合理高效地开发低渗透油藏刘江

合理高效地开发低渗透油藏刘江 成人高等教育 目 低渗透油藏合理高效开发的研究分析 学 生 刘 江 指导教师 吴 晋 军 评 阅 人 专 业 石 油 工 程 完成日期 2014年 8月 30 日 低渗透油藏合理高效开发的研究分析 摘 要:低渗透油藏开发难度极大，主要表现在自然产能很低，甚至没有自然产能，不采用增产措施，根本无法投产，更谈不上正常开发。合理高效地开发低渗透油藏需要建立有效驱替压力系统，这是提高低渗透油气田开发的关键问题。 面对这一现状，本文首先研究论述了低渗透油藏在学术上的界定范围、分类以及在我国的分布状况，并介绍了低渗透油藏的地质特征、开发特征以及保证油藏有效开发的注水工艺技术;然后根据注水开发中存在的一系列问题提出了低渗透油藏分层注水开发的可行性，并对目前我国正在应用的分层注水工艺技术进行了介绍;最后本文以长庆油田为例对分层注水工艺技术进行分析并其应用效果。 关键词:低渗透油藏;开发特征;分层注水 The analysis of reasonable and efficient development of low permeability oil reservoirs Abstract: The low permeability reservoir development is extremely difficult, mainly in the natural production capacity is very low, or even no natural capacity, do not use stimulation, simply can not put into production, let alone a normal development. Rational and efficient development of low permeability reservoirs need to establish an effective driving pressure system, which is the key issue to improve the development of low permeability oil and gas fields. Faced with this situation, this paper discusses the study of low permeability reservoirs in the academic definition of the scope, classification and distribution in our country, and describes the geological characteristics of low-permeability reservoirs, development of reservoir characteristics and ensure the effective development of injection technology; then asked a series of questions based on the presence of water in the feasibility of developing low permeability reservoirs stratified water development, and is currently being applied layering of water injection technology were introduced; Finally, in ChangQing Oilfield stratified injection technology as an example to analyze and evaluate its application results. Key words:Low permeability reservoirs;Development features;Stratified water 目 录 1 绪论 ........................................................ 0 1.1 研究的目的及意义 ......................................... 0 1.2 国内外研究现状 ........................................... 0 1.3 研究内容 ................................................. 1 2 低渗透油藏分类及其特征 ....................................... 2 2.1 低渗透油藏的分类 ........................................ 2 2.2 国内低渗透油田分布状况 .................................. 2 2.3 低渗透油藏特征 .......................................... 3 2.3.1 低渗透油藏储层成因及类型 ............................. 3 2.3.2 低渗透油藏主要开发特征 ............................... 3 3 低渗透油藏注水开发技术 ....................................... 4 3.1 简介 .................................................... 4 3.1.1 多数低渗透油田宜采用先期注水方式 ..................... 4 3.1.2 天然能量大的油田可以适当推迟注水 ..................... 4 3.1.3 合理注采比、注水压力的确定和控制 ..................... 5 3.2 水质处理工艺技术 ......................................... 6 ......................................... 6 3.2.1 精细过滤技术 3.2.2 除氧技术 ............................................. 6 3.2.3 杀菌技术 ............................................. 7 3.2.4 全程内防腐技术........................................ 7 3.3 注水井试注技术 ........................................... 7 3.3.1 强排液转注技术........................................ 7 3.3.2 热泡沫混气水洗井试注工艺技术 .......................... 7 3.3.3 不压裂、不排液试注技术 ................................ 8 4 分层注水工艺技术............................................. 9 4.1 简介 ..................................................... 9 4.1.1 分层注水的概念........................................ 9 4.1.2 分层注水的目的........................................ 