分层注水工艺技术潜力探讨

引 言 一、 提高水驱动用程度的潜力 二、 中原油田分注的历史与现状 三、 分注工艺技术的发展 四、 分层注水改善开发效果 五、 对分注的几点认识 引言 79年 开发 80年 注水 82年 分注 86年 高压注水 投入开发 14个 油田 探明含油面积 383.7 明地质储量 51960 104t 动用含油面积 253.7 用地质储量 41617 104t 可采储量 13561 104t 动用程度 标定采收率 濮城 古云集 文东 文南 文明寨 马寨 胡状集 庆祖集 桥口 徐集 马厂 三春集 文中 卫城 引言 ( 水驱动用 ( 采油速度 剩余可采储量采油速度 地质 工业 采出程度 引言 总井 3256口 总井 1923口 开井 2739口 开井 1292口 液 油 井日注 88合含水 总井数 5179口 油井 水井 平均单井日产 引言 原因 油藏构造复杂、埋藏深、非均质严重、高温高压等 长期注水冲刷，孔隙结构发生变化 注入水平面上舌进，纵向上沿高渗透层突进，注入水量主要进入高渗透层，中、低渗透层难以动用，注水波及体积和效率低，生产井含水上升快，开发效果差。 造成 引言 分层注水工艺技术潜力探讨 7 89 91 93 95 97 99 2001年吸水厚度，%吸水厚度由 78% 下降了 原因： 1、是注水开发引起地层储层变化，使非均质性更趋严重； 2、 96年以前水质不达标影响了低渗透层。 时间 统计 井数 不吸水层 (%) 吸水强度百分数 30 50 9 94 0 水层数和厚度百分数双双下降是造成吸水厚度减少的主要原因。 分层注水工艺技术潜力探讨 高部位的主控 断层附近地区 占 断 块 边 角 占 井网不完善区块 占 分层注水工艺技术潜力探讨 剩 余 油 研 究 剩余油主要分布 在 示踪剂精细描述 渗透率为原始渗透率的 27 415倍 水淹层厚度为射孔厚度的 孔喉半径为原来的 3 15倍 (最大173m ) 注入水水线日推进速度为初期的 8 60倍 (最快 179m/d) 分层注水工艺技术潜力探讨 平均驱油效率 水洗程度 中等 密闭取芯分析 濮检 井 含油饱和度由原始的 均质、物性好、厚度大的油层水洗程度高 岩性致密、物性差的层水洗程度差 水淹层 均匀型水驱油效率 大于 50%， 属强水洗层 混合型水驱油效率 小于 35%, 属弱水淹层 分层注水工艺技术潜力探讨 注水 10年 层位 井段 油层厚度 水洗厚度 水洗厚度百分数 平均驱油效率 综合分析 沙 二 上 未洗 未洗 洗 洗 洗 洗 6 强洗 洗 洗 洗 洗 洗 洗 洗 洗 洗 31 因此，在一类储层进入高含水开发期后 ,如何加速动用二、三类储层，提高注水波及体积系数，改善水驱状况是提高开发效果的关键。 分层注水工艺技术潜力探讨 储层类别 储量比(%) 含水(%) 产量比（ % ） 采出程度(%) 水驱控制程度(%) 水驱动用程度(%) 储量水淹程度(%) 一类 68 二类 85 28 三类 水驱动用程度仅40%左右 波及系数 储量 (%) 主要单元 文 72 72 - 134 、文 13 5 、文 138 、文 184 、文 188 、胡 47 、胡 39 、胡 52 、胡 63 、胡 19 、桥 46 - 50 马 19 东等 文 92 北、文 79 、文 72 、文 99 、庆祖、胡 5 、胡 7 南 、文 25 西 、文 19 、文 38 等 文 101 、文 110 、文 115 、濮 S 2 上2+3、濮S 2 上4 - 7、文 33 、文 95 、文 82 、桥口、徐集、文明寨、文 51 、文东盐间等 文中老三块、文 209 、文 92 南、濮 S 1 、濮 S 2 上1、濮 S 2 下、濮 S 3 、马寨、卫城、文 266 、胡 10 、胡 7 北、马厂等 中原油田水驱波及状况表 目前挖潜的主要方向应是波及体积小于 驱动用程度低、而地质储量占 二、三类储层 分层注水工艺技术潜力探讨 分注工艺主要发展经历 第一阶段 分注井数增加阶段 1984 1992 第二阶段 分注井数下降阶段 1993 1999 第三阶段 分注井数 、 分注率恢复提高阶段 2000 2002 分层历史与现状 684600409204181242367564611630648584457515435274224158906 0 . 14 5 . 1423 1 . 