北部灣復(fù)雜斷塊油藏注水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

辛小軍(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

在北部灣復(fù)雜斷塊油藏注水開發(fā)過程中，注水井層間矛盾突出，導(dǎo)致低滲透層吸水情況變差。經(jīng)過多年的技術(shù)探索與實(shí)踐，北部灣復(fù)雜斷塊油藏已創(chuàng)建多種注水井相關(guān)技術(shù)的專用工具。為了適應(yīng)北部灣復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)需要，注水工藝實(shí)踐誕生了籠統(tǒng)注水、固定水嘴式分層注水、活動(dòng)水嘴式分層注水和智能調(diào)控式分層注水幾大類技術(shù)。由于海上油田作業(yè)具有場地狹小、作業(yè)難度大、施工及技術(shù)要求比較高等特點(diǎn)，這些注水技術(shù)針對(duì)不同開采區(qū)塊和開發(fā)階段都發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，為油田注水開采提供了技術(shù)支撐，解決了北部灣復(fù)雜斷塊油藏多層系注水開發(fā)過程中層間矛盾突出的問題，實(shí)現(xiàn)了有效注水增產(chǎn)[1]。

1 注水技術(shù)現(xiàn)狀

北部灣復(fù)雜斷塊油藏具有非均質(zhì)性的特點(diǎn)和層間矛盾突出問題。在不同的開發(fā)階段為保障油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，北部灣復(fù)雜斷塊油藏建立了籠統(tǒng)注水與精細(xì)分層注水的注水井網(wǎng)絡(luò)。

1.1 籠統(tǒng)注水技術(shù)

籠統(tǒng)注水技術(shù)的注水管柱設(shè)計(jì)為油管和套管用封隔器分開，從地面向油管里面注水實(shí)現(xiàn)注水需求?；\統(tǒng)注水管柱設(shè)計(jì)一般為引鞋+油管+套管封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛[2]。

籠統(tǒng)注水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：井下管柱結(jié)構(gòu)簡單，注水管柱主要由套管封隔器和油管組成；作業(yè)難度和成本低等。注水量和注入壓力控制在地面上調(diào)節(jié)，并且對(duì)井深、井斜要求較低，適合多種井型，便于設(shè)計(jì)和施工，技術(shù)簡單成熟。

籠統(tǒng)注水技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：高滲透層吸水多，低滲透層吸水少，無法滿足油藏進(jìn)一步細(xì)分層系注水的要求。此注水工藝管柱功能單一，由于油套分注管柱設(shè)計(jì)限制，該技術(shù)不利于單層吸水剖面測試、地層靜壓測試等油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測，不便錄取資料和分析注水開發(fā)動(dòng)態(tài)[3]?；\統(tǒng)注水技術(shù)的適用范圍：適合均質(zhì)性的或差異較小的地層，適用各種井型。

1.2 固定水嘴式分層注水技術(shù)

固定水嘴式分層注水技術(shù)，主要包括同心集成注水技術(shù)、一投三分注水技術(shù)、橋塞偏心注水技術(shù)和同心多管分注技術(shù)。

1.2.1 同心集成注水技術(shù)

同心集成注水技術(shù)，主要設(shè)計(jì)為配水器和配水封隔器集成為一體。配水封隔器設(shè)計(jì)有側(cè)向注入孔，孔間有密封膠皮將注入孔分為兩組。工作時(shí)，配水封隔器的膠皮將注入層分為上下兩層，配水器本體膠皮密封在配水封隔器內(nèi)密封，形成配水器注入孔與配水封隔器注入孔上下兩兩對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)分層注入的效果。同心集成注水管柱設(shè)計(jì)一般為圓堵+油管+配水封隔器(攜帶同心集成配水器)+隔離封隔器+配水封隔器(攜帶同心集成配水器)+油管+頂部封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛。

同心集成注水技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要包括：與籠統(tǒng)注水相比，實(shí)現(xiàn)了分層注水的目的；注水工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，管柱結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單；管柱下入和海上施工簡單，施工成本較低。

