水氣交替注入工藝研究及在渤海油田應(yīng)用

吉　洋，牛貴鋒，羅昌華（中海油能源發(fā)展股份有限公司　工程技術(shù)分公司，天津300457）

水氣交替注入工藝研究及在渤海油田應(yīng)用

吉洋，牛貴鋒，羅昌華
（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300457）

為了減少渤海油田采出氣的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，合理利用剩余采出天然氣，改善油田開發(fā)效果，對(duì)綏中36-1油田回注剩余采出氣工藝方案進(jìn)行了研究。水氣交替注入工藝管柱可以實(shí)現(xiàn)同一防砂段內(nèi)交替注水、注氣的多介質(zhì)注入和在不同防砂段內(nèi)的水氣分層注入，從而達(dá)到更好的驅(qū)油效果。同時(shí)在注氣通道增加了防返吐裝置，在滿足大排量注入要求的前提下，保證了生產(chǎn)安全。該工藝技術(shù)已在渤海油田取得成功應(yīng)用。

注水；注氣；分層配注；工藝

截止2008年底，綏中36-1油田平均日產(chǎn)氣31.8×104m3，平臺(tái)自用氣量20.7×104m3，燃燒放空氣量11.1×104m3。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，采取有效措施合理利用剩余采出天然氣改善油田開發(fā)效果，將油田采出的剩余燃燒天然氣回注到合適地層，增加原始地層壓力，實(shí)現(xiàn)更好的驅(qū)油效果，達(dá)到增加油田產(chǎn)量、延長(zhǎng)平臺(tái)產(chǎn)氣周期的目的。

通過(guò)對(duì)綏中36-1油田回注剩余采出氣方案進(jìn)行可行性研究［1-2］，在油田的D25井實(shí)施同井不同防砂段內(nèi)的水氣交替注入，水氣交替注入周期為1個(gè)月，注氣井最大井底流壓22 MPa，單井最大日注氣量7.0×104m3。為了滿足在同一口井同一防砂段交替注水、注氣和不同防砂段內(nèi)的水氣分層注入的需求［3-5］，提出了水氣交替注入新工藝。

1　水氣交替注入工藝管柱

水氣交替注入工藝管柱需在井口裝置中增加1個(gè)油管四通、油管掛和一趟油管來(lái)實(shí)現(xiàn)，套管中下入尺寸較大的油管，大尺寸油管中下入小尺寸油管，實(shí)現(xiàn)同心多管結(jié)構(gòu)。各層注入通道相互獨(dú)立注入到相應(yīng)的地層，地面調(diào)節(jié)注入流量，一般適用于分層數(shù)不大于3層的注入井，實(shí)現(xiàn)對(duì)各層注水量、注氣量和注入壓力的精確控制［6-8］。

1.1工藝原理

水氣交替注入工藝管柱滿足在同一口井同一防砂段交替注水、注氣和不同防砂段內(nèi)的水氣分層注入，并用同心管柱分層注入每層的需求。管柱中的每個(gè)通道滿足大排量注入要求，其注氣通道用特殊氣密螺紋進(jìn)行連接，氣密性較高，在注氣通道上安裝防返吐單流閥，停注后防止氣體返吐，從而保證注入的安全性。水氣交替注入工藝管柱如圖1所示。

圖1　水氣交替注入工藝原理

同心管柱防返吐分層水氣交替注入工藝，可將水氣分時(shí)段、分層注入，且注氣層帶有防返吐的分流裝置。防返吐注氣注水分流裝置和井下分層封隔器配合實(shí)現(xiàn)此功能。

工藝管柱中由氣密套管與氣密油管環(huán)空形成第1個(gè)注入通道，通過(guò)該通道注入介質(zhì)可以注入到第1層水氣層中；由氣密油管內(nèi)部形成第個(gè)注入通道，通過(guò)該通道注入介質(zhì)可以注入到層水氣層中；由套管與氣密套管環(huán)形成第3個(gè)注入通道，通過(guò)該通道注入介質(zhì)可以注入到第3層水層中。

1.2技術(shù)特點(diǎn)

