采油工程中水平井注水工藝分析

周澤晟 陳婷婷

摘要：現(xiàn)代化社會的發(fā)展，使得石油資源需求量愈加增多，為了滿足供給需求，我國采油工程項目規(guī)模逐漸擴(kuò)大。其中，水平井注水工藝的應(yīng)用大大提升了采油工程的石油開發(fā)效率。因此，本文對采油工程中水平井注水工藝的應(yīng)用優(yōu)勢、存在的問題及防治對策展開了論述，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：采油工程;水平井;注水工藝

前言：經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的提升，加快了城市化的建設(shè)進(jìn)程，使得石油資源的應(yīng)用更加頻繁。因此，在科學(xué)發(fā)展觀的前提下，如何最大程度滿足采油工程需要實施更高效率的施工是當(dāng)前的一項關(guān)鍵任務(wù)。而水平井注水工藝的應(yīng)用，在實際施工中發(fā)揮著重要作用，這便需要進(jìn)一步優(yōu)化該施工工藝。

1、水平井注水工藝的應(yīng)用優(yōu)勢

水平井是指井斜角等于或接近90°、井眼軌跡近乎水平，透水段管道水平放置且與油層相平行的集水井，通常情況下應(yīng)用于薄油氣層、裂縫性油氣藏，以增加油氣層的裸露面積為采油工作提供便利[1]。與以往采油工程中應(yīng)用的存在較多問題的直井注水工藝相比，水平井注水工藝具有更高的應(yīng)用價值與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

1.1注水井段長

水平井具有注水井段長的優(yōu)勢，其注水工藝在低滲透油藏中的應(yīng)用效果更佳，有利于增加注水量并擴(kuò)大注水面積，更好地控制其內(nèi)部壓力。同時由于其注水效率高，可有效增強水驅(qū)波加快水驅(qū)速度，推動采油工程順利施工并降低生產(chǎn)成本。

1.2改善地層裂縫

在采油工程中常會產(chǎn)生許多裂縫，再加上地層壓力的不均勻特性，進(jìn)而影響采油工程的開展以及采油質(zhì)量等。而水平井注水工藝具有注水速率變化較快且注水效果好的優(yōu)勢，可以提高水平井和整個井之間泄油的均勻性，使得兩邊的壓力值均勻分布于各井段的泄油位置處，有效彌補裂縫帶來的不利影響，提高采油效率增加石油采收量，可以為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3近線性驅(qū)動

線性驅(qū)動有利于提高采油效率。但由于許多油井處于地形地勢比較復(fù)雜的地區(qū)，導(dǎo)致一些采油區(qū)域缺乏線性驅(qū)動條件，加大了采油工程的施工難度。水平井注水工藝的實施可發(fā)揮其注水井段長、熱裂縫豐富的特征作用，使得注水速率發(fā)生較大變化，類似于線性驅(qū)動，有利于提高驅(qū)油效率。

2、水平井注水工藝中存在的問題

2.1套管破損現(xiàn)象

水平井套管破損是采油工程中常發(fā)生的一種狀況，造成這種問題的原因較多，主要有：其一，前期的井下鉆探工作實施不到位、不科學(xué)，導(dǎo)致固井質(zhì)量未達(dá)到施工要求，尤其是一些地應(yīng)力較為復(fù)雜、施工難度大的區(qū)域，更容易給固井工作造成不利影響。其二，由于水平井注水工藝中注水速率變化較大，會加大注水壓力的波動，特別是在進(jìn)行高壓高排量的注水作業(yè)時，水平井套管應(yīng)力會隨之變化，當(dāng)其應(yīng)力不足以抵抗外力作用時，便會出現(xiàn)變形甚至破損的情況。其三，設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)和質(zhì)量、水平井套管參數(shù)和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)也會引發(fā)套管破損，如自噴設(shè)備、采油機(jī)械等。其四，地層水中有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)、人為操作失誤引起的套管破損。如設(shè)備操作不當(dāng)、注水過程中水壓控制或施工方式不當(dāng)、施工過程監(jiān)督不到位等。

2.2出砂問題

水平井出砂問題常會給采油工程的開展造成極大影響。而影響出砂的原因主要有：其一，井筒和射孔孔眼不穩(wěn)定。其二，巖石強度、膠結(jié)情況、地應(yīng)力、注水速率、套管質(zhì)量、外力、油井見水等都會影響水平井的出砂量和出砂時間。例如，若油層流體流速增大到一定程度，便會使其孔道中尚未膠結(jié)的砂粒出現(xiàn)移位，并逐漸少量出砂。當(dāng)流速進(jìn)一步加快，出砂量也會隨之增加，嚴(yán)重時便會破壞井下巖石結(jié)構(gòu)和砂質(zhì)。當(dāng)采油工程中出砂時間偏短時，易使油層出現(xiàn)持續(xù)掩蓋現(xiàn)象，會加大施工風(fēng)險。