9 4.1.3 分层注水基本原则 ..................................... 9 4.1.4 分层注水管柱 ........................................ 9 4.2 桥式偏心分层注水工艺技术 ................................ 10 4.2.1 管柱结构及工作原理 ................................... 10 4.2.2 工艺特点 ............................................ 11 4.2.3 小结 ................................................ 11 4.3 锚定补偿式分层注水工艺技术 .............................. 11 4.3.1 管柱结构 ............................................ 11 4.3.2 工作原理 ............................................ 12 4.3.3 小结 ................................................ 13 4.4 分层注水工艺新技术 ...................................... 13 4.4.1 新型偏心分层注水工艺管柱 ............................. 13 4.4.2 机械分层防砂分层注水新技术 ........................... 14 4.4.3 防聚合物返吐分层注水新技术 ........................... 15 5 高效开发低渗透油田实例分析 .................................. 18 5.1 开发现状 ................................................ 18 5.2 分层注水工艺 ............................................ 19 5.2.1 分层注水现状 ....................................... 19 5.2.2 分注工艺技术应用分析 ................................ 20 5.3 分层注水技术应用实例 .................................... 21 5.3.1 长6油藏采用分层注水的必要性 ........................ 21 5.3.2 分层注水工艺简介 .................................... 21 5.3.3 分层注水完成情况及效果评价 .......................... 22 5.3.4 小结 ................................................ 25 结 论 ......................................................... 26 参考文献 ...................................................... 27 致 谢 ......................................................... 28 I 西安石油大学成人高等教育毕业(论文) 1 绪论 1.1 研究的目的及意义 低渗透油藏的渗透率很低、油气水赖以流动的通道很微细、孔喉比大、渗流阻力大、液固界面及液液界面的相互作用显著，并导致渗流规律偏离达西定律。这些内在因素反映在油田生产上往往表现为单井日产量小，甚至不采用增产措施就没有自然产能;稳产状况差，产量下降快;注水井吸水能力差，注水压力高，而采油井难以见到注水效果;油田见水后，含水上升快，而采液指数和采油指数急剧下降，对油田稳产造成很大困难。 因此，如何高效地进行低渗透油藏的开发就成为亟待解决的重大问题。油田开发实际上是能量消耗的过程，随着油田的不断开发，地层能量严重不足，这时常常 [1]采用一些人工补充能量的措施来保证油田的高产、稳产。 在我国目前采用的最重要的措施是注水开发方式，为了找到适合低渗透油藏开发的注水开发模式，本文从分层注水的角度去探询适合低渗透油田的注水开发模式并对目前应用的分层注水工艺进行应用分析，以便找到解决目前低渗透油田开发问题的解决，为低渗透油田的高速开发找到一条新路。 1.2 国内外研究现状 国内外大量的研究和实践证明:当前低渗透油田开发中，广泛应用并取得明显经济效益的主要技术是注水保持油藏能量、压裂改造油层和注气等技术，而注水更是其中的关键性环节。注水开发从20世纪40年代兴起，到50年代迅速成为普遍工业油田的一种主导开发方式。 在我国，水的来源广，水驱油效果好，易于流动，因此注水开发成为我国油田开发的主要模式。经调查研究表明，我国超过90,的原油是注水开发获得的。经过我国油田开发的实践，对低渗透油田注水开发已经形成了一系列的理论知识和实践方法:进一步认识了低渗透油田的非达西渗流特征并初步建立了非达西渗流理论;实现了一系列的开发实践，并在各大油田进行了有效开发;已经有了一套适合我国油田注水特点的工艺技术，其中包括了比较完善的分层注水管柱及配套设备。 在国外,注水仍然被认为是保持底层压力，保证油田高产稳产的一条重要途径。在美国，有一半以上的原油被认为是由注水开采出来的，在前苏联87,以上的原油产量是应用注水保持地层压力的方法采出的。在分层注水方面，各国也做了大量的研究。特别是在Saih Bawl Shuaiba油田，20世纪末期就已经有钻多分支井进行注 [4]水并取得成功的先例。 0 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 1.3 研究内容 本文首先论述了低渗透油藏的上限、以渗透率和粘度为依据对它进行了分类，并介绍了低渗透油田在我国的分布情况;其次本文阐述了低渗透油藏的地质特征和开发特征以及开发中存在的一些问题;再次本文介绍了现在低渗透油藏普遍使用的注水工艺技术，包括水质处理技术、试注技术以及合理注采比的确定原则;最后本文对我国油田普遍应用的分层注水工艺进行了介绍并以长庆油田为例对注水工艺技术及其应用的是效果进行了评价。 1 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 2 低渗透油藏分类及其特征 2.1 低渗透油藏的分类 低渗透油田是一个相对的概念，世界各国的划分和界限因不同国家、不同时期的资源状况和技术经济条件不同而各异。目前，对低渗透油田的划分有两种:一种是按渗透率大小来划分;另一种是按流度的大小来划分。 目前通常把低渗透油田渗透率的上限定为50mD,并按其大小分为三类: 表2-1 分类表 分类 渗透率大小(mD) 级别 I 50,10 低渗透油藏 II 10,1 特低渗透油藏 III 1,0.1 超低渗透油藏 I类储层是低渗透油层，其特点接近于正常储层。地层条件下含水饱和度为25%,50%,测井油水层解释效果好。这类储层一般具有工业性自然产能，其开采方式及最终采收率与常规储层相似，但在钻井和完井中极易造成污染，需采取相应的油层保护措施。 II类储层是特低渗透油层，是典型的低渗透储层。含水饱和度为30%,70%，部分为低电阻油层，测井解释难度较大。这类储层自然产能一般达不到工业性标准，需压裂投产。 III类储层是超低渗透油层，属于致密低渗透储层。由于孔喉半径很小，因而油气很难进入，含水饱和度多大于50%。