同心集成注水技術(shù)缺點(diǎn)主要包括：注水調(diào)配需要鋼絲作業(yè)完成配水堵塞器投撈，工藝根據(jù)同心特點(diǎn)設(shè)計(jì)，配水器尺寸從上到下逐級(jí)變小，進(jìn)行分層調(diào)配時(shí)如果占用作業(yè)通道，對(duì)最下層需把所有配水堵塞器撈出再分別投入，工作量大、效率低；注水調(diào)配下入存儲(chǔ)式流量壓力溫度儀，測試單層流量、壓力時(shí)影響其他層正常注水，測調(diào)精度較低；測試時(shí)需要撈出配水堵塞器更換水嘴后再進(jìn)行測試；頂部封隔器或分層封隔密閉性低，容易竄漏或造成環(huán)空帶壓；調(diào)配需要鋼絲作業(yè)，井眼軌跡要求高。

同心集成注水技術(shù)的適用范圍：井斜在60°以內(nèi)；目前同心集成配水器有3種尺寸，最大施工層數(shù)6～7層。

1.2.2 一投三分注水技術(shù)

一投三分注水技術(shù)是同心集成注水技術(shù)的特殊應(yīng)用。其側(cè)向分層注入原理與同心集成注水技術(shù)相同，同時(shí)將中間的過流通道設(shè)計(jì)為一級(jí)注入通道，從而形成一個(gè)工具控制三層注入的效果。一投三分注水管柱設(shè)計(jì)一般為帶孔圓堵或引鞋+油管+隔離封隔器+配水封隔器(攜帶一投三分配水器)+油管+頂部封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛。

一投三分注入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況與同心集成注入技術(shù)類似，主要不同點(diǎn)為一投三分技術(shù)用于控制3層的分層注入[6-7]。

1.2.3 橋塞偏心注水技術(shù)

橋式偏心注水技術(shù)主要由偏心配水器、配水堵塞器、堵塞器投撈工具、封隔器及測調(diào)工具組成。偏心配水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為注水主孔道和偏心孔道，以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封段。北部灣復(fù)雜斷塊油藏使用的橋式偏心配水器主通道內(nèi)徑為60 mm,偏心孔道為28 mm，用以座入堵塞器實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)層位配水。下入和打撈工具設(shè)計(jì)為凸輪結(jié)構(gòu)和可選擇模式。需要對(duì)目的層位井下測取壓力和溫度資料或更換水嘴時(shí)，下入投撈工具組裝為選擇模式，到目的配水器通過上提工具凸輪工作釋放工具機(jī)械臂撐出打開選擇實(shí)現(xiàn)目的層的投撈工作。橋式偏心注水管柱設(shè)計(jì)一般為圓堵+偏心配水器+ 油管+隔離封隔器+油管+偏心配水器+油管+頂部帶錨定封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛[8]。

橋式偏心注水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：管柱下入施工容易操作；主通道和偏心孔周圍同時(shí)布設(shè)橋式孔，在對(duì)這層配注層進(jìn)行流量或壓力測試時(shí)，其他層可以通過橋式孔正常注水，減少層間干擾，實(shí)現(xiàn)單層測試其他層位正常注入，提高效率；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)任意層進(jìn)行堵塞器更換，投撈工序簡單。

橋式偏心注水技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：管柱下入完成需要鋼絲作業(yè)投撈堵塞器實(shí)現(xiàn)單層流量測調(diào)和壓力溫度數(shù)據(jù)的獲??；需要鋼絲作業(yè)投撈配水堵塞器實(shí)現(xiàn)分成精細(xì)注水，井斜大、井眼軌跡復(fù)雜的井會(huì)在使用時(shí)受到一定限制。

橋式偏心注水技術(shù)的適用范圍：井斜在60°以內(nèi)。

1.2.4 同心多管分注技術(shù)

同心多管分注技術(shù)采用同心長短雙油管和井口塔式雙油管掛，將注入井分為油套環(huán)空、短油管與長油管三個(gè)獨(dú)立通道。流體通過油套環(huán)空注入上部層位，通過短管注入中間層位，通過長管注入下部層位[9-10]。

