压电控制开关分注技术提高注水效果的探索与实践．

试验研究 压电控制开关分注技术提高注水效果的探索与实践 宋祖厂 盖旭波刘扬 窦守进孙桂玲张乐 (大港油田采油工艺研究院) 摘要 大港南部油田层系多，层间矛盾突出，层问剩余油潜力高，为提高注水开发效果和 低渗油藏的动用开发程度，开展了压电控制开关分注_践证明实施分注技术能够提高低渗透油田的注水开发效果和注入水利用率，减少无效，低效注水，迭到了节 能降耗的目的。 关键词 注水分注压电控制开关 节能降耗 03969ii 0951493201107004 大港油田东临渤海，地跨津、冀、鲁，勘探开 发总面积达18 716 其中滩海2 758 石油 资源蕴藏量超过2010 t，天然气资源蕴藏量3 800 X 10 12 。开发近50年，主力区块已全面进人注 水开发中后期，白营区注水开发储量占投入开发储 量的75，其中80以上的产量来自于注水开发 油藏。注水开发已经成为维持地层压力、提高油藏 采收率、确保老油田稳产的重要手段，在老油田增 产、稳产中的作用也越来越突出。 注水系统是用管网将水源、水处理站、注水 站、配水间、注水井等连接而成的系统。截至2009 年底，大港油田注水井共有1 700口，其中分注井 520口。已建成注水站70座，注水泵282台，其中 柱塞泵站65座，柱塞泵264台，离心泵站6座，离 心泵18台；注水罐1 19个；注水干线322 井 注水管道630 建及改扩建污水处理站16 座。作为耗能大户的注水系统，其耗电量是巨大 的，2009年大港油田耗电总量为90410 而注水系统则达249 x 10 近30。 随着大港油田勘探开发的深入及注采井网不断 调整，目前仍存在着注水技术落后，区域间注水量 不平衡，水资源得不到有效利用，部分注水站能力 不足，地面注水系统配套设施泵效低、能耗高等问 题。因此，实施先进的分注技术已成为大港油田开 发中解决层间矛盾、有效控水稳油、提高注水波及 第一作者简介：宋祖厂，2009年毕业于中国石油大学(华东)， 硕士，助理工程师，从事分注工艺设计、井下工具研发及有限无限 元仿真模拟等方面的工作，Es0“g163址： 天津大港油田采油工艺研究院注水工艺室，300280。 系数和采收率的主要手段，也是油田提高注水开发 效率和节水节能降耗的根本措施，对于提高油田经 济效益，实施“精细注水、有效注水”和低成本开 发战略具有重要的意义。 南部油田负责开发的区块油层跨度大，层系 多，层间差异大，存在着严重的层间矛盾，注水开 发层间动用程度差别大，层间剩余油潜力高。为了 解决以上问题，提高注水开发效果，2008年5月25 术先导试验，并取得了显著经济效益。 1 南部油田注水能耗与节能潜力分析 11 注水现状 大港南部油田所管辖的南部地区，沿断层发育 了枣园、王官屯、小集、段六拨、乌马营、舍女 寺、叶三拨共9个开发区，动用含油面积1082 地质储量25910 t，水驱储量17910 t， 水驱采收率200。经过30多年的开发，南部油田 主体上已经进入高含水后期，由于南部油田油层埋 藏较深、油藏类型多、断块破碎复杂，且较多区块 以中低渗透油藏为主，造成层间吸水差异大，矛盾 突出。从1986年开始，在王官屯官80和小集官938 块应用分注工艺来解决层间矛盾的问题，分注工艺 初期是以一级两段偏心分注为主，逐渐发展到两级 三段偏心分注，到1995年分注井达到24口，分注 井油层动用程度达到70，层间治理见到了明显效 果。1996年以后，由于封隔器有效期短、偏心分注 投捞测配工作无法正常开展等各种因素的影响，南 部油田的分注工作处于停滞状态，如表1所示。 