1、 67 2023 年 11 月第 50 卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.50 No.11Nov.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY收稿日期：2023-11-010 引 言注水是保持地层压力、提高油田最终采收率的一种有效手段。渤海油田储层易出砂、层数多，不同层位储层物性参数差别大，且纵向非均质性严重，在注水开发过程中，多采用分段防砂完井方式。注水开发是渤海油田最常用的开发方式，目前海上水平注水井共有 113 口，占总注水井数的 13.3%；水平井产量占总产量的 41.5%，可见水平井产量对于整个渤海油田的产量贡献非常可观。通常水平注水井采用
2、笼统注水，由于指进现象严重，水驱效果严重受限，层间矛盾进一步突出，且受益井易含水突破，影响油田水驱开发效果。实现水平井精细注水已成为渤海油田稳油上产亟待解决的问题。应用技术分层注水管柱在渤海BZ油田水平注水井中的创新应用郭英磊1，邹德昊1，阮新芳1，顾津龙2，卢轶宽1，李金泽1 1中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300457；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300457 摘 要：水平井产能高、经济效益好，随着海上油田的不断开发，水平井数量随之增加，但水平井存在水平段长、无法通过常规手段测试，特殊测试费用高、效率低等问题。基于目前的水平注水井笼统注入方式，下入一套分
3、层注水工具，有径向和轴向 2 个注水通道，能实现跟部或趾部分段注水，分注管柱内径满足后期测试和措施的需求。以BZ油田C井为例，下入分层注水管柱，吸水测试和调驱试验结果表明，该管柱可实现水平注水井分层注水，能够抑制受益井含水突进，延缓油田自然递减，从而提高油田水驱效果，为海上油田水平井高效开发提供重要技术手段。关键词：水平注水井 分段注水 改善注水剖面 开发效果中图分类号：TE355 文献标志码：A 文章编号：1006-8945（2023）11-0067-04Innovative Application of Layered Water Injection String in Horizonta
4、l Water Injection Well in BZ Oilfield GUO Yinglei1，ZOU Dehao1，RUAN Xinfang1，GU Jinlong2，LU Yikuan1，LI Jinze1（1.Tianjin Branch，CNOOC Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China；2.Drilling and Production Company，CNOOC Energy Technology and Services Limited，Tianjin 300457，China）Abstract：Horizontal well has high prod
5、uctivity and good economic benefit.With the continuous development of offshore oilfields，the number of horizontal wells has increased.However，the horizontal wells have problems such as long horizontal sections，inability to be tested through conventional methods，high special testing cost，and low effi
6、ciency.Based on the current level of water injection wells in general，a set of layered water injection tools are submitted，and two radial and axis water injection channels are used to achieve water injection in heel or toe section.The inner diameter of the layered water injection string can meet the
7、 needs of later testing and measures.Taking well C in BZ Oilfield as an example，a layered water injection string is run into.The results of water absorption test and profile control test indicate that this string can achieve layered water injection in horizontal water injection wells，inhibit the sud
8、den increase of water content in beneficiary wells，delay the natural decline of the oilfield，and thus improve the water flooding effect of the oilfield.It provides an important technical means for the efficient development of horizontal wells in offshore oilfields.Key words：horizontal water injectio