同心多管分注技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：各層注入通道從地面開始相互獨(dú)立流經(jīng)各自的通道注入到相應(yīng)的層段，通過地面的流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)注入流量，地面各層獨(dú)立的流量計(jì)量、壓力計(jì)可以直接讀相應(yīng)注入層的注入流量和注入壓力，因此配注直觀、準(zhǔn)確、高效，可以避免鋼絲作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

同心多管分注技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：套管長期承壓，易對(duì)產(chǎn)生損害，但對(duì)于只有兩層的注水井，選擇兩管分注則可以保護(hù)套管；該工藝能省去鋼絲作業(yè)投撈配水器測配，但需要對(duì)原井口采油樹和流程進(jìn)行改造。

同心多管分注技術(shù)使用范圍：適用各種井型；適用三層內(nèi)分層注水。

1.3 活動(dòng)水嘴式分層注水技術(shù)

活動(dòng)水嘴式分層注水技術(shù)主要包括同心測調(diào)一體化注水技術(shù)、偏心測調(diào)一體化注水技術(shù)。

1.3.1 同心測調(diào)一體化注水技術(shù)

同心測調(diào)一體化注水技術(shù)，主要包括測調(diào)一體配注器、隔離封隔器、測調(diào)儀器、驗(yàn)封儀器以及測試儀器等。同心測調(diào)一體化注水管柱，一般設(shè)計(jì)為圓堵+油管+測調(diào)一體配注器+油管+隔離封隔器+油管+測調(diào)一體配注器+油管+頂部封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛[11]。

同心測調(diào)一體化注水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：管柱下入和海上施工難度不大；測調(diào)一體配注器內(nèi)部設(shè)計(jì)為可調(diào)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)免投撈流量調(diào)節(jié)，由電纜攜帶測調(diào)流量計(jì)和旋轉(zhuǎn)機(jī)械作業(yè)機(jī)構(gòu)來完成；電纜下入井下電動(dòng)測調(diào)儀以地面直讀的形式進(jìn)行測試與調(diào)配，調(diào)配效率較高。

同心測調(diào)一體化注水技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：對(duì)井況要求高，對(duì)注入水也有一定要求，目前在現(xiàn)場入井配水器全開或全關(guān)時(shí)，水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)存在啟動(dòng)摩阻大的情況，水嘴行程設(shè)計(jì)中無上下活動(dòng)距離，當(dāng)水嘴全開或全關(guān)時(shí)調(diào)節(jié)水嘴憋卡，無反向活動(dòng)距離；針對(duì)啟動(dòng)摩阻大的情況，工藝上未配套完善的解卡措施，當(dāng)管柱內(nèi)液體組分較預(yù)期復(fù)雜，容易產(chǎn)生導(dǎo)致調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)摩阻增大，出現(xiàn)憋卡的風(fēng)險(xiǎn)。

同心測調(diào)一體化注水技術(shù)的適用范圍：井斜在60°以內(nèi)。

1.3.2 偏心測調(diào)一體化注水技術(shù)

偏心測調(diào)一體化注水技術(shù)主要包括偏心注水工作筒、偏心可調(diào)堵塞器、隔離封隔器、測調(diào)儀器、驗(yàn)封儀器以及測試儀器等。偏心測調(diào)一體化注水管柱，一般設(shè)計(jì)為圓堵+油管+偏心注水工作筒(攜帶偏心可調(diào)堵塞器)+油管+隔離封隔器+油管+偏心注水工作筒(攜帶偏心可調(diào)堵塞器)+油管+頂部封隔器+油管+井下安全閥+油管+油管掛。

偏心測調(diào)一體化注水技術(shù)的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍與同心測調(diào)一體化注水技術(shù)相類似。

同心測調(diào)一體化注水技術(shù)的適用范圍：井斜在60°以內(nèi)。

1.4 智能調(diào)控分層注水技術(shù)

智能調(diào)控式分層注水技術(shù)主要包括電纜永置智能注水技術(shù)，液控測調(diào)智能注水技術(shù)。

1.4.1 電纜永置智能分注技術(shù)

