油田注水開發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用

＊任志龍 龔紅毫

（延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 717500）

石油是我國重要的工業(yè)資源，同時(shí)也與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著緊密相連的關(guān)系，在經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在近些年以來，我國各個(gè)行業(yè)都得到了迅猛的成長，尤其是我國的工業(yè)。而各個(gè)行業(yè)對(duì)于油的需求量越來越大，這也就使得不同國家出現(xiàn)了不同程度石油供應(yīng)不足的不良現(xiàn)象。在這種的大環(huán)境下，石油不足的情況同樣也促進(jìn)了我國油田勘測、開發(fā)工作的進(jìn)行，而對(duì)于油田注水開發(fā)技能的改革與創(chuàng)新來講，同樣也有著積極的促進(jìn)作用。

1.注水系統(tǒng)簡介

油田注水體系中，污水經(jīng)過深度污水單元、三元污水單元，繼而將其存入注水罐，然后通過使用注水泵來將注水罐中的污水輸送到水驅(qū)、三元驅(qū)。與此同時(shí)，啟動(dòng)冷卻水體系來對(duì)注水電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，確保注水電動(dòng)機(jī)能夠正常工作，并且通過運(yùn)用潤滑油來對(duì)軸瓦進(jìn)行潤滑，提升工作效用以及工作質(zhì)量?，F(xiàn)如今，我國油田經(jīng)過多年的開發(fā)，注采不平衡的問題越發(fā)的嚴(yán)重，而注水站是整個(gè)油田開發(fā)體系中的消耗能源最多的地方，單耗過高的問題過于嚴(yán)重，而對(duì)于油田整體的開發(fā)狀況來講，單耗過高的問題需要得到及時(shí)、有效、合理的解決，進(jìn)而才能確保油田開發(fā)工作的順利進(jìn)行。

2.注水井解堵的意義

注水開發(fā)是油田開發(fā)的主要形式。在對(duì)原油進(jìn)行注水開發(fā)的過程中，因?yàn)橥鈦淼囊后w與儲(chǔ)層巖石以及儲(chǔ)層液體等之間存在不匹配等問題，水中的懸浮物質(zhì)、微生物、原油中的石蠟以及瀝青等物質(zhì)的出現(xiàn)都會(huì)導(dǎo)致地層出現(xiàn)堵塞等問題，繼而導(dǎo)致注水井的工作效用以及工作質(zhì)量下降，注水壓力逐漸上漲，進(jìn)而就會(huì)直接影響到原油的開發(fā)效用以及開發(fā)質(zhì)量。與此同時(shí)，水中腐蝕性氣體同樣也會(huì)對(duì)設(shè)施以及管線產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，進(jìn)而導(dǎo)致原油的開發(fā)成本大大提升，而且腐蝕所產(chǎn)生的物質(zhì)同樣也會(huì)增強(qiáng)油層的堵塞情況。因此，就需要對(duì)已經(jīng)堵塞的注水井進(jìn)行及時(shí)、有效的處理，找出堵塞的原因，繼而運(yùn)用解堵增注技能來提升注水井的工作效用以及工作質(zhì)量。

3.注水井油層堵塞機(jī)理

(1)粘土膨脹

大部分砂巖油層中都會(huì)存在粘土夾層，而巖石膠結(jié)物當(dāng)中同樣也會(huì)存在一定數(shù)量的黏土。不一樣油層巖石粘土中的構(gòu)成物質(zhì)存在一定的差異，以及注入水的性質(zhì)同樣也各有不同，所以，粘土的膨脹程度以及對(duì)注水井技能的影響也有著較大的差異。在大多數(shù)情況下，注入淡水會(huì)比注入鹽水更容易使得粘土變得膨脹，但由于地層含鹽量比較高，所以，注入普通的地層表水所引起的粘土膨脹要小得多。除此之外，黏土當(dāng)中的小顆粒越多，那么粘土的膨脹性就會(huì)更強(qiáng)。

(2)鐵的沉淀

在油田注水的過程中，在注水的水源中、凈化水源的水站中或是注水站出口的地方都會(huì)發(fā)現(xiàn)含鐵量較低的現(xiàn)象，但是，由管線逐漸到達(dá)注水井井底的過程中，水中的含鐵量就慢慢地上漲。含鐵量的提升在一定程度上表明了注入的水對(duì)管線、管壁造成的腐蝕作用，而腐蝕的主要產(chǎn)物就是氫氧化鐵等物質(zhì)。與此同時(shí)，當(dāng)注入的水中含有一定的細(xì)菌時(shí)，同樣也會(huì)與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，繼而導(dǎo)致管線被腐蝕的情況加重。