2131 1年第7期石油石化节能l 9 一1 南部油田近几年分注变化情况统计 南部油田注水系统所用水源均为经污水站处理 之后的油井开采废水和地下清水，但所采用的注水 1 艺因受地质构造、油层物性和埋藏深度等因素的 制约，日前主要以笼统注水为主。笼统注水是不同 注水层在 一注水压力下的油管注水， 反映了某 一 力条件下地层在纵向上的自然吸水状况和非均 质性，在油田开发初期或新井投注时多采用笼统注 水斤式。在笼统注水条件下，高渗透、连通好的低 压层大量吸水，而低渗透、连通差的高压层则吸水 量小，甚至不吸水。长期对多个油层进行笼统注 水，会加剧层间矛盾，使地层非均质性更加严重， 而日影响注水开发效果 。 巾于南部油田长时间的大套合采合注和注水冲 刷，层问矛盾加剧，造成高渗透层吸水能力越来越 强，低渗油层动用程度逐年下降，形成无效注水， 制约南部油田注水开发水平的提升，严重影响着油 开发效益和注水开发效果。目前南部油田注水开 发面临的主要问题包括： 1)随着低渗透油藏投入开发，欠注井增多。 2)受层间矛盾突出、治理难度大等影响，油 层动用程度较低。 3)地面供注水系统和单井管道腐蚀结垢严 重，注水压损较高，能耗高。 4)注水 1 艺技术难以满足开发需求。 12能耗因素 南部油田低渗透油层占较大比重，其油层薄， 层间渗透率差异大，注水压力高，自转入注水开发 以来，采用笼统注水方式。在油田开发的电力消耗 中，注水系统占近30，因此注水系统是实现节能 降耗的重点，一般注水系统耗能高的原因主要有 ： 1)注水泵泵效低。 2)由于管柱腐蚀结垢严重，压降损耗大，注 水压力高。 3)南部油田水质差，矿化度高，水处理技术落 后，致使油层易发生堵塞，注水井吸水能力下降快。 4)由于低渗油层吸水能力有限，笼统注水条 件下形成无效注水，注入水利用率低，致使注入水 1I)j 部分沣入主力层，并超沣，而非主力 欠汴，使 注入水利用率低。 13节能潜力分析 由于南部油田注水水质矿化度高，管网腐蚀结 垢严重，注水压力高，存在着爆管、暗漏等现象， 经过多年的开发，目前地下情况已经发牛很火变 化。在注水开发中有可能形成无效注水，尤效注水 不但会造成水量损失，而且有大量能量浪费，这是 油田开发效益的隐形损失，也成为学者日益研究的 重点。如果要降低石油开发的万冗产值耗水率，就 需要进行技术研究和建立相应的指标评价体系，这 是加大老井综合调整和措施挖潜力度，不断提高秆“ 气开发整体水平和最终采收率，确保储量资源 能多地转化为产量和效益的潜力所在，也足节水1， 能降耗工作的研究重点。 2 压电控制开关分注技术的试验应用 与效呆 21 技术原理 压控开关工具主要由机械和电气两大部分组 成，机械部分包括工作筒、开关器等机构；电气部 分包括接收器、数据存储器、检测电路、电动机、 锂电池等组成，其结构如图1所示。该_具技术原 理是在地面打压，通过压力波动信号转换为数码来 控制压控开关的开启、关闭和开启程度，同时流道 开启有16个挡来控制，通过调节开启程度来实现 不同的配注量。具体工作流程在地面预设特定压力 控制信号，开关下入井中后，需要改变水量时，井 口闸门控制输入特定的压力信号，相应的压控开关 接收信号后发生动作，改变水嘴，调整水量 图1 压电控制开关结构示意 22 技术特点 1)工具随管柱入井，无需投捞测配，解决了 目前偏心分注投捞测配成功率低的难题。 2)开关孑结垢，不堵塞， 使用寿命长。 3)通过地面打压控制调节配注量，调控方 便、简单。 4)施控开关工具无极限制，可 任意频繁调控。 23 现场应用 官154井位于黄骅坳陷孑断块，该井注水层间矛盾突出，吸水剖面 显示其顶部生物灰岩14号层和底部29号层吸水强 度大，中间层吸水强度小、动用程度差。