循环分层周期注水提高采收率技术应用研究

循环分层周期注水提高采收率技术应用研究

李锋

中国石油华北油田分公司第三采油厂   河北 河间 062450

摘要：针对采油厂部分区块油藏厚油层层内储层非均质性严重、层间矛盾突出，注入水沿厚油层层内高渗透层优势通道突进，影响中低渗透的剩余油挖潜程度；井下钢丝投捞测试水量受井况影响大，且分层水量不清楚；周期脉冲注水工艺，受层间干扰，挖掘层内低渗透层剩余油资源潜力有限的情况。开展了循环分层周期注水工艺技术研究，采用封隔器进行层间封隔；循环开关器依靠单片机控制微电机定期工作，可通过程序控制或压控方式实现开关阀的开启和关闭，实现注水井不同层之间自动循环注水；地面实时监测单层注水量及单层流压，随着注入量变化，通过地面闸门实时控制单层水量。基于此，本文就是循环分层周期注水工艺技术原理、管柱结构性能、现场应用情况及应用前景进行了详细阐述。

关键词：循环分层；周期注水；提高采收率；采油厂

0前言

采油厂部分区块油藏注水开发过程中，不仅层内多段水淹，而且未淹、弱水淹段与中、强水淹段交替存在；油田先后进行了多次的井网加密、不断进行的动态调整、细分注水、调剖堵水等，在不同开发时期取得了较好效果。但长期稳定的分层注水，注入水沿层内高渗透优势通道突进，影响注入水波及体积，增加中低渗透层内的剩余油挖潜难度。且经过多次的井网加密，动态调整发展空间有限；同时由于剩余油认识难度大，侧钻井选井的难度越来越大。调剖工艺是扩大注入水波及体积的有效途径，由于油田高含水开发后期剩余油分布和地层状况的复杂性，易污染低渗层，成本较高，且易返吐影响后期注水，应用受限。

细分注水工艺对挖掘厚油层层内剩余油起到了积极的作用，解决了注水井层间干扰问题，缓解了层间矛盾，由于分注管柱受封隔器坐封段和测试工艺的限制，以及隔层稳定性的影响，细分注水到一定程度无法进一步细分，发展空间有限。井下钢丝投捞测试工艺针对层间吸水差异大注水井，难以通过水嘴实现有效分注，井下分层水量不清楚；同时，受井况影响大结垢、返吐造成投捞遇阻和遇卡，作业返工，影响分注有效期。

目前采油厂部分区块含水高达90％以上，层内非均质严重，厚油层层内水淹状况及剩余油分布复杂，传统的“强注强采”开发工艺难以大量驱替出低渗透带的原油，进一步提高采收率难度大。采用循环分层周期注水工艺技术，实现分层周期脉冲注水，通过改变分层稳定注水为单层脉冲不稳定注水，在油层中建立不稳定的压力降，促使未被水波及到的储层、层带投入开发，提高厚油层内中低渗透层动用程度，提高储层的波及系数，提高原油采收率。

1技术难点分析

1.1层间矛盾大，层间干扰，分层注水效果差

部分区块油藏层间渗透率级差较大，注水井层间吸水差异大，常规细分注水通过水嘴控

制实现多层分注，造成分层水量不准确问题，单层注水量存在误差。转变思路，通过循环分

层注入，保证注入水量清楚，解决层间差异大、注入水相互干扰的问题，提高分层注水效果。

1.2层内矛盾突出，中低渗透层动用程度低

由于长期稳定注入水，注入水沿层内高渗透优势通道突进，部分油藏层内中低渗透层带的剩余油挖潜程度低。针对高含水开发后期提高采收率，保持油井稳产、上产，进一步提高水驱程度的方向是挖潜层内中低渗透层油气资源，为注水工艺提出更高要求。

1.3井下钢丝测试，单层注水量不清楚、易受干扰

井下钢丝投捞进行分层水量测试，测试受各方面干扰影响，分层测试资料准确性很难满

足现在注水工艺要求；测试受井况影响，如结垢、返吐造成无法投劳测试，增加投捞测试遇

阻、遇卡机率，增加井下作业量；根据井类型，测试周期一般是按月或季度，无法实时监测

单层水量和单层流压，地面无法及时判断水量变化和分析井下管柱状况，不能作出及时调

整，影响注水效果。

1.4管柱受力状况变化大，工具配套困难

对于循环分层注水管柱，属于单层循环注水，单注一层，定期变化注水层位，受力较为复杂。封隔器抗蠕动失封问题，需考虑管柱锚定措施；层间差异大，需考虑封隔器防止窜流。

2循环分层周期注水工艺技术

循环分层周期注水工艺技术，改变常规分层注水工艺，依靠井下循环开关器进行井下自动循环周期注水，提高中低渗透层动用程度；实现单层注水量、单层流压力地面实时监测和调配水量，不需要井下投捞测试，避免投捞测试遇阻遇卡带来的返工作业、无法正常分层注水等问题，提高注水开发效果。