(3)細(xì)菌堵塞

針對(duì)于注水技能來講，注入的水中含有一定的細(xì)菌，不僅會(huì)對(duì)注水體系以及地層產(chǎn)生不良的影響，同樣水中細(xì)菌大量的繁殖也會(huì)嚴(yán)重堵塞注水管。與此同時(shí)，細(xì)菌生成的代謝物同樣也會(huì)嚴(yán)重堵塞油層等，如硫化亞鐵以及其沉淀物等。除此之外，由于注入的水與水中的細(xì)菌是一起進(jìn)入到原油層的，繼而細(xì)菌就會(huì)在油層當(dāng)中大量繁殖。細(xì)菌以及其代謝物就會(huì)對(duì)油層產(chǎn)生嚴(yán)重的堵塞，不僅出現(xiàn)在注水井的井壁上，同樣也會(huì)在近井地帶出現(xiàn)細(xì)菌堵塞這種問題。

4.注水技術(shù)創(chuàng)新

(1)防噴、加壓、封堵技術(shù)

①防噴控制系統(tǒng)

在防噴管控體系中，防噴管控體系當(dāng)中的雙閘板防噴器是由半封防噴器和全封防噴器共同構(gòu)成的，在不進(jìn)行油層開發(fā)的時(shí)候，就需要運(yùn)用油套來實(shí)現(xiàn)環(huán)空密封和精簡密封，確保防噴管控體系在運(yùn)行的過程中能夠正常、高效的工作。與此同時(shí)，防噴管控體系當(dāng)中還有環(huán)形防噴器，而該設(shè)施的工作原理就是通過液控體系壓力來減少環(huán)形防噴器的體積，在正常工作的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)的油套環(huán)空密封。除此之外，防噴管控體系也存在一些不可避免的問題，例如，防噴管控體系無法對(duì)突然發(fā)生的事件進(jìn)行有效管控。而通過對(duì)防噴管控體系進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新后，其中的井控密封裝置不僅有環(huán)形防噴器，同樣也有球形防噴器等，可以有效地提升防噴管控體系的工作成效以及工作質(zhì)量。

②加壓動(dòng)力系統(tǒng)

在油田注水開發(fā)的過程中，安全地起下管柱也是油田注水開發(fā)過程中需要重視的問題，就可以通過運(yùn)用加壓動(dòng)力體系來解決這一問題。為了較好達(dá)到管柱防噴之后的成效，就需要將加壓動(dòng)力體系以及井控體系融合在一起，繼而確保加壓動(dòng)力體系的工作成效能夠充分發(fā)揮出來。在起下管柱的同時(shí)，需要先關(guān)閉環(huán)形防噴器，然后輪流運(yùn)用游動(dòng)卡瓦以及固動(dòng)卡瓦，最后，促使液壓缸升起或是降落來完成油管之下的工作。

③油管封堵技術(shù)

對(duì)油管來講，油管堵塞器的使用可以有效地封堵油管中的帶壓流體，并且確保流體一直保留在管柱中，將注水井當(dāng)中的壓力與外界壓力相分離。油管堵塞器具備高效管控油管壓力的效用，在運(yùn)用油管堵塞器之前，就需要保證管柱符合相應(yīng)的實(shí)際需求，繼而保障油管堵塞器能夠運(yùn)動(dòng)到合理的位置上。與此同時(shí)，油管堵塞器的運(yùn)用同樣需要將管柱封閉起來，繼而確保注水井當(dāng)中的流體不會(huì)流到外界。

(2)油田的水驅(qū)開發(fā)模式

針對(duì)不同地質(zhì)的油層來講，不管是地質(zhì)當(dāng)中的區(qū)域空間還是地質(zhì)中的孔隙度、滲透率等方面都有著極大的差別。主要將其分為裂縫體系和巖塊體系兩大類，而對(duì)于裂縫體系來講，它是一種高滲透的網(wǎng)絡(luò)體系，裂縫體系的出現(xiàn)主要是因?yàn)榱芽p不斷擴(kuò)大，繼而導(dǎo)致孔洞之間相連接。針對(duì)巖塊體系來講，巖塊體系的出現(xiàn)主要是因?yàn)楸涣芽p切割的巖石所構(gòu)成的，這些巖塊之間具有較大的差異，在巖塊當(dāng)中，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)晶洞、溶孔或是次生小裂縫等情況。與此同時(shí)，通過對(duì)以裂縫體系為主的油層進(jìn)行開發(fā)時(shí)，由于裂縫體系的原因，油層開發(fā)的效用以及開發(fā)的質(zhì)量就會(huì)受到一定的限制。如果開發(fā)速度過高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫體系出現(xiàn)水竄的不良現(xiàn)象。所以，針對(duì)于碳酸鹽巖底水油藏來講，就需要對(duì)水錐進(jìn)問題進(jìn)行合理、有效地解決，繼而才能提升油層的開采效用以及開采質(zhì)量。