这类储层已接近有效储层的下限，几乎没 [8]有自然产能，需进行大型压裂改造才能投产，在经济上获得效益。 由于低渗透油藏的开发不仅与渗透率有关，还与流体的粘度有关。因此，低渗透油田也可以按流度的大小分为三类:流度介于30,50mD/(mPa?s)的低渗透储层是低渗透油层;流度介于1,30mD/(mPa?s)的低渗透储层是特低渗透油层;流度小于1mD/(mPa?s)的低渗透储层是超低渗透油层。 2.2 国内低渗透油田分布状况 低渗透油田广泛分布于我国各个油区。全国陆地发现并探明的低渗透油田共285个，储量约40×10^8t，广泛分布于全国勘探开发的21个油区，虽然各油区分布状况不同差别较大，但每个油区均有广泛分布。 21个油区中低渗透储层地质储量在1×10^8t以上的有11个油区，占一半以上。低渗透储层地质储量最多的是新疆，达6×10^8t以上，其余依次为大庆、胜利、 2 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) [2]吉林、辽河、大港、长庆、吐哈等油田,可见低渗透油层的储量是非常大的。 2.3 低渗透油藏特征 2.3.1 低渗透油藏储层成因及类型 从储层的成因上看，低渗透储层的形成与沉积作用、成岩作用和构造作用密切相关。根据不同地质因素在储层形成过程中控制作用的大小，可将低渗透砂岩储层分为原生低渗透储层，次生低渗透储层和裂缝性低渗透储层三类。 ?原生低渗透储层:这类储层主要受沉积作用控制;形成的原因在于沉积物粒度细、泥质含量高和分选差;以沉积作用形成的原生孔为主;成岩作用产生的次生孔所占比例很少。储层一般埋藏较浅。岩石脆性较低，裂缝相对不发育。 ?次生低渗透储层:次生低渗透储层主要受成岩作用控制。这类储层原来是常规储层，但由于机械压实作用，自生矿物充填，胶结作用及石英次生大大降低了孔隙度和渗透率，原生孔隙残留很少，形成致密储层(有时为非储层)。后由于有机质去羧基作用产生的酸性水使碳酸盐.、沸石、长石等矿物溶蚀，产生次生孔隙，使其增加孔隙度和渗透率，形成低渗透储层。 ?裂缝性低渗透储层:次生低渗透储层，岩石致密程度相应增加，脆性更大，在构 [3]。造运动产生的外力作用下，易发育裂缝，形成裂缝性低渗透储层 2.3.2 低渗透油藏主要开发特征 ?天然能量小、自然产能和一次采收率低:油井自然产能低，压裂改造后才具有工业开采价值;油田天然能量低，产量和压力下降很快，一次采收率低:低渗透油田一般边底水都不活跃，且储层渗流阻力大，依靠天然能量开发，油田投产后，油井产量迅速递减，地层压力大幅度下降，一次采收率低。 ?注水井吸水能力低，地层和注水压力上升快:许多低渗透油田注水开发中都存在一个突出的矛盾，就是注水井吸水能力低，启动压力和注水压力高，而且随着注水时间的延长，矛盾加剧，甚至发展到注不进水的地步。 ?油井见注水效果差，低压低产现象严重:由于低渗透储层渗流阻力大，能量消耗快，所以油井见效时间比较晚。压力、产量变化比较平缓，不如中高渗透油层敏感和明显。有些低渗透油田由于储层性质太差，非均质又比较严重，虽然注水时间长，但油井见效率仍然很低， 因而低压、低产现象普遍且严重。 ?见水后产量大幅度下降，稳产难度大:为了保持低渗油田产量的稳定，油井见水后应该逐步加大生产压差，提高排液量，但低渗透油田由于渗流阻力大，能量消耗多，地层压力和流动压力都很低，继续加大生产压差的潜力很小，因而油井见水后， [4]产液量和产油量都大幅度下降，要保持全油田稳产难度很大。 3 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 3 低渗透油藏注水开发技术 低渗透油藏储层由于孔隙度和渗透率都很低，吸水能力差，注水难度大，还容易被污染堵塞，因此必须要有一套适应低渗透油田注水开发特点的注水工艺技术，才能实现早注水，注够水，注好水，以提高油田注水开发效果。 我国大庆、大港、中原、长庆和土哈等油田，在对低渗透层注水方面做了大量 [5]的分析研究和攻关试验工作，形成了完善配套的低渗透油田注水工艺技术。 3.1 简介 据对全国15个低渗透油田计算，平均弹性采收率为3.25%，溶解气驱采收率为13.9%，依靠天然能量开采总采收率为17.1%。而水驱开发最终采收率可达26.9%，注水保持开发，比依靠天然能量枯竭式开发采收率增加近10个百分点。无论从原油资源合理利用看，还是从经济效益看，对低渗透油田采取人工注水保持压力的开 [6]发方式都是必要的。 3.1.1 多数低渗透油田宜采用先期注水方式 ?地层压力降低会造成严重不利影响 大量生产实践表明，低渗透油田投产后，如果能量补充不及时，地层压力会大幅下降，油井产量迅速递减，采油指数严重缩小，年递减率可达25%-45%，采出1% -4MPa，以后即使地层压力上升，油井产量和采油指数也的地质储量地层压力下降3 难以恢复。 低渗透油田储层压力敏感性强，即当孔隙压力下降后，储层孔隙度特别是渗透率急剧减小，而孔隙压力上升时，其值恢复很少。如渗透率可降低70%-80%，而恢复值不到20%-30%。这就是低渗透油田油井产量下降，难以恢复的原因。 从生产实践到理论研究，对低渗透油田要保持初期的生产能力和较好的开发效果，最好不要让地层压力下降，为此应采用先期注水的开发方式。 ?实例—安塞油田2001年超前注水开发试验实施效果显著 安塞油田2001年计划实施超前注水井组15个，其中王窑区8个，杏河区7个，目前注水井已投注14口，油井试油35口，平均单井试油日产量32.5t/d，比邻区高19.8t/d。油井投产七口，平均单井投产初期日产量9t/d，比邻区高出3.8t/d， [7]效果显著。 因此我们认为:先期注水可以保持较高压力水平和生产能力，对多数(除异常高压)低—特低渗透油田，采用先期注水方式比较主动有利的。 3.1.2 天然能量大的油田可以适当推迟注水 在合适的井网部署下，低渗透油田注水也可以见到较好的效果，压力产量稳定回升，特别在污水和低含水采油期比较主动。因而天然能量较小的油田一般采用早 4 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 期注水保持压力的开发方式。 但低渗透油田油井见水后产液指数大幅度下降，最多可下降50%-60%，即使采取加大生产压差的措施，也难以弥补因产液指数下降所造成的液量损失。因而油井随着含水率的不断上升，产油量则急剧递减，导致低渗透油田低产低效的现象十分 [9]普遍和严重。 为了解决这个矛盾，改善低渗透油田的开发效果，作外，对天然能量大的油可适当推迟注水时间，尽量增加无水和低含水期的原油采收率。 3.1.3 合理注采比、注水压力的确定和控制 注水开发油田为了保持一定的地层压力，都要研究确定合理的注采比。但合理注采比的确定比较复杂，目前尚无严格的计算方法，这里仅做简单讨论。 注采比与地层压力的关系不仅仅只是表现在注采比绝对值大小上，还与绝对注入量和采出量、油层性质和流体性质等因素都有密切关系。因此，仅仅研究注采比与油井地层压力关系，其反应是不规律的，只能有大致的趋势和界限。 从物质平衡原理和流体动力学基本规律分析，油田从投产投注开始，注采比与地层压力存在以下的关系规律: 注采比可以提高到2.0左右。但对于裂缝性低渗透油田则要特别注意，要严格控制注水压力不超过地层当注采比小于1时，油井地层压力一直连续下降，随着时间的延长下降速度减缓。注水井地层压力有所上升，然后逐渐下降。 注采比等于1时，油井地层压力也要逐渐下降，低于原始地层压力，油水井地层压力逐渐上升，高于原始地层压力，到一定时间后，两者趋于稳定。 注采比大于1时，油井地层压力开始略有下降，以后逐渐上升高于原始地层压 [15]力，注水井地层压力则逐渐上升。 从油田实际开发动态观察分析看出，一般油层渗透率高的油田，油层压力对注采比的反应比较灵敏，关系比较规律，和理论计算比较接近。低渗透油田情况则大不一样，地层压力对注采比的反应很缓慢，而且关系规律也较差。 