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水平井注水工艺技术研究与应用

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：李伟杨军范红艳

[导读] 摘要：为了提高采油效率及经济效益，采油企业应从降低注水成本的角度出发，提高注水效率，以达到提高开采效率的最终目的。

        长庆油田分公司第三采油厂大水坑作业区宁夏吴忠 751506
        摘要：为了提高采油效率及经济效益，采油企业应从降低注水成本的角度出发，提高注水效率，以达到提高开采效率的最终目的。需注意的是，在低渗透薄层油藏开发中，水平井注水技术在注水中往往接近线性驱动。因此，水平井注水技术更适合于低渗透薄油层的开发。本文对水平井注水工艺技术进行了详细论述。
        关键词：水平井注水；工艺技术；应用
        目前，我国水平井注水技术发展相对成熟，已广泛应用于石油开采中。水平井注水技术的应用能有效降低开采成本，提高生产效率，进而提高企业经济效益，具有注水速度快、注水量大、成本低等特点。基于此，本文对水平井注水工艺技术进行了详细论述。
        一、水平井注水开发的流体性质
        地层流体物性对水平井注水的应用有着重要影响。以面积1.62×105m2油藏进行模拟，采用五点法水平井注采井网布局。最后得到了三种流度比（0.3、1、4）下的采出及注入孔隙体积倍数，结果表明，当M=0.3时，注水效果最好，最终采收率接近100%；当M=4时，注水效果较小，最终采收率小于50%。其中，流度比是表征地层原油稠度的一个物理参数，对水平井注水技术的应用有很大影响。流度比及注水效果的基本规律是：随着流度比的增大，采出孔隙体积减小，反之亦然。因此，只有当油气藏流度比小于一个上限值时，水平井注水效果才能取得较好效果，而且流度比越小，其注水效果越明显。
        二、水平井注水工艺优点
        1、适用于低渗透油藏。与直井注水技术相比，水平井注水技术更适合低渗透油藏的开发利用。在低渗透油藏开采中，水平井注水技术具有良好的注水能力，而且在采油时间和产能上均优于直井注水技术。同时，水平井注水技术采油效果好且采收率高，可有效增加泄油长度、提高传导率，更适应低渗透油藏的开采。在薄油层开采中，水平井注水速度快于直井，并能取得较好的开采效果。在油田实际开采中，裂缝性油藏、薄层油气层、后期油田、低渗透油藏等都经常采用。
        2、泄油均匀性好。水平井注水技术在采油中具有良好的泄油均匀性，可保证水平井和井间的泄油均匀性，并在此基础上，可保证前沿油平稳均匀向前推进。另外，在水平井注水技术应用中，两个注水压力值不重合，从而使泄油压力均匀分布在井段各点，进而确保采油顺利开展。
        3、经济效益明显。水平井注水技术具有一定的经济效益，这是直井注水技术无法比拟的。特别是在老油田（开发中后期）中，这种水平井注水技术更为合适。与直接钻加密井引比，使用分支钻或侧钻等技术能取得更好的效果。一般情况下，在井距较大时，为获得较大注水量及高采油量效果，只需在水平井钻井技术中，钻少数水平井即可完成，能实现快速注水效果，与直井注水相比，水平井注水具有更大的经济效益。
        三、水平井注水工艺技术原理与特点
        水平智能完井技术由三部分组成，第一部分是利用分层注水管柱技术实现分注层段的有效隔离，由水力循环凡尔、封隔器、智能配水器组成。第二部分是优化油藏注水方案，提高油藏注水效果，利用设置在注水层与井口间的水、电双向信号系统，使井下温度、注水层液量、压力等数据通过智能配水器与地面进行信息交换。完井系统检测装置可是光纤或电子式，控制执行机构则可是电力或水利式。第三部分是数字油田的实现，采用数据采集系统、远程控制网络、控制系统。
        水平井智能注水系统特点为：①实现了实时监控功能。通过对注入层温度、流量、压力等的实时监测，将油藏管理转化为井网部署、流体前缘图解等先进管理模式。②实现遥控配注功能。地面人员可远程控制井下智能配水阀开度，无需手动控制，使各层能独立调整注水量，该功能满足水平井或大斜度定向井要求。③降低运行成本。高效注水技术可有效节约作业时间及成本，减少作业风险带来的经济损失。