为抑制层 问矛盾，提高油层动用程度和水驱开发效果，需对 该井实施两级三段分注，控制14和29号层注水同 时加强中间层位注水以提高开发水平。 该井油层深度超过2 100 求两级，管柱结构示意见图2。为保证管柱的有效期， 第二级封隔器采用高了管柱的防 蠕动性能，同时为尽量避免水中杂质对压电控制开 关的影响，在地面井口优选配套安装了井口过滤 器。笼统注水时各层段流速变化曲线如图3所示。 可见，由于层问矛盾突出，上下两高渗油层吸水强 度很大，中间低渗层段吸水强度小，形成无效注 水；而实施压控开关分注技术后，高渗透层段的吸 水强度降低，而低渗层段的吸水强度则得到增强， 层间矛盾得到明显改善，这样就提高了低渗油层的 动用程度和水驱开发效果(图4)。采用不同注水工 艺技术时的流场变化见图5、图6。 L 6 2279 3 m 压控开关I 21 74 12 i I I 2181 g m 152184 57 K X 2191 8 m 压控开关H 29 f I 2213 8 m 152226 36 X X 2236 5 m 压控开关3 I I I 2257 6 m 二K 丝堵2268 15 m 2327 O2 m 一 139 7 33 图2官1 5验硼究 n - h l ； 0 124 埔6 2e 314 031 093 155 21 279 3 笼统注水时各层段流速变化曲线 - 八 八 1 0 062 址4 19 248 031 093 155 ：1 27g 4分注后各层段流速变化曲线 2293l e793 “4555 1O517 20370 图5 笼统注水时各层段流场矢量 24效果分析 该技术现场试验一次成功，官152和官150 2 口受益油井取得良好增油效果，其中对应油井官 152初期含水下降，油量上升，明显见效；而官 150井经过分注加强了沙三下砂岩注水培植，并且 口I 1年第7期石油石化节能l 】1 I 沙三下油层实施了补孔挖潜，初期日增油3 ，并保持稳定，效果显著(表2)。 222662 O 15S965 200 527 图6分注后各层段流场矢量 表2分注措施实施后受益油井增油效果 可见，在低渗油藏中实施压电控制开关技术进 行分注后，官和官150两口受益油井到2009 年2月共累计增油9115 t，如按照原油每桶75美元 计算，共增加收入32110 元，经济效益非常 口丁观。 同时在低渗油层实施分注工艺后官井节 水降耗效果也更加明显。自2008年5月官15施分注措施后，到2009年2月共产油4 00862 t， 产液7 52506 t，提水仅3 51644 t。若不采用分注 注水配套工艺技术，在产同样多的原油情况下，则 1 2 j 水6 3 t，这也就意味着少提水或少注水 2 49649 t。若以2008年大港油田的平均注水单耗 值813 m 和注水系统效率749来计算，则 2008年官1510 约电费共 计1910 元(电费070元m )；而每立方米水沣 入费用为1456元，则节约费用363，共计 节约费用553。 3 结论 1)针对大港南部油田层系多、层间差异大、 层间剩余油潜力高的特点，为提高注水开发效果， 提高低渗油藏的动用开发程度，开展压电控制开关 分注工艺技术研究和推广应用，能够提高该油田的 注水开发效果和注入水利用效率，减少无效、低效 注水，达到节能降耗的目的。 2)随着大港南部油田开发的不断深入，针对 恶劣的井况条件和水质问题，注水单耗会越来越 高，只有不断地完善该分注工艺及配套技术，才能 提高油田开发效益和注水开发效果，实现注水系统 节水节能降耗的目的。 参考文献： 1许铁民任三海，梁惠勤扎实推