高渗透油田如大庆的萨北地区，注采比的高低与油井地层压力的升降变化关系比较明显，大体上年注采比接近1时，油井地层压力基本稳定。 低渗透油田情况比较复杂，年注采比一般要提高到1甚至2以上，地层压力才能稳定回升。但对于裂缝性砂岩油田要特别注意，注采比不能过高，以免由于注水 [10]压力过高，注水强度过大，而造成油井暴性水淹，反而降低油田开发效果。 例如非裂缝性、特低渗透的大港马西深层油藏，1981年开始注水，至1985年注采比都在1.0以下，地层压力大幅度下降，由原始的56.64MPa，降为35.8MPa。1986年注采比提高到1.0以上，1990年提高到2.0，1991—1992年最高达3.0，累计注采比也达到1.0，地层压力也只能保持稳定程度，仍然低于原始地层压力，但油田开发状况还比较正常。 5 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 裂缝性、特低渗透的新立油田注采比提高后问题比较严重。为了恢复地层压力和增加液量，新立油田1989—1992年期间注采比提高到2.0—3.0，累计注采比达到1.5以上，地层压力虽有所恢复(从1987年的7.59MPa上升到1993年上半年的9.35MPa)，但由于注入压力太高，超过油层破裂压力，致使泥岩段大量吸水，套管严重损坏油井含水上升加剧。据1992年油田动态分析，1991年见水的111口油井，1991年12月含水率为57.3%，1992年新见水的32口油井，年底含水就达到 [11]35.6%。注水井共发现套变井85口，占总注水井数的72%。 大庆朝阳沟和榆树林等低渗透油田，为了恢复地层压力，降低产量递减幅度，曾把注采比提高到3—4甚至4—5以上，也都发生套管严重损坏的现象。 从上述分析对比可以看出，对于低渗透油田为了恢复地层压力，提高油井产量，注水压力和注采比可以适当提高，可以在油层微破裂情况下注水，裂缝张开和延伸压力，以防止产生套管损坏和油井暴性水淹等问题。 3.2 水质处理工艺技术 低渗透储层孔喉细小，多在1-2µm以下，极易受到堵塞伤害，因而对注入水质要求特别严格:注入水质合格与否是低渗透油田注水成败的关键。 原中华人民共和国能源部颁发的低渗透油层注入水的主要标准是:悬浮物含量不大于1mg/L;固体颗粒直径小于2µm;腐生菌不大于102个/L;硫酸盐还原菌小于102个/L;膜滤系数不小于20;总含铁量小于0.5mg/L;溶解氧含量不大于0.5mg/L;平均腐蚀率不大于0.076mm/a;游离二氧化碳含量不大于10mg/L;硫化物(二价硫)含量不大于10mg/L;含油量不大于5mg/L。 按照上述标准各油田对水质处理主要应用以下技术: 3.2.1 精细过滤技术 根据水源水质和具体情况，选用精细过滤器类型和级别。 目前国内最多采用三级精细过滤，如吐哈油田采用国内先进的两级PE微孔线路过滤器，第一级为120目PE滤心，第二级为160目PE滤心。两级精细过滤后，固体颗粒直径小于2µm，机械杂质含量控制在0.5mg/L以内，并能返冲洗再生。有的油田还在井口装一级精细过滤器，达到三级精细过滤。 3.2.2 除氧技术 据国外研究经验介绍，氧对水质影响最大，要十分重视除氧工作。除氧技术有真空脱氧、化学脱氧、注水系统氮气密闭隔氧和大罐密闭隔氧等。 吐哈油田除氧工作比较完善彻底。联合站内建立真空脱氧装置，采用二级真空脱氧。一级用真空泵，抽真空度达33mmHg;二级用大气喷射器，抽真空度达 0.5mg/L。然后再投加19mmHg。经真空脱氧后水中氧含量由5mg/L以上降到0.4, 化学除氧剂(Na2SO4+CSO4)使注入水中的溶解氧含量低于0.05mg/L，达到标准。 6 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 3.2.3 杀菌技术 细菌能够造成注入管线、设备的腐蚀和油层的堵塞，对油田注水系统造成危害的细菌主要有硫酸还原菌、腐生菌和铁细菌，它们既是堵塞源也是腐蚀源，会造成严重效果，需要认真处理。 杀菌处理一般是定期投入化学杀菌剂，常用杀菌剂有甲醛、氯氧、过氧乙酸和季胺盐类(如1227M洁尔灭)等。 3.2.4 全程内防腐技术 从供水管线、水罐、注水泵、注水管线直到井下管柱和工具，都需要进行防腐处理。 大庆油田针对外围地区低渗透油田大小不一和对注水量及水质要求不同的特点，分别采用三种不同水质处理技术，从而实现了投资少，效果好的目的。 对日注水量在200m^3以下的小油田，采用短流程密闭水质处理技术，其流程是:水源井来水—锰砂除铁—低压精细过滤器—高压注水泵—井口高压精细过滤器—进入注水井。 对日注量在200—1000m^3油田，采用密闭水质处理技术，其流程是:水源井来水—锰砂除铁—清水罐隔氧—低压精细过滤器—高压注水泵—井口高压精细过滤器—进入注水井。 对日注量在1000m^3以上的油田，采用开式水质处理技术，其流程是:水源井来水—缓冲水罐—加药除悬浮物—控制加入微量空气—锰砂除铁—加药除氧杀菌—石英砂过滤清除悬浮物—加药除氧杀菌—清水罐(隔氧)—高压注水泵—井口高压精细过滤器—进入注水井。 3.3 注水井试注技术 近的油层清洗干净，并采取相应措施，使注水井能够正常注水并符合配注要求。注水井正式注水前一般都要试注。所谓试注就是注水井完成之后，在正式投入注水之前，进行试验性注水。 3.3.1 强排液转注技术 一般低渗透油田注水井在投注之前都要经过短期排液，通过采取深抽强排措施，在短时间内尽可能地排出油层内的堵塞物。对吸水能力特别差的井、层还可能通过压裂改造，为顺利投注和提高低渗透层的吸水能力创造条件。排液井采用螺杆泵比较优越，其一次性投资比有杆泵可降低50%-60%。 3.3.2 热泡沫混气水洗井试注工艺技术 用泵车向井内挤入发泡剂和热水，按一定比例配制成泡沫洗井液(密度和粘度可调)，同时用压风机混气进行循环洗井。泡沫洗井液的作用一是降低井筒流体密度，使液柱压力低于地层静压，有利于油层堵塞物的排出;二是泡沫液粘度高，悬 7 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 浮力强，有利于将排出物携带到地面;三是发泡剂是一种表面活性剂，与热水混合有利于改善近井地带岩石表面性质，清除死油和石蜡等堵塞物。 大庆外围龙虎泡油田通过对注水井采取了深强排、刮蜡热洗和混气水热泡沫洗井，洗井注活性剂，再用水泥车高压挤水圈，然后转入正常注水，使注水的吸水能力明显高于冷洗冷注的吸水能力。 3.3.3 不压裂、不排液试注技术 具有能保证注水井正常投注、节约压裂和排液费用的优点。不压裂、不排液试注技术的基本程序是: 1)射孔前彻底洗井，最后在井筒内留500m左右的活性水液柱，造成负压射孔的条件; 2)采用高强度深穿透射孔弹(如YD—89、102等)射孔; 3)短期抽吸(2d左右)，清除井底附近污物，如果发现油层有堵塞现象，可进行小型酸化处理解堵。 4)用热泡沫或混气水洗井，溶解和清除井眼附近地带的堵塞物质，起到助排和洗涤作用。 5)挤入一定数量活性水，在活性水中加入粘土稳定剂(如BCS-851低分子长效粘土稳定剂)和防垢剂。 长庆安塞油田和大庆榆树油田采用这项技术后，都取得了比较好的效果。据安塞油田114口不压裂投注井统计，井口注入压力与相邻压裂投注井接近，但吸水厚度比增加14%，另外还节省水力压裂费用5-6万元/井。如下表 表3-1 安塞油田不同投注方式吸水状况表 投注方统计井平均吸射孔数 有效厚度 吸水均式 数 水厚度 匀所占吸水厚总厚度 所占比吸水厚总厚度 所占比 度 例 度 例 比例 不压裂 114 17.9 11.0 13.5 82.0 12.0 16.0 75.2 71.4 压裂 70 14.0 7.96 11.88 68.1 9.24 15.02 61.5 34.3 8 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 4 分层注水工艺技术 分层注水是在进行非均质多油层开采中，为加强中、低渗透层，并控制高渗透层注水,按配注要求,在注水井中实现分层控制注入的注水方式，现已成为解决油田开发过程中层间矛盾，维持油田长期稳产、高产，提高采收率的重要手段。 