(3)直井注水、水平井采組合方式

在運(yùn)用直井作為注水井的同時(shí)，由于地質(zhì)中存在著多處天然裂縫，可以根據(jù)裂縫的方向來進(jìn)行鉆井，不僅能夠提升油層開發(fā)的效用以及開發(fā)的質(zhì)量，同樣也可以使得開發(fā)速度得到大幅度的提升。在注水的過程中，水就會(huì)順著裂縫的方向向生產(chǎn)井的方向移動(dòng)，不僅會(huì)使得部分水平井當(dāng)中出現(xiàn)見水過早的不良現(xiàn)象，同樣也會(huì)影響到生產(chǎn)井開發(fā)的效用。與此同時(shí)，地層壓力也會(huì)大幅度地降低，在開發(fā)油層的后期，同樣也會(huì)出現(xiàn)油量下降等不良情況。

(4)測調(diào)試技術(shù)與疑難處理技術(shù)

對(duì)注水井智能測調(diào)試設(shè)施來講，在地上和地下都會(huì)設(shè)置這種設(shè)施。針對(duì)于地上來講，設(shè)置這種設(shè)施目的就是為了管控井下設(shè)施的正常、高效的工作，為井下設(shè)施供給工作電流、搜集、分析以及處理信號(hào)等，而井下設(shè)施是整個(gè)體系當(dāng)中最為重要的核心部分，它可以通過井下的測量以及調(diào)試工作來確保油層開發(fā)的效用以及開發(fā)的質(zhì)量。測量調(diào)試疑難井的含義就是通過確保體系當(dāng)中的壓力保持不變，對(duì)出現(xiàn)問題的注水井進(jìn)行深入的分析。而注水井出現(xiàn)問題的原因多種多樣，例如，注入水的水質(zhì)出現(xiàn)問題、地層問題或設(shè)施問題等。部分油田企業(yè)在測量有問題的注水井時(shí)，都會(huì)對(duì)防噴設(shè)施、堵塞設(shè)施以及投撈設(shè)施等進(jìn)行改進(jìn)，但是由于技術(shù)不到位，繼而就會(huì)影響到測量的結(jié)果。針對(duì)有問題的注水井來講，油田企業(yè)就需要?dú)w納、總結(jié)出之前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問題進(jìn)行深入的分析與研究，繼而找到相應(yīng)的管控技術(shù)以及管控策略。

5.油田注水開發(fā)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

油田注水開發(fā)技術(shù)在我國現(xiàn)代油田開發(fā)領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位，作為一項(xiàng)重要的石油開采技術(shù)手段，在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。但是在油田注水開發(fā)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，由于對(duì)儲(chǔ)油層注入的液體和儲(chǔ)油層內(nèi)部礦物以及油層不協(xié)調(diào)，特別是一些微生物以及懸浮物雜質(zhì)的增多，也會(huì)引發(fā)儲(chǔ)油層堵塞等問題。此外，在儲(chǔ)油層內(nèi)部原油還含有大量的石蠟以及瀝青膠質(zhì)等成分，這些物質(zhì)也會(huì)對(duì)儲(chǔ)油層造成嚴(yán)重堵塞。為此會(huì)導(dǎo)致注水井的吸水能力不斷下降，同時(shí)注水壓力也會(huì)越來越高，對(duì)原油開發(fā)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。此外，由于水中具有一定的微生物和腐蝕性物質(zhì)，也會(huì)對(duì)管線以及開采設(shè)備造成一定的腐蝕，無形中增加采油成本，而且腐蝕過程也會(huì)造成油層堵塞工具。所以，在油田注水開發(fā)技術(shù)應(yīng)用中，還要做好油田注水開發(fā)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的把控，結(jié)合油田區(qū)域的地質(zhì)情況，提高油田注水開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用效果。

(1)井網(wǎng)的有效調(diào)節(jié)

為了提高油田注水開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用水平，首先要做好井網(wǎng)水驅(qū)調(diào)節(jié)工作，和做好適當(dāng)?shù)淖⑺c采油井的距離控制工作。一般情況下，在縮小注水井與采油井?dāng)?shù)量比例后，可以達(dá)到良好的油田注水開發(fā)效果，從而實(shí)現(xiàn)井網(wǎng)水驅(qū)控制目的。此外，通過對(duì)網(wǎng)點(diǎn)的有效控制，還可以直接影響油田開發(fā)程度的好壞。在采油井區(qū)域地質(zhì)砂土分布面積達(dá)到一定的比例后，經(jīng)過對(duì)注水采油的有效控制，還可以提高儲(chǔ)油層的能力，為后續(xù)的石油開采工作提供保障。