61 1 . 41 0 . 41 4 . 72 3 . 93 8 . 53 7 . 24 1 . 44 5 . 14 6 . 94 3 . 65 9 . 16 4 . 35 6 . 16 4 . 450010020030040050060070080084 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 2001 2002 时间分注井数（口）010203040506070分注率（ % ）分注井数总分注率采油一厂历年分注率变化481088163561511297876868939144217 0 . 85 2 . 13 8 . 41 3 . 36 8 . 64 7 . 64 3 . 84 5 . 82 5 . 82 6 . 55 . 22 1 . 52 6 . 72 8 . 30 . 60 . 30204060801001201987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）01020304050607080分注率（ % ）988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）01020304050607080分注率（ % ）分注井数分注率采油三厂历年分注率变化6495 988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）01020304050607080分注率（ % ）分注井数分注率采油四厂历年分注率变化202043839327 988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）051015202530354045分注率（ % ）分注井数分注率采油五厂历年分注率变化1650579412414253921610212498947054672 1 . 32 3 . 54 5 . 63 6 . 83 3 . 52 4 . 35 0 . 85 0 . 96 5 . 86 8 . 17 7 . 35 9 . 38 0 . 3114 7 . 24 3 . 50204060801001201401601987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）0102030405060708090分注率（ % ）988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002时间（ a ）井数（口）010203040506070分注率（ % ）分注井数分注率先动用好油藏油田，后动用低渗油田，分注井数逐年增加 分注井达 648口 ，分注率 分注 井数 增加 阶段 1984 1992 工艺上采用 665 测试上采用井下浮子流量计、 射性同位素吸水剖面测试技术等 分层历史与现状 分注 井数 下降 阶段 1993 1999 水质不达标，结垢腐蚀严重，分注井半年左右必须检管换封 , 注水井损坏严重， 38%的水井因井况问题无法分注。 投转注井多为低渗开发单元，压力高， 本身吸水能力差，不能满足配注，分注后因层间启动压差大，限制层得到了控制，而加强层却注不进； 高压分注技术未突破。 分注工具不过关， 分注有效期短，影响了分注工作的开展。 分层历史与现状 1998年底分注井数仅为 272口 ， 分注井数达 684口 ，分注率达 分注井 数、分 注率恢 复提高 阶 段 2000 2002 高压分注 研制了高压油套分注管柱、双向卡瓦锚与 缩蠕动补偿锚定管柱和耐高压封隔器等 四种分注管柱 ，开展卡双封隔器试验。 测试上研制了井下电磁流量计、井口压力存储仪、井下电子压力计、井温找水找漏等技术 实施水质达标，开展分注示范区工作 分层历史与现状 分注 井数684口 分层历史与现状 注水井 1923口 开井 1292口 封隔器 分注 548口 注单层 136口 扣除长关及待报废 408口 再扣事 故水井 721口 方案分注率 86% 一级两段 295口 一级一段 122口 两级三段 94口 两级两段 29口 三级三段 29口 封 隔 器 分 注 井 分 类 分层历史与现状 2526口 23% 分 注 井 压 力 分 类 分层历史与现状 分注井测试 测试层数 819个 合格层数 647个 层段合格率 79% 分注井最高 注水压力 隔器位置 最深达 3000多米 分注前后平均注水压力上升 3层历史与现状 分注工艺技术的发展 1、 管柱工况及 受力分析 封隔器主要受 活塞 、 鼓胀 和 温度三种效应作用 低压区 注水层段 高压区 高压区 分注工艺技术的发展 活塞效应 管外径面积 P 管内外压差 封隔器在井下座封后注水时，胶筒上下存在压差，该压差作用在封隔器胶筒扩张的外径到中心管内径的截面积上，产生象活塞一样的上推力。 