注水工艺技术探讨

张小波 ,田昆 ,魏炎红 ,谢泰平

贵州航天凯山石油仪器有限公司

摘要：目前我国大部分油田已进入开发中后期，利用注水驱油工艺以增加原油产量和提高原油采收率已成为各油气生产单位的主要技术途径。本文通过对目前各油田采用的多种注水工艺的探讨，对各种工艺技术优劣的分析，为油田注水工艺的发展提供一个参考。

关键词：注水；工艺；配水器

1 引言

我国大部分油田已进入开发中后期，随着油田开发程度的加大，层间矛盾加剧、高含水矛盾凸显，许多油井产出液含水率达到85%以上，利用注水驱油工艺以增加原油产量和提高原油采收率已成为各油气生产单位的主要技术途径，也是油田实现持续稳产和可持续发展的关键。目前市场广泛采用的注水驱油工艺有多种，发展形势也不尽相同，经过近50年的发展，凝聚着几代石油人的心血与汗水，有效解决了不同时期的开发矛盾。以下就对各种注水驱油工艺进行总结探讨。

2 笼统注水工艺

笼统注水主要用于不需要分层、不能分层的注水井或注聚合物井，是注入管柱中最简单的一种。目前属于较为落后的工艺，基本上各大油田不再推广。

3 分层注水工艺

分层注水工艺一般分为三类：空心式注水工艺、同心式注水工艺和偏心式注水工艺。

3.1 空心式注水工艺

空心式注水工艺系统主要由扩张式封隔器和空心配水器等组成。其配水嘴装在配水器芯子上，各级配水器的芯子直径自上而下，从大到小，故应从下而上逐级投送，打捞配水器芯子时相反。由于配水器芯子与管柱轴线同心，为保证每级投送顺利，受油管内通径限制不可能分级过多，一般为三级，最多为四级。更换配注方案需打捞配水器芯子，该工艺目前在少量油田使用，十分不便，已极少使用。

3.2 同心式注水工艺

同心式注水工艺系统目前主要以桥式同心注水工艺为主，该工艺系统包括井下仪，地面测控仪，笔记本电脑（含测控软件）、单芯电缆和试井车组成。井下仪，是整个同心注水工艺的核心部分，由流量计、调节主机（上主机及调节机械臂）和验封主机（验封机械臂和下主机）组成。采用双电机分别控制流量调节和封隔器验封，一次坐层，可同时实现调节和验封功能，减少仪器上提次数。在很短的时间内即可完成对注水井各层段的配注量测调及验封工作，有效提高了测调效率，缩短了测调时间，在节约了作业成本的同时提高了油田注水的合格率。

3.3 偏心式注水工艺

偏心式注水工艺是指使用偏心配水器和偏心技术测调验封的一种注水工艺技术，该系统一般由一体化测调验封装置井下仪、地面测控仪、计算机软件测试系统、测试车、钢管电缆（或铠丝电缆）、天滑轮、地滑轮、防喷堵头和防喷管等附件组成，该系统作业时，先期下入偏心配水器，包含桥式偏心配水器和普通偏心配水器，桥式偏心配水器由于具有普通偏心配水器更多的测调优势，现已被油田广泛采用，作业完成后，通过试井车下入一体化测调验封装置井下仪，通过地面仪和测调软件可以对各层水量进行实时调配，同时还能对各层段封隔器进行验封，集测调、验封功能于一体，单趟下井即可就完成测调和验封工作。在测试过程中，优势显得尤为突出，原本需要起下仪器三趟的操作，由一体化测调验封仪器一趟就完成了。仪器起下井时间缩短2/3、车辆油耗减少2/3，大大降低了水井测试成本，提高了测试效率。是目前油田大量推广使用的偏心分层注水技术。

3.4 小结

分层注水是目前油田普遍采用的注水工艺，进入高含水期后，桥式偏心注水工艺与桥式同心注水工艺因其在测试方面的优势，成为我国油田主体分注技术。

4 智能注水工艺

随着注水井井数的不断增加以及层段划分越来越细，注水井测调工作量日益加大，而原有的分层注水技术测调效率提升已达瓶颈，且工人劳动强度大，已无法满足油田开发后期测试工作的需要。目前在分层注水管柱的基础上已发展了相适应的智能测调联动分层注水技术。其系统由智能井下配注器、井场测控装置以及相应的远端数据处理分析软件系统组成，如图1所示。

图1智能注水工艺系统

智能注水工艺系统集成流量、压力、温度等一体化传感器测试技术和高效率微型伺服系统精密控制技术，连接于油管柱，长期置于井下，通过对井下智能配注器的电机水嘴总成进行控制，实时或按需采集目的层压力、温度、流量、井下仪电气状态等参数并通过铠装钢管电缆连接将数据传输至地面井场测控装置进行储存显示或中转传输；井场测控装置装备远程通讯接口（GPRS和局域网），通过远程机房监控中心可对井场测控装置进行控制从而间接控制和测试井下配注器，实时监测地层注水参数变化，有效提升井下分层测调效率和注水合格率，是智慧油田永置式分层注水系统的核心组成，根据需要可开展注水量测调、调节及封隔器验封等测试工作。可以长期、实时监测地层吸水情况。大大减少了天气等各种因素下人员上井开展测调的不确定性，有效降低了人员及车辆的成本开支，同时也提高了油田注水工艺的智能化水平。

5 总结

在常规分层注水仍占主流的情况下，油田也越来越开始注重成本控制，尤其是在国际低油价低迷的背景下，智能注水系统将是以后油田重点关注的工艺，其能够实时监测注水动态，及时跟随地质变化，应用平台大数据智能分析、决策，调整生产参数及注采方案；并通过设备的智能互联，实现重要注采测试数据的长期监测，减少一线生产人员数量，降低油田企业人力成本和设备购置成本，是油田注水工艺发展的一个趋势，也是未来智慧油田建设的需要。

作者简介：张小波（1987-），男，湖北丹江口人，工程师，主要从事石油井下仪器结构设计工作。