(2)分層注水

為了有效提高含水油藏區(qū)域的提升速度，還要對(duì)儲(chǔ)油層中存在較大矛盾的水層開展分層注水的方式。所以，在利用油田注水開發(fā)技術(shù)時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注儲(chǔ)油層之間的滲透性，針對(duì)油井水井吸水層對(duì)油層數(shù)量和油藏含水層的油層上升速度進(jìn)行分析，從而有效地開展治理工作。如果遇到地質(zhì)環(huán)境中存在大量的沙土巖層結(jié)構(gòu)，還要充分考慮沙土的吸水性能，通常情況下要適量提升初期的注水量，同時(shí)對(duì)新井的沙土進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，在配合注水量的基礎(chǔ)上，對(duì)分層間水位進(jìn)行有效控制。在開展早期的分層注水工作時(shí)，還要全面強(qiáng)化細(xì)分層面注水，特別是對(duì)具有開發(fā)潛力的油層還要重點(diǎn)做好水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，倘若厚度較大或者層段十分復(fù)雜的水位差，就要及時(shí)的引入分層注水技術(shù)。在套管的應(yīng)用中還要結(jié)合實(shí)際情況采用承壓能力較強(qiáng)的密封設(shè)計(jì)，從而滿足緩和復(fù)雜地層的需求。

(3)有效提升注水水質(zhì)

在運(yùn)用油田注水開發(fā)技術(shù)時(shí)，也要做好注水水質(zhì)的控制，注水的水質(zhì)直接影響開采工作的持續(xù)作業(yè)。對(duì)于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的油藏開采工作中，在進(jìn)行注水水質(zhì)的處理中，必須盡可能地保證水質(zhì)符合地層的實(shí)際要求。避免由于水質(zhì)較差而影響采油作業(yè)，一般是由于滲漏率系數(shù)提升而影響油井采收率。倘若在油田注水開發(fā)技術(shù)作業(yè)時(shí)，注入的水質(zhì)不符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)油層面造成嚴(yán)重的損傷，由于滲透率變異系數(shù)的提升也會(huì)導(dǎo)致水驅(qū)采收率不斷下降，進(jìn)而引發(fā)層間的矛盾增加，造成地質(zhì)單元的不平衡。所以需要對(duì)注水水質(zhì)實(shí)施合理管理，以保證水體滿足儲(chǔ)油層的設(shè)計(jì)要求。在油田注水的開采環(huán)節(jié)中，首先要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行分析，同時(shí)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，以確保在采油過程中沒有受注入水質(zhì)的危害。另外，在注水油田開采時(shí)還必須對(duì)全部的地下管道系統(tǒng)實(shí)施有效檢測，以確保管道沒有因?yàn)樗|(zhì)問題而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。而且還必須采用全網(wǎng)防腐蝕施工的方法，來保證管線輸水整體水質(zhì)。

(4)合理控制注水壓力

在進(jìn)行油田注水研究時(shí)，必須對(duì)所注入的壓力進(jìn)行精確計(jì)量，一般可結(jié)合泊松比法對(duì)井地注入壓力極限值進(jìn)行計(jì)量，同時(shí)通過分類管理對(duì)所注井的注入壓力實(shí)施有效監(jiān)管。在應(yīng)對(duì)一般危險(xiǎn)性較大的注井作業(yè)時(shí)，是要充分利用定壓調(diào)節(jié)模式進(jìn)行注水作業(yè)，而針對(duì)一般危險(xiǎn)性大的注井也可結(jié)合動(dòng)態(tài)變化對(duì)其有效調(diào)節(jié)。另外，通過對(duì)注入壓力的合理調(diào)節(jié)，也能夠有效避免儲(chǔ)層裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，使油井的見水時(shí)間延后。

另外，對(duì)于發(fā)育程度較高的裂縫也可以采用有效的方法進(jìn)行調(diào)箍處理，結(jié)合具體的施工來看，利用堵縫調(diào)剖方式進(jìn)行含水上升的控制可以達(dá)到有效的降水增油效果。對(duì)裂縫發(fā)育明顯的油井還可以采用持續(xù)增加堵縫及調(diào)剖力度的形式，對(duì)于主力層見水后還可以采用堵縫調(diào)剖的方法，有效控制含水上升的問題，對(duì)提高油田注水開發(fā)效果也起到良好的促進(jìn)作用。

6.結(jié)束語

言而總之，在運(yùn)用油田注水開發(fā)技能對(duì)油田開發(fā)的過程中，就需要對(duì)裂縫參數(shù)等進(jìn)行合理、有效的挑選，通過對(duì)油田注水開發(fā)體系的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析與研究，然后根據(jù)分析的結(jié)果來優(yōu)化和完善管控方案。與此同時(shí)，由于油田注水開發(fā)需要使用不同的設(shè)施，所以，油田企業(yè)同樣也要重視先進(jìn)設(shè)施的運(yùn)用，確保油田開發(fā)能夠順利進(jìn)行下去，為油田企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)利益。