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        四、水平井注水工艺技术难点和要点
        在水平分注井中，因重力作用，注水管柱受径向分力影响，导致封隔器胶筒受力不均，致使其密封性能下降，因而注水层段易发生“不可分割”现象；在水平拐点影响下，注水管柱具有严重螺旋弯曲效应，通过提升、释放和旋转解封的注入管柱，其解封力很难传递到封隔器上，易导致注水管柱“起不出”的状况。
        在水平井测试技术中，因重力及水平拐点的影响，投捞器测试难度大，验封仪不能实现封隔器的验封，井下流量计测得的流量不准确，致使出现“注不清，测不准”的现象。注水管柱卡分时，因水平井斜段、水平段油层积砂及水质结垢等影响，注水管柱的修井作业容易出现困难。因此，如何进行水平井有效分注、准确测试、保证注水管柱的长期安全可靠使用，是水平井分层注水的技术关键，也是需解决的首要问题。
        五、适合水平井注水技术的应用条件
        水平井注水技术在低渗透油田的应用，能大幅提高其开采效率。随着该技术在石油开采中的应用，得到了进一步发展及完善，并在更多的石油开采中得到了应用。但水平井注水技术在油层开采中是否适用，还需综合考虑油层非均质性、油层厚度、储层韵律性等因素。
        1、在非均质油藏开发中的应用。油藏岩石物理性质的差异主要是因油藏中成岩作用、沉积类型、胶结程度的差异引起的，导致形成的油层具有非均质性。
        然而，水平井注水技术的应用条件是储层非均质性低，若油层非均质性高，则水平井注水技术性低，尤其是纵向油层，这将给水平井注水技术带来更大的阻碍。
        2、考虑油层厚度。储层厚度是影响水平井注水采油的关键因素之一。水平井注水量越大，注水效果越好，说明储层越薄，特别是在井网相对稀疏的情况下，水平井注水技术的优势越明显，能在很大程度上提高波及系数；随着储层厚度的增加或井网密度的增大，水平井注水速度将逐渐受到限制，从而水平井注水效果将逐渐下降。通过对薄砂油藏建立的数据模型研究（研究目的是不同油层厚度下水平井和直井的注水驱油效率），发现油层因受重力的影响，底层油藏越来越厚，表明水平井和直井间的距离越来越小。
        3、考虑非渗透夹层。在多油层开发中，会阻碍水平井注水技术的正常发挥，降低垂向驱替效能，甚至无法利用水平井注水技术对部分油藏进行驱替。对于渗透夹层，可采用阶梯式水平井或大斜度井进行注水。
        4、考虑井网与井距。当水平井用于薄油层时，其最大驱替速度相当于线性驱替速度，将生产井与水平注水井相结合，可使注采比提高10倍。当储层厚度较大或井网密度较大时，水平井注水不能等效于线位驱替速度，此时流体处于径向流状态，因此，水平井注水技术的应用条件之一是采用薄井网或薄油层。
        六、水平井注水技术发展趋势
        随着未来水平井注水技术的突破，该技术能进一步降低油田开采成本，进一步提高水平井注水技术的优势。国外大量实践经验表明，水平井注水技术更适合低渗透油层、后期油田、薄油层等油田的开发。这项技术不仅将成为这类油田开发的主要技术支撑，也将成为油田开发技术研究的主要方向。根据水平井注水技术的研究现状，水平井注水技术的研究主要集中在单口水平井开采技术上，然而，国内理论界对整体网井布置及产量计算的研究还比较缺乏，也缺乏相应的理论处理方法来辅助研究。因此，该领域的研究将成为今后水平井注水技术的研究发展方向。
        总之，水平井注水技术的应用，为油气田的开发带来了巨大的技术突破及经济效益，包括提高驱油效率、增加采油量与注入量、降低成本、增加可采储量、提高最终采收率等。国内外越来越多的水平井注水实践表明，水平井注水既能提高波及系数与注水效率，还能提高油气田压力水平及最终采出效果，进而使油气田具有良好的经济效益。
        参考文献：
        [1]张勇.水平井注水工艺技术研究与应用[J].石油钻采工艺，2016（01）.
        [2]李强.水平井注水工艺技术研究与应用[J].工程技术，2016（06）.
        [3]郭隆华.水平井注水工艺技术研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2017（08）.