2.3結(jié)垢問題

水平井出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象會嚴(yán)重影響注水作業(yè)效率以及低滲透油層的地面集輸系統(tǒng)。當(dāng)該系統(tǒng)管壁存在結(jié)垢問題，管壁會逐漸出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，甚至引起管道破裂、漏油等狀況，最終使整個采油系統(tǒng)發(fā)生故障。同時，還會嚴(yán)重影響采油工程中水平井注水工藝相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，如日常油壓、注水量等。此外，結(jié)垢不僅阻礙水平井的正常應(yīng)用，還會造成地層原油污染現(xiàn)象。出現(xiàn)結(jié)垢問題的主要原因有：一是地層原有物質(zhì)與施工中的外來物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起結(jié)垢;二是施工區(qū)域地下水和油儲環(huán)境導(dǎo)致某些物質(zhì)發(fā)生質(zhì)變，生成的沉淀物逐漸堆積于地下管網(wǎng)中引起結(jié)垢[2]。

3、水平井注水工藝防治對策

3.1套管破損防治對策

在水平井注水工藝實施過程中，一旦發(fā)現(xiàn)存在水平井套管破損情況時，應(yīng)立即停止施工，調(diào)查具體破損程度等后再處理，以免引發(fā)安全事故。而要想避免出現(xiàn)水平井套管破損問題，第一，根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚炔扇】茖W(xué)的鉆探技術(shù)做好井下鉆探作業(yè)，從而為水平井注水工藝的實施奠定基礎(chǔ)。第二，加強對油層泥巖層的治理力度及注水壓力的控制力度。選用失水量低、粘度高的泥漿，并嚴(yán)格掌控泥漿配比，以達(dá)到穩(wěn)定孔壁巖石的效果，并清理其中的障礙物。在水平井注水工藝中，加強水質(zhì)檢查，避免含有太多雜質(zhì)損壞套管，并提高水流注入的科學(xué)性，以免侵蝕破壞易受損的夾層。同時，要做好油井的加固工作，一旦發(fā)生套管破損問題時可以發(fā)揮預(yù)防作用。第三，嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工設(shè)備、套管的生產(chǎn)參數(shù)，提高設(shè)備與套管的質(zhì)量。選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的、本身材質(zhì)好的、較為先進(jìn)的、抗壓性能強的設(shè)備與套管。第四，降低人為因素帶來的不利影響。施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工要求開展水平井注水工藝作業(yè)，避免出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)惹闆r。

3.2出砂問題防治對策

在采油工程中，為確保水平井注水施工工藝的順利開展，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)密切關(guān)注和記錄出砂情況，以便在出現(xiàn)異常時根據(jù)數(shù)據(jù)分析情況及時采取針對性措施加以解決，以免破壞水平井套管結(jié)構(gòu)等，促使采油工程順利進(jìn)行。在出砂問題的防治上，首先施工人員應(yīng)規(guī)范日常操作，并重視相關(guān)數(shù)據(jù)資料的收集與及時記錄，全面掌握水平井注水施工情況，以便為工作改進(jìn)提供依據(jù)。其次，為確保水平井注水工藝順利施展，應(yīng)提前對水平井下的環(huán)境等進(jìn)行全面勘測與綜合分析和統(tǒng)計，如水平井的油層、注水量變動情況，若套壓與油壓呈正向變化關(guān)系時，則可說明二者相契合并無出砂問題出現(xiàn)[3]。最后，記錄好水平井注水層的注水壓力、注水量等數(shù)據(jù)，利用信息化技術(shù)繪制相關(guān)曲線圖，以便根據(jù)曲線變化快速判斷是否出現(xiàn)出砂問題。

3.3結(jié)垢問題防治對策

在施工前，要針對水平井注水工藝中容易出現(xiàn)的問題對相關(guān)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，以便增強他們的重視和責(zé)任意識的同時，提高其解決問題的能力并減少操作失誤。對于影響甚大的結(jié)垢問題的防治，首先應(yīng)保證水平井注水工藝中的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，加強雜質(zhì)的檢測，并借助有效的凈水設(shè)備去除雜質(zhì)。其次，當(dāng)已然出現(xiàn)結(jié)垢問題，便先要分析出其具體原因，查看結(jié)垢形態(tài)。若沒有形成沉積便需及時進(jìn)行處理，可利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行物理除垢，如用高壓水流沖洗地面集輸系統(tǒng)管道等結(jié)垢區(qū)域，或利用化學(xué)除垢法，科學(xué)配比化學(xué)試劑，通過產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到溶解結(jié)垢的效果。最后，為防止出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象或在清理結(jié)垢后，在水平井注水工藝中可以選用防結(jié)垢性能好的注水管，或在資金允許的情況下更新、置換相關(guān)的設(shè)備，如將水平井注水工藝所需的金屬設(shè)備換成具有強抗腐蝕性的不銹鋼設(shè)備等，減輕結(jié)垢問題的同時避免造成環(huán)境污染。

總結(jié)：水平井注水工藝在采油工程中具有很高的應(yīng)用價值，因此，要想提高采油效率和質(zhì)量，還應(yīng)不斷優(yōu)化水平井注水工藝，結(jié)合具體實施中容易出現(xiàn)的問題制定改進(jìn)對策，以減少施工故障的發(fā)生，從而滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的需要，為石油行業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張兵兵.采油工程中水平井注水工藝存在問題及改進(jìn)措施探析[J].化學(xué)工程與裝備，2019（12）：41-42.

[2]吳勇飛.探析采油工程中水平井注水工藝[J].化工管理，2019（31）：49-50.

[3]楊震，龔知遠(yuǎn).探析采油工程中水平井注水工藝[J].化工管理，2020（06）：190-191.