大小 P 水层段 低压区 高压区 (P 22 10注工艺技术的发展 鼓胀效应 因油管内外存在较大的压差，油管内壁承受着鼓胀的力，其作用效果使油管鼓胀而缩短。 大小 注水层段 P 分注工艺技术的发展 温度效应 管柱下井到正常注水过程中，管柱上的温度将下降，由于温度的变化，管柱长度将会变化。 2、高效分注工具研制 114 102 80 102 700 700 150 150 114 100 80 100 20 20 密封 胶筒 及肩 部保 护设 计 分析对比耐温、抗剪性的复合配方材料 优选特殊橡胶原料及配比 优化加工工艺、注胶方式、硫化温度 优化胶筒端面形状、几何尺寸 设计肩部保护措施 胶筒的耐压差性能和密封性能大幅度提高、寿命延长(1300C,35 分注工艺技术的发展 封 隔 器 优化 设计 随压差座封方式，确保胶筒有足够的压紧力 应用柔性防突件，保持稳定的密封 采用锥面线加“”型圈双密封 优化反洗上密闭流道 选用高强度材质 优化钢体结构，实行强制锁紧和解封 分注工艺技术的发展 在水力锚锚腔内设计了内衬管，使锚爪产生的伸张 收缩变 “呼吸”为“虹吸” 针对水力锚锚爪回收不畅和易卡井问题 避免了垢物在锚腔填充，提高了水力锚的安全性 防沉垢水力锚设计 分注工艺技术的发展 分注工艺技术的发展 1、 高压顶封分注管柱 管柱组成： 防沉积水力锚 +耐高压差可反洗井撞击式导流器 +单向阀 适用条件： 井深 3500m,单层注水或需套管保护的高压水井。 指标： 3530 112 114沉 垢 水力锚 向球座 导流器 注水层段 保护层段 在文东、文南等油田应用 121口，统计文南油田75口分注井，增加水驱动用储量 128 104t，对应油井增油 104t，油田开发效果得到明显改善。 分注工艺技术的发展 2、 管柱组成： 水力锚 +仿665击筒 +单向阀 适用条件： 井深 2500m,层间差异较大的中高压注水井。 指标： 3020 112 114力锚 偏 1 偏 2 偏 3 撞击筒 球座 应用 310口 ，在层间差异大的中高压注水井上较为普遍，施工效果较好 补偿器 水力锚 偏 1 支撑卡瓦 偏 2 底封球座 筛管 丝堵 分注工艺技术的发展 3、 补偿锚定高压分注管柱 管柱组成： 补偿器 +水力锚 +偏配+支撑卡瓦 +座 堵 适用条件： 井深 3500 指标： 3530 114濮城、文明寨、胡状等油田应用 48口井 ，启动新层 1层，平均有效期延长 70天 ，最长达 254天 ，对应油井增油 104t，104到较好效果。 4、 小直径封隔器分注管柱 第一种： 10)封隔器 +双向锚 第二种： 4 封隔器 +水力锚 适用条件： 套管内径大于 110 指标： 2525 105 110用条件： 4套管井 指标： 3530 2001年以来， 、马油田应用 7口井，施工成功率 100%，有效期达 385天 。 、马和胡状油田应用 10口 井，施工成功率 100%，平均有效期 284天 ，最长的已达 357天 在胡状等油田应用 3口井 ，有效期超过 9个月 分注工艺技术的发展 项目 时间 卡封分 注井数 (口 ) 增加水 驱储量 (104t) 对应 油井数 (口 ) 见效 油井数 (口 ) 年 增油 (104t) 年 降水 (1042000 233 60 312 001 227 67 125 002 148 54 102 计 608 381 539 注效果分析 单位 水井总数(口 ) 开井数(口 ) 分注水井 (口 ) 总分注率(%) 测试层段合格率 对应油井见效增油 合计 封隔器 注单层 总层段数 合格层段 合格率 % 对应 (口 ) 见效 (口 ) 日增油 (t) 年累增油 (t) 一厂 360 230 83 57 26 0 59 4 厂 601 390 121 