電纜永置智能分注技術(shù)主要由地面電纜控制系統(tǒng)和井下儀器組成。電纜永置智能分注管柱設(shè)計(jì)由智能配水器、過電纜封隔器、電纜地面控制柜等組成。電纜永置智能分注管柱設(shè)計(jì)一般為圓堵+油管+電纜永置智能配注器+油管+可穿越隔離封隔器+油管+電纜永置智能配注器+油管+頂部可穿越封隔器+油管+井下安全閥+油管+電纜可穿越油管掛。

電纜永置智能分注技術(shù)是在注水層下入智能配水器，層間用封隔器封隔，利用單芯電纜作為控制地面和井下智能配水器的信號(hào)傳輸與控制。現(xiàn)場施工作業(yè)時(shí)，下入智能配水器，配水器與單芯電纜用連接器連接，連接器實(shí)現(xiàn)電纜和配水器內(nèi)部電路連接同時(shí)實(shí)現(xiàn)密封，達(dá)到耐壓34.48 MPa、耐溫150 ℃。

層間隔離封隔器設(shè)置電纜穿越孔，單芯電纜穿越隔離封隔器使用卡套密封接頭實(shí)現(xiàn)密封，以這種方式依次連接智能配水器和隔離封隔器。單芯電纜到達(dá)井口穿越井口采油樹也采用卡套密封在采油樹密封然后再接入井口電纜控制系統(tǒng)[12]。

電纜永置智能分注技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測井下壓力、溫度、注入量等數(shù)據(jù)，測調(diào)無需鋼絲/電纜作業(yè)，直接利用單芯電纜通信進(jìn)行調(diào)配，提升作業(yè)測調(diào)綜合效率，大大降低成本。電纜永置智能分注技術(shù)代表著分層注水技術(shù)向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。

電纜永置智能分注技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管柱下入和海上施工難度大，作業(yè)成本高，后期修井困難。

電纜永置智能分注技術(shù)的適用范圍：適用各種井型。

1.4.2 液控智能測調(diào)注水技術(shù)

液控智能測調(diào)注水技術(shù)主要包括多級(jí)流量控制閥及地面液壓控制系統(tǒng)。主要由井下控制閥、層間封隔器、液壓控制管線及地面液壓控制柜組成。管柱設(shè)計(jì)一般為圓堵+油管+多級(jí)流量控制閥+油管+帶多個(gè)穿越孔的穿越封隔器+油管+多級(jí)流量控制閥+油管+頂部多個(gè)穿越孔的封隔器+油管+井下安全閥+油管+管線可穿越油管掛。地面部分由地面液壓控制站+井口連接井下控制管線連接器組成。流量閥的控制通過兩根液控管線分別打壓和泄壓，靠開啟和關(guān)閉總成間的壓差實(shí)現(xiàn)開關(guān)。多層注水可由N+1根液控管線控制N個(gè)井下多級(jí)流量閥，所有流量閥共用一根液控管線控制關(guān)閉[13]。

液控智能測調(diào)注水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：每個(gè)流量閥通過獨(dú)立液控管線控制開啟，通過機(jī)械活動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)開關(guān)，系統(tǒng)沒有電子器件，因此耐溫耐壓高、使用壽命長，流量控制閥可實(shí)現(xiàn)多達(dá)11級(jí)的流量調(diào)控。

液控智能測調(diào)注水技術(shù)的缺點(diǎn)主要包括：無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測層段流量、壓力及溫度?，F(xiàn)場施工多層時(shí)下入控制管線多，施工下入工程工藝復(fù)雜，下入過程容易損壞控制管線，下入時(shí)效低。現(xiàn)場作業(yè)需要對(duì)井口采油樹和井下油管掛進(jìn)行改造來滿足控制管線穿越，井口密封穿越復(fù)雜。

液控智能測調(diào)注水技術(shù)的適用范圍：適用各種井型。

2 北部灣復(fù)雜油藏注水技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)

北部灣復(fù)雜斷塊油藏非均質(zhì)性普遍，開發(fā)對(duì)象物性差異大，井況復(fù)雜。隨著開發(fā)程度的深入，一套完整的技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與選擇辦法逐步形成，為北部灣復(fù)雜斷塊油藏注水井網(wǎng)建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