2.1循环分层周期注水工艺管柱

循环分层周期注水管柱示意图见图l所示，主要由缓冲器、水力锚、循环开关器、封隔器、限压单流阀、球座、筛管丝堵组成。

图1 循环分层周期注水管柱示意图

2.2循环分层周期注水工艺原理

循环分层周期注水管柱采用封隔器进行层间封隔，水力锚锚定管柱，缓冲器补偿管柱伸缩变化，防止封隔器蠕动；循环开关器是采用高温电池供电、微电机驱动、单片机控制的井下开关器，依靠单片机控制微电机定期工作，实现开关阀的开启和关闭。井下多个循环开关器按照一定周期依次自动循环开启和关闭，进行单层循环注水；通过地面单井闸阀监测、控制各层注入量，进行不同层的自动循环注水；需要改变井下开关开启或关闭状态时，可通过地面打液压，和下井前工具设定的压力编码顺序一致，就可以控制井下循环开关器的复位、开启和关闭。

2.3循环开关器注水工艺过程

循环开关器控制系统程序控制微电机时序工作，实现开关器开启和关闭状态的自动循环

控制。根据需要给某一层注水时，就通过设定时间给井下控制电机的控制系统一个打开信

号，控制电机转动带动丝杠旋转，开关阀活塞打开，电机停止工作，控制系统处于休眠待机

状态；达到设定注水时间后，控制系统给驱动电机一个关闭信号，控制电机转动带动丝杠旋

转，开关阀活塞关闭，电机停止工作，控制系统处于休眠待机状态，进液口关闭，循环开关

器关闭。工作流程见框图2。

图2  环开关器工作流程

2.4循环开关器自动控制系统

根据设计要求，循环开关控制系统主要由地面设置、井下开关自动循环控制和液压调控

压力编码控制三项功能模块组成。因此，循环开关控制系统分为三个部分，即地面参数设置

系统、井下开关控制系统和压力编码发生系统。控制系统组成如图3所示。

图3 循环开关器自动控制系统

地面参数设置系统具有友好的人机交互界面，通过相应的通讯协议，与井下开关控制系统联通，对其进行参数设置和地面数据回放。井下开关控制系统深入并下后，依靠高能电池供电，根据预先的设置，通过控制作为执行单元的微型电动机来发挥对开关的自动控制功

能。压力编码发生系统在地面，通过改变注水压力的变化向井下开关控制系统输出压力编

码，从而改变其在井下的控制状态。

2.5技术参数

抗外压：40MPa ；耐温：1200C ；耐压差：25MPa ；压力检测误差±1％ 。

3技术特点

（1）循环分层周期注水工艺技术实现了井下自动分层周期注水，对挖掘启动中低渗透层

的剩余油、提高采收率进行了探索。

（2）研究设计的循环开关器具有时序自动循环和液压调控功能，实现免投捞调配分层周期性脉冲注水。

（3）循环分层周期注水管柱具有锚定补偿和防层间窜设计，能适应循环注水换层时压力

突变情况。

（4）实现单层水量和流压的实时监测，单层水量可以实时调配，可操作性强、生产效

率高。

4现场应用及效果分析

配套工具循环开关器、循环注水封隔器耐压差25MPa、耐温1200C，开关动作灵活，动

作时最大压差达到30MPa，能到达设计要求。开展现场试验2口井工艺成功，实现自动循环

分层功能；实现单层水量和单层流压的地面实时监测、调配，减少投捞测试工作量；对应油

井初步见到增油降水效果：注水井单层注入总水量减少，但对应油井产液和含水均下降，产

油量却增加，均增加30％左右。

5结束语

循环分层周期注水工艺技术实现井下自动分层周期注水，解决层问干扰对笼统周期注水的影响，将周期注水提高采收率原理应用于厚油层层内，扩大注入水波及体积，提高层内零散分布的中低渗透层剩余油动用程度，为老油田高含水开发提高采收率提供技术支撑。

参考文献：

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