1）水氣交替注入工藝技術(shù)適用于防砂完井分注井的分注層數(shù)不大于3層的注入井。

2）適用的注入井防砂完井管柱最小內(nèi)通徑為120.65mm。

3）適用的單層注水量≤1 300 m3／d。

4）適用的單層注氣量≤20×104m3／d。

5）水氣交替注入工藝實(shí)現(xiàn)了同一防砂段內(nèi)交替注水、注氣的多介質(zhì)注入。

6）實(shí)現(xiàn)了不同防砂段內(nèi)的水氣分層注入，達(dá)到了更好的驅(qū)油效果。

7）各個(gè)注氣通道均有防返吐裝置，該裝置在滿足工藝要求的同時(shí)又保證了生產(chǎn)安全。

2　防返吐注氣注水分流裝置

由于是同心管柱分層注入，且注氣管柱氣密性要求較高，停注后為了防止氣體返吐，需要在注氣通道上安裝防返吐單流閥，以免氣竄。

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

防返吐注氣注水分流裝置包括防返吐裝置和分流通道2部分。

2.1.1防返吐裝置

防返吐裝置主要由外筒、密封工作筒、防返吐分流接頭、防返吐單流閥及密封定位頭等組成，如圖2所示。

圖2　防返吐裝置

技術(shù)參數(shù)：

最大外徑194.5mm

環(huán)空當(dāng)量直徑50mm

中間通道直徑48mm

單流閥開啟壓力1MPa

過(guò)流摩阻損失≤0.2MPa

2.1.2分流通道

分流通道與防返吐裝置配合使用，形成3個(gè)相互獨(dú)立的注入通道，從而使不同注入介質(zhì)互不干擾。分流通道如圖3所示。

圖3　分流通道

技術(shù)參數(shù)：

最大外徑177.8mm

長(zhǎng)度420mm

外層環(huán)空當(dāng)量直徑35mm

中間環(huán)空當(dāng)量直徑38mm

內(nèi)通徑50mm

過(guò)流摩阻損失≤0.3MPa

2.2工作原理

防返吐注氣注水分流裝置包括防返吐裝置和分流通道，下部設(shè)有3個(gè)通道。防返吐裝置旁通孔和分流通道的最外層通道形成第1個(gè)水氣交替注入通道，使氣體、液體分時(shí)段通過(guò)此通道注入到第1層中；防返吐裝置中心孔和分流通道的中間層通道形成第2個(gè)水氣交替注入通道，使氣體、液體分時(shí)段通過(guò)此通道注入到第2層中；防返吐裝置和套管環(huán)空與分流通道的內(nèi)層形成注水通道，使液體通過(guò)此通道注入到第3層中；滿足了對(duì)同一地層實(shí)現(xiàn)了分不同時(shí)段地注氣、注水，對(duì)不同地層水氣分層注入工藝的需要。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

水氣交替注入工藝在海上油田成功實(shí)施了3口井，工藝成功率100%。

在綏中36-1油田D區(qū)的D25井實(shí)施同一井內(nèi)不同油組間的水氣交替，即Ⅰ油組注氣的同時(shí)，Ⅱ油組注水；I油組注水的同時(shí)，Ⅱ油組注氣。水氣交替周期均為1個(gè)月。D25井對(duì)Ⅰ油組和Ⅱ油組實(shí)施水氣交替的同時(shí)對(duì)Ⅲ油組一直保持注水。2009 05 07，換管柱結(jié)束后恢復(fù)注水，分3層實(shí)施地面分注，2009 07 30，開始水氣交注，第1層注氣，注氣井最大井底流壓22MPa，單層最大日注氣量7.0×104m3。第2層注水壓力9.3 MPa，注水量約330 m4／d；第3層注水壓力5.9MPa，注水量約94m3／d。2009-08-26，恢復(fù)第1層注水，注水壓力9.6 MPa，注水量約320 m3／d；第2層注氣，第3層仍然注水。截止目前，該井總注水量428 214.6 m3，總注汽量305.450 7×104m3。

4　結(jié)論

1）水氣交替注入工藝技術(shù)可有效實(shí)施節(jié)能減排，將現(xiàn)場(chǎng)燃燒的天然氣注入到合適地層，增加地層壓力，實(shí)現(xiàn)更好的驅(qū)油效果，延長(zhǎng)平臺(tái)產(chǎn)氣周期。

2）水氣交替注入工藝技術(shù)采用同心管柱的分層注入，實(shí)現(xiàn)對(duì)各層注水量、注氣量、注入壓力的精確控制。

3）水氣交替注入工藝管柱滿足大排量注入的要求，注氣通道氣密性較高，采用特殊氣密螺紋連接，停注后防止氣體返吐避免氣竄。防返吐裝置滿足了工藝要求的同時(shí)又保證了生產(chǎn)安全。

4）水氣交替注入工藝技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了同一防砂段內(nèi)交替注水、注氣的多介質(zhì)注入，不同防砂段內(nèi)的水氣分層注入，形成段塞注入，達(dá)到較好的驅(qū)油效果。

［1］汪超，但華，劉宗賓.回注天然氣研究及其在渤海油田開發(fā)中的應(yīng)用：以LD101油田為例［J］.創(chuàng)新技術(shù)，2009，（5）：55-57.

［2］張瑞霞，劉建新，田啟忠，等.CO2驅(qū)注氣管柱技術(shù)研究［J］.石油機(jī)械，2013，41（12）：88-91.

［3］劉敏.“一投三分”分層配注及分層測(cè)試技術(shù)［J］.中國(guó)海上油氣（工程），2000，12（4）：38-39.

［4］羅昌華，劉敏，程心平，等.海上油田同心邊測(cè)邊調(diào)分層注水管柱研究及應(yīng)用［J］.中國(guó)海上油氣，2013，25（4）：46-48.

［5］程心平，馬成曄，張成富，等.海上油田同心多管分注技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.中國(guó)海上油氣，2008，20（6）：402-403.

［6］夏竹君，李躍輝，王祥，等.油套分層注水井注水剖面測(cè)井新技術(shù)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23（1）：72-73.

［7］王建華，李金堂，鄧小華，等.分層注水工藝技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2002，9（5）：61-62.

［8］鄒皓，羅懿.斜井小排量油套分注工藝技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2004，32（8）：7-9.

Water Alternating Gas Injection Technology Research and Application in Bohai Oilfield

JI Yang，NIU Guifeng，LUO Changhua
（CNOOC Ener Tech-Drilling&Production Co．，Tianjin 300457，China）

In order to reduce the current Bohai oilfield waste outlet to achieve emission reduction targets，and to take effective measures for the rational use of natural gas to improve oil recovery remaining development effect of Suizhong 36-1 oilfield，technology research programs for reinjec-tion remaining produced gas were set up.WAG process water column can be achieved within the same sand alternating segments，multi-media injection gas injection and water vapor in the sand of different segments of the anti-stratified injection，so as to achieve a better effect of flooding.At the same time increasing the gas injection channel anti-back spit devices，to meet the requirements of large displacement injection premise，the production safety is ensured.The technology has been successful applied in Bohai Oilfield.

water flooding；gas injection；separate layer injection allocation；technology

TE952

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.12.013

1001-3482（2015）12-0052-03

2015-06-15

吉洋（1984-），男，工程師，現(xiàn)從事海上采油注水工藝研究，Email：jiyang2＠cnooc.com.cn。