籠統(tǒng)注水工藝相對(duì)簡單易操作，作業(yè)與維護(hù)成本低，雖然滿足不了細(xì)分要求，更不能實(shí)現(xiàn)注水時(shí)分層流量的測調(diào)和油藏?cái)?shù)據(jù)測取，但這種技術(shù)在北部灣復(fù)雜油藏注水初期被大量使用，在注采開發(fā)前期發(fā)揮著重要作用。由于北部灣地層特殊性，籠統(tǒng)注水技術(shù)已經(jīng)被新的技術(shù)取代。

固定水嘴式注水技術(shù)實(shí)現(xiàn)了細(xì)分層注水要求，施工作業(yè)相對(duì)也簡單，一定程度上滿足了海上注水的需求。其中同心集成注水技術(shù)和橋式偏心注水技術(shù)的測調(diào)需要鋼絲或電纜作業(yè)來輔助完成。測調(diào)鋼絲或電纜占據(jù)井口作業(yè)，海上受作業(yè)資源、時(shí)間窗口限制，經(jīng)常會(huì)延遲測調(diào)。鋼絲和電纜下入張力限制滿足不了大斜度井要求，因此該項(xiàng)技術(shù)只能滿足使用井斜60°以內(nèi)且井眼軌跡好的井，這種管柱在井下無電子元器件且壽命長，只是單層流量測調(diào)和地層數(shù)據(jù)測取耗時(shí)耗力。場地和井斜允許條件下應(yīng)大力推廣此項(xiàng)技術(shù)。橋式偏心配注技術(shù)在投撈調(diào)配具有任意層的功能，對(duì)于需要鋼絲作業(yè)實(shí)現(xiàn)投撈作業(yè)的注水技術(shù)具有一定優(yōu)勢(shì)。

活動(dòng)水嘴式分層注水技術(shù)，卡距小測調(diào)效率高，但是在易出砂、結(jié)垢井測調(diào)時(shí)容易憋卡，對(duì)井況要求高。此項(xiàng)工藝在在北部灣復(fù)雜斷塊油藏注水嘗試兩次都存在憋卡問題，因此該技術(shù)在適應(yīng)北部完復(fù)雜斷塊注水還需要進(jìn)一步研究改進(jìn)。

液控智能測調(diào)注水技術(shù)滿足不了實(shí)時(shí)的流量壓力監(jiān)測，下入注水管柱需要改造井口，多層注水控制管線多工藝復(fù)雜，因此該技術(shù)需要選擇性使用。

電纜永置智能分注技術(shù)受電路板及電子器件影響，市場上大多只能滿足125 ℃井溫，但目前已研制出了175 ℃井溫儀器。電纜永置智能分注技術(shù)可實(shí)時(shí)獲取地層壓力、流量、溫度等數(shù)據(jù)，測調(diào)效率高，這項(xiàng)技術(shù)滿足智能化、數(shù)字化發(fā)展方向，該技術(shù)施工作業(yè)4井次效果良好，電纜永置智能分注技術(shù)是今后北部灣復(fù)雜斷塊油藏注水技術(shù)發(fā)展的新方向[14]。

3 結(jié)語

隨著復(fù)雜油田開發(fā)的不斷深入，需要進(jìn)一步研究籠統(tǒng)注水技術(shù)和分層注水工藝的適應(yīng)和配套程度。北部灣注水需要根據(jù)區(qū)塊、井身結(jié)構(gòu)、地層參數(shù)、注入水的水質(zhì)，井的結(jié)垢和出砂、注水區(qū)塊腐蝕情況等各種因素來確定注水工藝。出于油田開發(fā)精細(xì)化要求與成本效益的綜合考慮，不同的注水工藝仍會(huì)在適用環(huán)境下發(fā)揮相應(yīng)的作用?？傮w上北部灣復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)已經(jīng)建立了一套較為科學(xué)完備的籠統(tǒng)注水與精細(xì)分層注水的注水井網(wǎng)絡(luò)體系，并不斷進(jìn)行優(yōu)化，向著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。