4.1 简介 4.1.1 分层注水的概念 指在注水井中下入封隔器，把差异较大的油层分隔开，再用配水器进行分层配水，使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油层注水量得到加强，使各类油层都能发挥作用。 4.1.2 分层注水的目的 当注水开发多油层非均质的油层时，由于油层渗透率在纵向上和平面上的非均一性，注入水就沿着高渗透层或高渗透区穿流。而中低渗透层或渗透区吸水很少，从而引起一系列矛盾即层间矛盾、平面矛盾、层内矛盾。 为解决这一矛盾，调整油层平面上注入水分布不均匀的状况，以控制油井含水上升和油田综合含水率的上升速度，有利于提高储层动用程度和油田的最终采收率。 4.1.3 分层注水基本原则 ?为便于测试、计量和日常管理，一般只对全井日配注水量大于20m^3的井进行分层配注，单层日配注量不低于10m^3。 ?在划分主力与非主力油层的基础上，将主力与非主力油层大段卡开进行分注;主力层段内部，对小层间差异大的再细分单卡，分小层进行配注。 ?分层配水时对油水同层段或产水层段控制注水，在油层段加强注水，特别是射开未划砂岩较多的层段要尽可能加强注水，使油井尽早受效。 ?油井见水后，对见水层段要适当控制注水，对连通差、吸水能力低的层段加强注水。 4.1.4 分层注水管柱 为了解决层间矛盾，调整油层平面上注入水分布不均匀的状况，以控制油井含水上升和油田综合含水率的上升速度，提高油田的开发效果，需进行分层注水。 分层注水的工艺方法比较多，如油、套管分层注水，单管分层注水，多管分层注水等。单管配水器多层段配水的方式，是指井中只下一根管柱，利用封隔器将整个注水井段封隔成几个互不相通的层段，每个层段都装有配水器。注入水从油管入井，由每个层段上配水器上的水嘴控制水量，注入到各层段的地层中。 9 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 单管分层注水管柱，按配水器结构可分为固定配水管柱、活动配水管柱和偏心配水管柱。其中，由于固定配水管柱不便于调配水量，因此已不再使用，而偏心配水管柱可比活动配水管柱进行更多级的分层注水，且具有测试起下工作量小和测试 [12]效率高等优点，因而得到广泛应用。 4.2 桥式偏心分层注水工艺技术 4.2.1 管柱结构及工作原理 ?管柱结构 桥式偏心分层注水管柱结构如图4-1所示。 图4-1 桥式偏心分层注水工艺管柱 注:1，3—可洗井封隔器 2，4—桥式偏心配水器 5—底部球座 工艺过程如下:a.关井降压至压力平稳后，起出原井管柱。B.下入刮削通井管柱。C.起出刮削通井管柱后，下验窜管柱验窜，验窜压力9—12—9 Mpa，各稳压10 min，观察套压变化，然后上提管柱至射孔井段以上，验证封隔器密封情况。D.起出验窜管柱，下入桥式偏心分层注水管柱，要求磁性定位校深，核实封隔器卡点是否正确。E.坐封封隔器，要求从油管憋压15 Mpa，稳压5 min，反复3次，后压力升至18 Mpa，稳压5min，观察套压变化。F.按要求进行分层流量调配。 ?工作原理:桥式偏心分层注水工艺原理见图4-2。配水器主体上有?20 mm偏孔，用以坐入堵塞器。堵塞器在进、出液孔之间装有水嘴。偏孔内壁出液孔与工作筒中心?46 mm主通道相通，当测试密封段坐到位后，恰好对准测试密封段2组皮碗之间的中心管进液孔，因此可测得本层的单层参数。同时，由于?46 mm主通道周围布有桥式通道(图4-3)，使得本层段在进行流量或压力测试时，其它层段依然可以通过桥式通道正常注水，不改变其它层段工作状态，最大限度地减小了各层 10 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 间的层间干扰，从而有效地提高了分层流量调配效率及分层测压效率。 图4-2 桥式偏心工艺原理 图4-3 桥式偏心结构原理 注:1，4—封隔器 2—桥式偏心配水器 5—堵塞器 4.2.2 工艺特点 桥式偏心分层注水工艺有以下的特点: 1)可实现7层以内的分层注水。 2)桥式偏心结构，在偏心主体上采用桥式通道，使本层段测试时不影响其它层段的正常注入。可以在实际注入情况下直接测取分层流量，测试仪器采用双卡测单层，避免了递减法流量测试的误差，可以提高测试准确性。 3)分层压力测试不用投捞堵塞器，在主通道内下入测试仪器即可直接测试分层压力。 4)桥式偏心分层注水及配套测试技术是原有偏心测试技术的继承和发展;最大程度保留了与原有偏心测试技术的兼容性，可以满足磁性定位测试、验封、测压、分层流量测试、同位素吸水剖面测试等测试要求，易于大面积推广应用。 4.2.3 小结 ?桥式偏心配水工艺管柱结构分层清楚，封隔器密封可靠，从测试数据看，分层注水有效率达100,，实现了预期的目标。 ?可在注入情况下直接测取分层流量，测试仪器采用双卡测单层，避免了递减法流量测试的误差及层问干扰，提高了测试准确性和测试效率。 ?适用范围:分注层段7层以内，井斜<30?，单层注水量>5 m3,d。 4.3 锚定补偿式分层注水工艺技术 4.3.1 管柱结构 锚定补偿式分层注水管柱结构见图4-4。根据现场实际情况，这种分层注水管 11 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 柱分为有套营保护和无套管保护两种形式，有套管保护的营柱结构就是在无套营保护的管柱的最上一级配水器和水力锚之间加上一级保护套管封隔器。其中补偿器、水力锚和支撑卡瓦三种工具组成管柱的锚定补偿机构，有效减小了因注水工作状态改变时温度效应和压力效应引起的管柱蠕动，使封隔器的工作条件优化，密封压力提高，从而延长封隔器及注水管柱的工作寿命。 a.有套管保护封隔器管柱 b.无套管保护封隔器管柱 图4-4(a,b)锚定补偿式分层注水管柱图 l一补偿器;2一水力锚;3，5一Y341封隔器;4，7— ZJK配水器; 6 支撑卡瓦;8一洗井阀;9一筛管:10一丝堵 4.3.2 工作原理 ?封隔器坐封 :从油管内打入高压液体水力锚和支撑卡瓦在液压作用下撑开，整个注水管柱被下端的支撑卡瓦和上部的水力锚支撑锚定，各级Y341封隔器在液压作用下完成坐封和锁紧。ZJK配水器的活塞在液压作用下进入短轨道上死点，坐封后，油管泄压，ZJK配水器的活塞在弹簧力作用下沿轨道换向。 ?注水:水力锚在液压作用下张开，锚定管柱，同时ZJK配水器的活塞在注水压力下沿长轨道上移，打开注水通道，顺利实现注水。补偿器处于自由伸缩状态，能够补偿管柱蠕动引起的长度变化，保证封隔器位置固定不动，并改善其受力条件，从而提高封隔器的工作寿命。 ?反洗井:从油套环空注入洗井液，在液压作用下，Y341封隔器的反洗通道被打开，注入水沿通道，经底部筛管和底球从油管中返出，达到洗井目的。 ?测试、调配 :从油管内下入测试仪器，即可进行逐级测试。调配时，下入 12 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 打捞工具将原配水芯子捞出，重新投入所需配水芯子即可。 ?解封:管柱需要解封时，油管泄压后直接上提管柱，释放封隔器内部的锁紧 [13]机构，管柱即可解封，并从井下顺利起出。 4.3.3 小结 锚定补偿式分层注水管柱采用了补偿温度和压力效应下管柱长度伸缩的补偿器及配套的水力锚和卡瓦，改善了管柱的受力条件，具备了延长注水管柱寿命的基本条件，是目前比较先进的分层注水管柱，可以推广应用。 4.4 分层注水工艺新技术 4.4.1 新型偏心分层注水工艺管柱 ? 