99 22 72 145 5 26 32 2303 三厂 359 267 176 129 47 18 155 03 21 366 四厂 230 143 106 102 4 4 83 1 8 72 5312 五厂 278 172 146 124 21 62 131 5 26 446 六厂 87 63 52 36 16 3 74 1 17 136 中原 1915 1265 684 547 136 19 647 54 102 255 20605 分注效果分析 油 田 井 数 层 数 厚 度 (m) 分注前后吸水层变化 分注前后不吸水层变化 层 数 厚 度 强度m3/ 数 厚 度 个 % m % 个 % m % 文中 3 27 9 濮城 5 67 170 9 文明寨 5 69 1 11 卫城 1 8 1 马寨 6 96 207 3 3 胡状 4 60 1 6 11 庆祖集 1 39 4 桥口 1 9 1 马厂 4 36 4 中原 27 384 4 14 分注效果分析 胡状12施工时间 :2002年 3月 分注方式 :两级三段锚定分注 见效油井 :5口 增水驱动用储量 :104t 效果 (到 10月 ):增油 1305t，降水 1559试结果 :完全达到分层配水要求 分注效果分析 时间 日产液 (t) 日产油 (t) 含水 (%) 自然递减 (%) 综合递减 (%) 分注井数 (口 ) 分注率 (%) 2000 1991 151t 8 001 2150 168t 2 比 +159 +17 14 +寨油田 卫 95块 含油面积 质储量 612 104t， 开发 3、 4 7层系 ,采油速度 分注效果分析 马寨油田卫 95块开发指标对比 2001年分析 52口 井资料， 论证分注可行性，部分井先调后 分。共分注 10口 ,打塞注单层 4口 , 对应油井 18口 11口见效 ， 日 增油 11t，年增油 1176t 胡状油田 胡五块 胡状集油田北部，含油面积 质储量 574 104t 分注效果分析 时间 日注水 (分注井 (口 ) 分注率 (%) 日产液 (日产油 (t) 含水 (%) 采油速度 (%) 年产油(104t) 自然递减 (%) 综合递减 (%) 337 15 190 158 110 36 651 230 五块 2000年 2002年开发指标对比表 2002年分注 9口 ，对比 6口 井剖面，吸水厚度增加 层 ，吸水厚度百分数提高 加水驱控制储量 104t，增加水驱动用储量 104t。对应 14口油井 8口 见效，日增液 增油 合含水由 90%下降到83%，年增油 907t。 1、 储层物性变化及井况条件影响分注措施实施 长期注水冲涮以及对应油井大力提液，加剧了储层非均质 二、三类油藏本身地质条件差，注上水都很困难 ,分注更难 恶劣的井况条件使分注工作更是雪上加霜。 水井层段射开程度高和二次加密补孔对固井质量影响很大，再加之隔层小于 3m、管外窜槽的井较多，很难开展细分注水。 目前事故水井 721口，占总水井 1923口 其中套损、套变井有 418口，占事故井 58%，这些井点很多都处于重要的构造位置 濮城油田有142口注水井隔层小于 3m 对分注的认识 目前对储层变化大 、井况条件差采取的主要对策 对套管 有问题 的水井 对层间压差 8 小直径封隔器分注 电缆桥塞、填砂或挤堵 高启动压力层先分层酸化降低启动压差 启动压力低的吸水层先调堵提高启动压力 对分注的认识 2001年以来，对层间压差大的水井实施先调堵、酸化后分注共 21口 ，有效期延长 56天 ，对应油井 16口 5口见效 ,日增油 果较好。 目前测试方面所做主要工作 推广二次校深、套管短节磁定位 165口 应用井下存储式超声波流量计 137井次 应用地面不投捞测试分注工艺 170口 对分注的认识 2、 高压测试手段不配套 ,影响分注措施的实施 高压测试手段不配套 由于耐高压防喷盒、耐高压高温测试仪器、测试仪器入井等问题未解决，无法开展分注调配、吸水剖面测试等检查高压分注效果工作 对分注的认识 3、 分注工具不配套制约了分注措施的 实 施 占总井数 15%套管内径 118井无法使用外径 115锚定补偿器 占总井数 斜大于 37 的斜井分注有待研究配套。 4、 高压注水设备决定了高压分注有效 期 短 往复高压增注泵注水压力 波动大 ,经常性存在停运现象 ,