難以得到供水。形成注入水錐進(jìn)，中低滲透油層因嚴(yán)重受到其它層段的影響，利用率，出油少甚至不出油，而有些油層會(huì)出現(xiàn)過早見水現(xiàn)象。20世紀(jì)60年代，固定式分層配水技術(shù)和活動(dòng)式分層配水技術(shù)相繼發(fā)展起來。20 世紀(jì)70年代，隨著油田開發(fā)面積不斷擴(kuò)大，注水井?dāng)?shù)增加，固定式分層注水工藝的調(diào)配變得愈加困難，油田分層注水合格率也隨之下降。六十年代會(huì)戰(zhàn)初期，針對(duì)注水出現(xiàn)的三大矛盾，研究應(yīng)用了475-8水力壓差式封隔器、745-4固定式配水器及配套的驗(yàn)封、分層測(cè)試為主要內(nèi)容的分層注水工藝，形成了一套以固定式配水器為主的分層定量注水工藝。可多級(jí)使用，在各層段分別下入745型固定配水器，根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)啟動(dòng)壓力或采用配水嘴來實(shí)現(xiàn)同井單管分層定量注水。475-8水力壓差式封隔器其結(jié)構(gòu)原理為：在油管內(nèi)增壓，使油管內(nèi)外產(chǎn)生壓差達(dá) 0.5MPa時(shí)，封隔器膠筒向外擴(kuò)張，將油、套管環(huán)形空間上下隔開，達(dá)到分層的目的;745-4固定式配水器與水力壓差封隔器配套使用，由彈簧調(diào)節(jié)啟開壓差為0.7MPa，當(dāng)油管內(nèi)增壓達(dá)到啟開壓差時(shí)，彈簧被壓縮，使凡爾離開凡爾座，配水嘴尺寸根據(jù)定量配水方案而定，更換水嘴需起管柱。

七十年代，開發(fā)面積不斷擴(kuò)大，注水井?dāng)?shù)增加，以475-8封隔器為主體、配套745-4和745-5固定式配水器的固定式分層注水工藝調(diào)配困難，油田分層注水合格率下降到 40%左右。于此同時(shí)，研發(fā)了665 偏心配水器，其目的是為了將降低的注水合格率體上來，該工藝由偏心配水器工作筒和配水堵塞器組成，與封隔器配套使用。工作筒主體上有一直徑20mm 的偏孔，用來坐入配水堵塞器。主體中心為46mm 的投撈、測(cè)試通道，導(dǎo)向槽對(duì)準(zhǔn)扶正體偏槽和偏孔，實(shí)現(xiàn)投撈導(dǎo)向。此工藝首次實(shí)現(xiàn)鋼絲投撈，調(diào)配效率大幅度提高，保證合格注水，其偏心配水器工作筒及其工具。

20世紀(jì)80年代，采礦多年已導(dǎo)致中國油田含水量進(jìn)入中期水平，長(zhǎng)期注水對(duì)地下水柱產(chǎn)生腐蝕，磨損等影響，導(dǎo)致套管變形，缺陷和泄漏。油田的注水和生產(chǎn)系統(tǒng)已被破壞，導(dǎo)致含水率降低，采礦效率無法令人滿意。隨著小直徑偏心配水器和壓差式封隔器的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了油田的分層細(xì)分。此后十年，也是注水技術(shù)發(fā)展迅猛得十年，諸多新型注水配水技術(shù)被相繼提出，并投入使用。21 世紀(jì)初期，以橋式偏心分層注水和高效測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)分層注水配套技術(shù)為代表的分層注水技術(shù)迎來了高速發(fā)展時(shí)期，各種分層注水技術(shù)相繼投入使用，國內(nèi)油田的分層注水及配套測(cè)調(diào)技術(shù)在這一時(shí)期的大致分類，都有效地解決了對(duì)應(yīng)開采矛盾。