组成:该管柱主要由定压开启恒流量偏心配水器、自验封封隔器、撞击筒、单流阀等工具组成(见图4-5)。 图4-5 管柱结构示意图 ? 工艺特点 该工艺具有以下特点: 1)主要用于井径为121,127mm井的多级细分注水。 2)不需要投捞死嘴，即可保证坐封封隔器。 3)各小层的水嘴一次性随管柱入井，不需反复投捞即可在3,35Mpa波动压差下，实现10、15、20„300m^3的恒流量配注，达到地质配注要求，大大减少了投捞次数，减轻了工作强度。 4)多级分注时封隔器能自行验证其密封性。 5)注水量测试方便，有效期1年以上。 ?结论 该工艺使用免投死嘴偏心配水器，达到不投捞死嘴使封隔器坐封的目的;使用恒流量堵塞器，实现水嘴一次随管柱下井，不需要投捞调配水嘴即可达到配注量; 13 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 使用自验封封隔器，确保修井管柱多级封隔器密封可靠。 4.4.2 机械分层防砂分层注水新技术 ?管柱结构:新型管柱由防砂管柱和注水管柱组成。防砂管柱分为内、外管柱，两者通过Y445悬挂丢手封隔器连接成一体。外层管柱结构见图4-6。Y445悬挂丢手封隔器用来悬挂管柱;Y341分层防砂封隔器用于分层;锚定工具用于支撑管柱;滤砂管用于防止地层砂进入“内井筒”;安全接头用于后期作业防砂管柱的顺利起出。内层管柱用于将外层防砂管柱的各级封隔器坐封，结构见图4-7。 图4-6 防砂管柱外管结构 图4-7 防砂管柱内管结构 注:外管结构部件 l--Y4(45悬挂丢手封隔器;2--安全接头;3，5，7，9--滤砂管; 4，6--Y341分层防砂封隔器; 8—锚定工具;l0一丝堵 注:内管结构部件 l—Y445悬挂丢手封隔器内部延伸管;2，4，5，7—分层防砂封隔器坐封工具; 3，6—筛管;8(9一锚定工具的坐封工具;10一定压阀 注水工艺管柱结构见图4-8。井下安全阀用于紧急情况下实现快速关井;Y241可洗井封隔器用来保护油层以上套管，锚定注水管柱和洗井时提供洗井通道;Y341可洗井封隔器用来有效分割注水层段和洗井时提供洗井通道。 14 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 图4-8 分层注水管柱结构 注:l—井下安全阀;2,Y24l可洗井封隔器;3—402配水器;4，6一Y34l可洗井封隔器; 5—403配水器:7-404配水器;8一单流阀和筛管;9一导向头 ?工作原理 1)防砂:滤砂管阻挡地层砂进入防砂管内，注入水经滤砂管注入地层，当杂质堵塞滤砂管时，可通过反洗井将滤砂管内壁的杂质冲出，改善滤砂管的渗透性。 2)注水:正常注水时(图4-8)，总注水量Q1在402配水器上端分为两部分，一部分水流量Q2 经402配水器注水芯子上的水嘴注入层1，另一部分水流量Q3沿402配水器下行;水流量Q3在403配水器的上端又分为两部分，水流量Q4经403配水器注水芯子上的水嘴注入层2，水流量Q5，经404配水器注入层3。 3)洗井(图4-8):各级配水器在弹簧作用下关闭，洗井液从套管注入，推开Y241封隔器的洗井阀经封隔器沿防砂管内腔与注水管柱间的环空下行，推开Y341可洗井封隔器的洗井阀，从注水管柱底部单流阀进入油管，直至井口，完成一个循环。 4)测试调配(图4-8):测试时，利用钢丝绞车带下存储式井下流量计，下至402配水器以上位置，测得总注入量Q1 ，然后下到402配水器和403配水器之间，测得注入量Q3 ，然后再下到403配水器和404配水器之间，测得注入量Q5，。计算上部地层注入量Q 上= Q1 —Q3，中间地层注入量Q中= Q3一Q5，下部地层注入量Q下=Q5。测试结束后起出流量计便可正常注水。调配时，再次利用钢丝绞车带下相应的芯子的打捞工具将芯子捞出进行水嘴的更换。 4.4.3 防聚合物返吐分层注水新技术 ?管柱结构:防聚合物返吐分层注水管柱(图4-9)与一般分层注水管柱的不同之处在于采用了单流偏心配水器和底部球座。将普通KPX—ll5偏心配水器主体加装锥阀改装成单流偏心注水器(图4-10)，保证返吐出来的聚合物不能进入偏心配水 15 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 器，防止偏心配水器堵塞。将普通洗井阀上部加装一个弹簧改为防返吐底部球座(图3-11)，保证洗井时对地层有一定压力，避免地层返吐聚合物。 图4-9 一级二段分层注水管柱 注:l- 单流偏心配水器Pl;2一HNY34lc—ll4封隔器;3一单流偏心配水器P2; 4一减震筒;5- 防返吐底部球座;6一筛管;7一丝堵 HNY341 C— ll4封隔器采用液压坐封，上提管柱解封。与普通Y341一ll4封隔器不同:解封时封隔器中心管上移， 中心管上的凸台内斜面碰到锁套的外斜面，使锁套沿径向收缩，与外套上的倒刺脱开，实现解封。 图4-10 单流偏心配水器装配图 注:l一上接头;2一O形胶圈;3-~连接套;4一导向笔尖;5一螺栓;6一堵塞器; 7一偏心主体;8一配水嘴;9一堵塞器滤网;IO一下连接套;11一工作筒滤网; 12一下接头;13一定位销;14一压板;15一弹簧;16一锥阀;17一沉头螺钉 图4-11 防返吐底部球座 注:l一工作筒;2一挡环;3一定压弹簧;4一阀球;5-底部球座 ?工作原理:正注水时，来水从油管进入单流偏心配水器中心孔，经工作筒滤网过滤后由偏孔中的堵塞器滤网和配水嘴到达堵塞器的出液孔，在高压作用下通过单流配水器内的锥阀压缩弹簧，此时锥阀与锥孔之间产生间隙，注水通道打开，开 16 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 始注水。停井、反洗井时，油管内压力降低，压缩弹簧在套压作用下复位，锥阀关闭，洗井液或地层返出物无法通过锥阀进入堵塞器，不会造成聚合物堵塞偏心或管 [14]柱。反洗井时，洗井液需要顶开防返吐底部球上的定压弹簧，才能进入油管。 17 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 5 高效开发低渗透油田实例分析 以长庆油田几十年的成功典型为例来具体分析鄂尔多斯盆地低渗透油层的一 [12]些合理高效的开发情况。 5.1 开发现状 ?油层物性差，注水开发需要克服一定的启动压力 根据研究成果，低渗油田一般呈非达西渗流特征，即存在启动压力梯度。油田室内试验、矿场测试资料均证实长6储层具有一定的启动压力梯度。 由于油层孔喉细微、物性差，渗流阻力大，因而所需的驱替压力梯度大。根据现场生产动态及测压资料计算，即使天然微裂缝不发育的井区，驱替压力梯度也较大;对于储层物性更差、天然微裂缝发育的井区，驱替压力梯度更大。 因此，尽管位于砂体轴向或裂缝线上的油井在注水3,6个月后即可见效，但油井受效不均衡，部分井见效缓慢。如安塞油田王窑区，注水开发已十多年，中西部见效程度86%以上，油井见效后产量增加2t/d左右;而东部见效程度仅43%，单井日增油不到0.5t/d，部分油井仍处于低压低产状态。地层压力平面分布差异也较大，特别是裂缝主向与侧向地层压力相差2.6,7.2MPa，见效井与未见效井地层压力相差3,11MPa。压力分布的不均衡，更易导致注入水突进，降低波及系数。 图5-1 长庆油田注水启动压力与渗透率关系图 ?见水后采液指数、采油指数下降 由于油水相对渗透率曲线呈现出随含水饱和度增加，油相渗透率急剧下降，水相渗透率缓慢上升，最终导致了随含水上升，采液、采油指数下降。根据矿场实际资料统计，安塞油田王窑区综合含水由29.0%上升到45.0%时，采液指数由0.88m3/(d?MPa)降为0.49m3/(d?MPa)，采油指数由0.69t/(d?MPa)下降为 18 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 0.28t/(d?MPa)。采液指数、采油指数的下降增大了油田中后期的稳产的难度。 图5-2 安塞油田王窑区历年采液指数与含水率的关系 ?天然微裂缝的存在，增加了注水开发的难度 由于油层中天然微裂缝较发育，在地层条件下呈闭合状态，但油层经压裂改造、 注水开发后，局部井区裂缝开启，造成平面矛盾及层内矛盾较为突出。 在这类井区，注水井吸水指示曲线一般出现拐点，吸水指数剧增或吸水指示曲线为一平缓的直线，吸水指数很大，个别井吸水剖面上反映出尖峰状吸水。因此，裂缝线上的采油井表现为见效快、见水快，水线推进速度0.43m/d-4.35m/d，个别井2个月就暴性水淹，而裂缝不发育的层段，水驱动用程度极差;而裂缝侧向的油井见效缓慢，甚至长期不见效，加剧了注水开发的平面矛盾。 ?井网部署难度大 特低渗透储层物性差，存在较大的启动压力梯度，导致开采过程中渗流阻力大，建立有效的驱替压力系统要求井距较小，井网密度大;而低丰度、低产、低效益又要求经济合理的井距比较大。因此，低储量丰度、较差的渗流条件与经济合理井网密度矛盾突出，方案部署中井网系统要实现有效地控制和动用储量并满足注水开发采油速度、采收率和经济合理等要求，井网部署难度大。 5.2 分层注水工艺 5.2.1 分层注水现状 针对部分区域多油层，隔层厚，笼统注水无法实现油藏精细注水的要求，为提高多油层区块水驱动用程度，改善开发效果，2004年以杏河区为主，实施井下分层 19 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 注水13口井，分层测试11口，基本达到要求的9口。 杏河区实施井下分注8口，老区6口，新区2口。已进行分层测试的有7口，基本达到要求的有6口:杏4-9、杏2-4、杏21-4、杏17-7、杏56-30、杏54-30，分层测试未达到要求的杏6-2单层吸水，杏2-9因注不够没有测试。 细分层系注水是多油层开发的老油田下步稳产挖潜的方向，下步要将提高分层配注的合格率及解决座封不严的问题作为重点，从而实现地质目的。 预计效果:注水井采取分层注水后，将充分发挥多油层潜力，同时使部分非主力层具备了补孔增产的潜力。 5.2.2 分注工艺技术应用分析 长庆油田目前在用的分注工艺主要有油套分注工艺和偏心配水分注工艺，随着近年来油田开发中定向井井数的增多，油套分注工艺不能测上层吸水剖面，不能反洗井;偏心配水分注工艺存在的分注有效期短、投捞成功率低等问题。为此，试验应用了目前国内较为先进的同心集成式细分注水工艺、新型偏心分注工艺和空心分 [14]层注水工艺。在这里主要介绍一下空心分层注水工艺。 空心分层注水工艺技术 空心分层注水管柱分为锚定补偿式管柱和悬挂式管柱，悬挂式管柱由 SLM水力锚、Y341-114G封隔器、ZJK配水器、单流阀、筛管和母堵组成，管柱结构见图5—3，锚定补偿式管柱是在悬挂式管柱上增加一套补偿器和一套水力卡瓦。 图5-3 空心分层注水工艺技术管柱 空心分层注水工艺技术的工艺原理: a.坐封:从油管内打入高压液体，Y341封隔器在液压作用下完成坐封并锁紧。同时水力锚在液压作用下撑开，锚定整个注水管柱。坐封完毕后，油管卸压，封隔器处于永久密封状态。同时ZJK配水器的活塞沿轨道换向，进入注水轨道。 b.注水:ZJK配水器的活塞在坐封轨道下完成封隔器的坐封后，在注水压力作 20 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 用下自动进入注水轨道，打开注水通道，实现正常注水。 c.反洗井:从油套环空注入洗井液，洗井液沿Y341封隔器的反洗通道、底部筛管和底部从油管返出，达到洗井的目的。 d.解封:管柱需要解封时，油管泄压，水力锚自动复位，直接下放管柱，即可实现封隔器解封，并顺利起出井下管柱。 空心分层注水工艺技术的有以下工艺特点: 该工艺结构简单，设计合理，性能可靠，现场实施方便，配置了外流式电磁流量计后可独立完成现场施工、测试调配及吸水剖面测试等工作;管拄设计了水力锚，克服了因温度、压力效应下的管拄蠕动、伸缩，改善了管拄受力条件，延长了分注井寿命;ZJK配水器采用了轨道换向机构，可实现封隔器坐封后自动换向直接转入正常注水，减少了投劳死芯子的作业工序;封隔器结合注水管拄的温度效应和压力效应进行了优化设计，并采用了软金属防突机构，有效的提高了封隔器的密封性和工作的可靠性;管拄具有反洗井功能，可不定期进行洗井作业且洗井开关灵活、可靠，同时设计有液力助捞功能，大大增加了投捞成功率;管柱中的所有配套工具均采用了镍磷化学镀防腐措施，提高了工作可靠性和使用寿命。 空心分层注水工艺作为一个分注新工艺技术，适应性较好，经过一年多的试验应用与改进完善，已满足长庆油田对分注工艺的要求，可在继续完善和配套的基础上，在长庆油田的分注井推广应用。 5.3 分层注水技术应用实例 为了说明分层注水技术在长庆油田应用的具体效果，在此以长6油藏为例进行应用效果的评价分析。 5.3.1 长6油藏采用分层注水的必要性 长庆油田分公司第三采油厂三叠系长6油藏年产油量达145×10^4t，占全厂产油量60,左右;长6油藏剖面上长61，长62油层都比较发育，叠合程度较高，而长61，长62在剖面上都发育的油井基本上两层同时动用，并且基本实施笼统多层注水的方式(笼统注水在长6油藏的开发中有许多弊端:油田含油层系比较多，各含油层系物性差异比较大，并且开发过程中，当动用两个以上层系时，会产生层间矛盾，若采用笼统注水方式，必然产生单层突进、舌进、个别层段吸水的现象，导致注入水推进不均匀，油田开发效果差的情况。 分层注水可解决以上矛盾。为改善合注井吸水剖面上吸水状况，2003年在盘古梁、五里湾一区、虎狼峁油田进行分层注水，提高剖面上水驱控制及动用程度，进 [14]一步提高采收率。 5.3.2 分层注水工艺简介 目前的长6油藏注水工艺技术主要有:油管和套管分两层段注水，是将油层分 21 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 为上、下两个注水层段，中间用封隔器将上、下层段的油套环形空间封死，由套管给上层段注水，从油管给下层段注水各层段的注水量在地面控制;双管封隔器分两层段注水，该工艺采用双管封隔器分两层段注水，下两根注水管柱，下入深的一根管柱装有封隔器，将油套环形空间封死，分为上、下两个注水层段，下入深的一根管柱注下层，下入浅的一根管柱注上层段。采用两个油管挂、两套采油树，分别控制两个层段的注水量;单管封隔器、配水器多层段注水，该工艺只下一根管柱，利用封隔器在油套环形空间将注水井段封隔成几个互不相通的层段，每一个层段都装有一个配水器(注入水由油管入井，通过各个层段配水器上的水嘴控制注水量，分别注入到各层段的地层中去，分为偏心注水和同心注水两种。 要搞好分层注水，还必须做好分层压力监测、准确分层、调配分层注水量等系列工作，为此研制了一套与该厂分层注水相配套的注入及测试工艺技术(分层验封，即通过测井钢丝携带测试密封段与压力计进行封隔器的分层验封，检验封隔器工作制度;分层流量测调，即采用双皮碗提挂式流量测试密封段，从下至上依次测试，直接获得流量;分层测压，即采用桥式偏心注入进行分层压力测试，把双压力通道压力计接在双皮碗提挂式测试密封段的集流体上，再将密封段定位于配水器内，皮碗首先实现初密封，压力平衡孔进入的液体使皮碗更可靠;压力计的下压力通道可测地层压力，上压力通道测油管内压力。 5.3.3 分层注水完成情况及效果评价 ?分层注水完成情况 油田实行分层注水，需要进行分层测试，以判断各层位是否达到配注要求，然后通过更换水嘴、调试和地面控制，使各层位达到配注要求。 截止2004年底分层注水测试共完成21井次。经测试达到配注合格的水井共13口，下面储层不吸水或吸水差的水井共7口，两个储层吸水不稳定共1口。分注合格率95,，单层配注合格率85,。 ?分层注水效果评价 1)分层注水后吸水剖面测试情况。