國內(nèi)對(duì)智能井技術(shù)的研究尚未開始。其技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用僅僅是智能完井的一個(gè)子系統(tǒng)，這將導(dǎo)致現(xiàn)有的注水工藝仍然存在智能化水平較低和測(cè)調(diào)效率低，無法實(shí)現(xiàn)注水井的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。智能完井的核心是完井階段，在生產(chǎn)井內(nèi)安裝永久的壓力、溫流、流量監(jiān)控設(shè)備，能夠?qū)︿浫〉谋O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，通過流量控制設(shè)備在地面對(duì)油層流出、流入的液流進(jìn)行控制，從而優(yōu)化油藏開發(fā)方案，提高油藏開發(fā)效果和采收率。在應(yīng)用程序方面，它只是引入智能完成的技術(shù)的一部分。關(guān)鍵技術(shù)是通過測(cè)量一系列的參數(shù)信息，加以分析和操作，整理處一套完備的注水和測(cè)量方法。流量控制裝置可以排出接地層和進(jìn)入的液體流。與國外油田相比，國內(nèi)油田受生產(chǎn)要求和客觀條件的限制。從油田開發(fā)的最初階段開始，我們必須關(guān)注分層注水技術(shù)和配套技術(shù)。經(jīng)過60年來的研發(fā)，在所有的油田工程式和技術(shù)人員的共同努力下，達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有效的技術(shù)支持，并在不同階段提高了產(chǎn)量，取得了顯著成效。大多數(shù)核心技術(shù)都處于國際舞臺(tái)的前沿。

目前國外注水系統(tǒng)高速發(fā)展，至今為止，已達(dá)到最先進(jìn)的智能完井技術(shù)里的分層注水技術(shù)，并將智能開采技術(shù)作為研發(fā)重點(diǎn)。注水過程中的管理和監(jiān)管技術(shù)也在不斷發(fā)展，從最初的利用電機(jī)控制開關(guān)到現(xiàn)在的連續(xù)性閉環(huán)控制，大大提高了注水的效率和合格率。近年來，隨著數(shù)字化油田建設(shè)的不斷深入，國外油田在注水井的工藝手段、以及管理監(jiān)控技術(shù)取得了新的進(jìn)展，數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)和調(diào)配的自動(dòng)化程度更高。注水管理的過程中更具信息化和智能化。

隨著石油開采難度的增加，世界的注水技術(shù)在不斷發(fā)展，國外注水量的控制已經(jīng)發(fā)展的越來越精細(xì)。從電動(dòng)開關(guān)控制的開始到電流連續(xù)性控制，有效地改善了注水效率。近年來，隨著電子技術(shù)，材料和工藝的發(fā)展，國外智能完井技術(shù)已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)國外最先進(jìn)的注水技術(shù)是智能完井技術(shù)里的分層注水技術(shù)。其技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)，第一個(gè)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井下數(shù)據(jù)，另一方面是控制個(gè)注水層段的注水量也就是調(diào)節(jié)井下水嘴的開度。其中油田動(dòng)態(tài)公司是屬于殼牌和哈里頓下屬分公司組成的合資油田產(chǎn)品公司，其提供油田一系列產(chǎn)品和服務(wù)，在閥門控制中包括水利控制閥和無級(jí)控制閥等，在數(shù)據(jù)檢測(cè)產(chǎn)品方面包括井下數(shù)據(jù)采集和流量管理系統(tǒng)等?，F(xiàn)今，殼牌公司已經(jīng)具有智能完井技術(shù)并且已經(jīng)作為常規(guī)手段，所有的生產(chǎn)井都有井下壓力以及井下的溫度檢測(cè)設(shè)備，對(duì)井進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王二營，? 熊長(zhǎng)江.? 采油工程分層注水工藝應(yīng)用分析[J].? 化工管理，? 2016， 9（15）.

[2] 袁冶.? 油田注水井生產(chǎn)工況智能分析與診斷[J].? 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量， 2017， 8（1）.

作者簡(jiǎn)介：

俞航（1987- ），女，漢族，黑龍江大慶人，本科學(xué)歷，大慶職業(yè)學(xué)院化工工程系學(xué)生管理干事，研究方向：石油工程，油水井生產(chǎn)與維護(hù)。

（大慶職業(yè)學(xué)院化學(xué)工程系? ?黑龍江? 大慶? 163255）