图5-4，图5-5分别表示靖40—56井和盘39—34井在分注前和分注后的吸水剖面图。由图可以看出，分注前盘39—34中间段、靖40—56上段不吸水，分注后吸水剖面都趋于均衡，达到了配注要求。 2)分层注水效果。表5-1表示部分分注井对应的油井井组在分注前后生产的对比情况，在产能方面都起到了一定的效果(其中柳94-40周围对应的4口油井平均日产液由分注前的2.04m^3增加为目前的2.32m^3，平均日产油由分注前的1.68t增加为目前的1.89t;柳92-46周围对应的5口油井平均日产液由分注前的6.05m^3增加为目前的7.25m^3，平均日产油由分注前的4.93t增加为目前的5(94t。盘30-37周围对应的4口油井平均日产液由分注前的2.98m^3增加为目前的3.32m^3，平均日产油由分注前2.29t增加为目前的2.56t。 22 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 图5-4 靖40—56井吸水剖面 图5-5 盘39—34井吸水剖面 23 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 表5-1 分层情况注水对比表 油田 井号 分注前 分注后 日产液 日产油 含水 动液面 日产日产油 含水 动液面 液 五里湾93-39 3.03 2.52 1.1 1605 4.03 3.26 5.0 1625 一区柳93-40 1.07 0.87 3.0 1.565 1.39 1.18 0.4 1555 94-40 93-41 2.51 2.01 5.2 1583 1.47 1.17 1.0 1641 95-39 1.55 1.32 0.2 1491 2.37 1.96 2.6 1640 平均 2.04 1.68 3.6 1561 2.32 1.89 4.5 1615 五里湾91-45 10.69 8.90 1.8 1558 13.00 10.79 2.4 1574 一区柳92-45 8.69 7.26 1.9 1514 12.36 10.19 3.0 1504 92-46 93-45 7.70 6.03 1.3 1505 6.15 5.19 0.6 1598 91-47 2.52 1.97 7.7 1604 2.93 2.21 11.2 1619 92-47 0.65 0.48 10.0 1603 1.82 1.32 14.8 1526 平均 6.05 4.93 4.9 1528 7.25 5.94 4.3 1573 盘古梁29-37 2.11 1.61 9.40 1572 3.12 2.43 8.3 1726 盘30-37 30-36 1.77 1.34 11.10 1676 3.23 2.45 10.7 1672 30-38 3.93 3.07 8.70 1675 2.83 2.20 8.0 1188 31-37 4.12 3.14 10.30 1685 4.10 3.14 10.2 1668 平均 2.98 2.29 11.2 1652 3.32 2.56 10.9 1726 盘古梁37-35 5.50 4.43 5.50 1497 5.55 4.42 6.4 1529 盘38-35 38-34 4.00 3.20 5.80 1647 3.49 2.82 5.6 1598 38-36 4.65 3.80 4.30 1641 5.48 4.24 8.9 1636 39-35 1.05 0.83 6.50 测不出 2.04 1.61 6.3 测不出 平均 3.80 3.07 6.00 1595 4.14 3.27 8.1 1586 盘古梁38-33 6.95 5.44 8.20 1039 5.24 4.13 6.8 1615 盘39-34 38-34 4.33 3.44 6.70 1667 3.49 2.82 7.0 1684 39-35 2.20 1.71 8.80 1651 2.04 1.61 6.7 723 40-32 3.37 2.65 7.40 1620 5.57 4.48 5.5 1611 40-34 3.21 2.54 7.80 1636 4.74 3.77 7.4 1558 40-35 3.50 2.71 8.20 1589 4.08 3.19 7.0 1569 平均 3.93 3.08 8.90 1534 4.19 3.33 7.5 1460 24 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 盘38-35周围对应的4口油井平均日产液由分注前3.8Om^3增加为目前的4.14m^3，平均日产油由分注前3.O7t增加为目前的3.27t。盘39-34周围对应的6口油井平均日产液由分注前3.93m^3增加为目前的4.19m^3，日产油由分注前3.O8t增加为目前的3.33t。 另外，与盘39-34相对应的油井盘38-34地层压力由分注前的9.1MPa增加为目前11.8MPa。可见实施分注后明显提高了水驱波及体积和油藏动用程度，剖面吸水状况明显改善，有效补充了地层能量，提高了对应油井整体产能及单井产能。 5.3.4 小结 ?通过分层注水，吸水剖面明显改善，有效地解决了剖面上吸水差异。 ?分层注水使对应油层得到了充分的能量补充，对应油井逐渐收效。 ?针对油水井储层对应关系和水井的吸水剖面状况，应积极开展和广泛推广分层注水方法，完善分层注水工艺，进一步提高油田开发水平。 25 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 结 论 ?低渗透油田在我国石油工业中的作用越来越大，但低渗透油田有着与中、高渗透油田不同的地质特征和储层特征，要想有效的开发低渗透油田，必须对低渗透油层的渗流特征进行细致的研究。 ?注水开发可以大幅度提高低渗透油田的最终采收率，且多数低渗透油田宜采用先期注水方式、但天然能量大的油田可以适当推迟注水。 ?分层注水工艺是低渗透油田开发的一种技术，且目前已经有了比较完善的理论及其工艺设备，但是仍然有些缺点需要改进。 ?为了更加高效地开发低渗透油田，应该进一步研究其他注水工艺新技术及其其他先进的助采新技术。 26 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 参考文献 [1] 吴景春.改善特低渗透油藏注水开发效果技术及机理研究[D].大庆:大庆石油 学院,2006.32,34( [2] 李道品，罗迪强，刘雨芬.低渗透油田的概念及其在我国的分布.低渗透油气田 研究与实践[M].北京:中国石油天然气总公司。石油工业出版社,1998.6,7. 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[15] Analytical Method to Predict Waterflood Performance.M.K.(Val) Lerma,Troy Consulting,SPE83511,2003,5. 27 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 致 谢 毕业论文的创作是对自己综合水平的一次测试，也是很好的理论学习与实践相结合的机会。本文在选题、方法和思路的制定、论文的结构、资料收集、主要内容审定及撰写过程中，都得到了吴晋军老师的热情指导和帮助，本人对此表示衷心的感谢，并借此机会，向所有为我们辛勤授课、辅导的任课老师表示感谢，向给予我关心、帮助的领导和员工致以诚挚的谢意～感谢在我学习期间，给予我一贯支持与帮助的领导和老师们，是他们牺牲了大量的休息时间，为我的学习提供了便利，再次向我尊敬的老师表示诚挚的感谢～ 28 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文) 29