9、n well；water injection in sections；improving water injection profile；development effect 68 天 津 科 技第 50 卷 第 11 期1 注水井分注工艺技术概况海上油田多采用平台式开发，井身结构复杂，普遍为大斜度井。海上分层注水工艺发展至今，经过在现场实践中的不断技术升级与完善，先后开发了笼统注水、多层分段注水、智能注水等工艺，形成了以一投三分、空心集成、同心分注、边测边调、有缆智能注水、无缆智能注水等适用于海上各种井况的分层注水技术1-2，并取得了良好的应用效果，为渤海油田增储上产提供了注水力量。1.1
10、分注技术发展阶段第一阶段：19961998 年，借鉴陆地油田经验，开始海上注水技术的初期探索。以大庆油田为主要代表的陆地油田普遍应用偏心配水器，采用钢丝投捞配合作业，适用于直井及小斜度井（35）。此工艺单层注入量较小，且在大斜度井中钢丝投捞成功率低，无法满足海上大斜度井高分层配注量。因此，需研发一款适用于海上井况的同心分层注水工艺。第二阶段：19992007 年，实现渤海油田多层段、大斜度井、大排量分注。为满足海上油田注水井井斜大、注水层数多、单层配注量大等工艺需求，经过一系列技术攻关和研发，先后开发了“一投三分”、同心分注、空心集成等一系列可投捞同心分注技术，满足了 6 层以内、井斜不超过
11、60、单层配注量不超过 700 m3/d的注水需求。第三阶段：2008 年至今，分注技术改进，进一步提高测调效率和分注管柱的长效性。可投捞式分层注水工艺在调配时，需钢丝作业配合，随着注水井数增多及调配工作量增加，调配施工周期长、占用平台场地空间大，影响油田提质上产效率。因此，对注水井测调效率和精度提出了更高的要求。边测边调分层注水技术能够免去钢丝反复投捞水嘴的调配过程，运用机电一体化技术，利用地面测调仪直接读取流量值，便捷高效，在线完成整个调配过程，大幅缩短了调配工期3-7。油田注水技术开发与应用根据其自身油藏地质及井况特点，经过不断研究和技术创新，配水工艺从笼统注水发展到分层注水，从起下管柱
12、发展到投捞水嘴调整开度，再到地面直读测调，资料录取从单参数到多参数。分层注水管柱从固定式分层注水、活动式分层注水、常规偏心分层注水发展到同心分层注水，配套测调技术从钢丝投捞发展到钢管电缆直读测调8-10。1.2 水平井分注技术水平注水井管柱下入深度在跟部或跟部以上，受到管柱下入深度和井斜等因素限制，无法实现常态化吸水剖面测试，缺乏吸水剖面测试资料，无法有效指导实施酸化解堵、堵水等增产措施12，导致无法实现针对水平井井段吸水剖面差异化的精细调驱。水平井精细调驱需求迫切。海上水平井产液剖面及注水剖面不均匀的一个重要原因在于完井时多数未进行分段开发完井，直接导致油田见水后含水上升快，注采矛盾日益突出
13、。基于海上水平井均衡注水需求，应满足以下 3 点现场要求：一是实现均衡注水，改善注水效果；二是满足水平段的吸水剖面测试；三是辅助水平井调驱工艺，保障调驱效果最大化。2 水平注水井分层注水管柱特点及技术参数2.1 水平井分层注水管柱特点针对海上油田水平注水井目前单点注入的特点，提出水平段跟、趾部分开注水的设想，结合海上油田不动管柱作业的特点，在注水井井斜小于 60 的位置下入一套分层注水工具。用新加入的封隔器进行油套环空隔离；分注管柱带有径向和轴向 2 个注水通道，分别对应水平段井跟部和趾部注水。管柱内通径不得小于 52 mm，以保证后期测试工具串（钢丝/电缆）的通过；分注工作筒内下入可投捞配水
14、器，通过调节水嘴大小控制水平井跟部和趾部的注水量，实现水平井跟部、趾部分段注水和调配，从而有效控制水窜速度，延长油井无水采油期11-14。具体水平注水井分注管柱示意图见图 1。图 1 水平注水井分注管柱示意图Fig.1 Schematic diagram of layered water injection string in horizontal water injection well改进后的管柱具有双向注入通道，将水平井注水由单点注入改为多点注入能够满足钢丝/电缆工具串下入要求。其配水器分为轴向有水嘴和无水嘴结构，需要控制趾端注水量时，下入有水嘴结构的平衡注水配水器，通过调节水嘴的大小实
15、现注水量的控制；若不需要控制趾端注水，则可下入无水嘴结构的配水器。平衡注水工艺实现了水平井跟端、趾部分流注水和分层调配，实现了水平井常规手段的吸水剖 69 2023 年 11 月 郭英磊等：分层注水管柱在渤海BZ油田水平注水井中的创新应用面测试常态化，增加了定位旁通，使管柱定位更精确；同时，能够辅助调剖、调驱作业，实现了海上油田水平井调剖调驱效果最大化。2.2 技术参数适用于海上长水平段注水井，满足最大注入量 800 m3/d。满足耐压 35 MPa，耐温 120。工艺管柱最小内径 52 mm（配水器芯子）。工艺管柱满足钢丝/电缆工具串下入要求。3 水平分注管柱现场应用3.1 吸水剖面测试对B
16、Z油田C井（注水井）实施氧活化吸水剖面测试，正/反注水（跟部/趾部注水）的剖面测试结果表明，当从注水优势层位远端为起始注水点时，能小幅抑制主吸水层的吸水量，同时能够加强其他吸水较差层位的吸水能力，使得整个注水剖面相对更均匀，延缓了受益油井含水突进，提高了注水开发的效果，见表 1。表 1 C井（注水井）水平段测试结果Tab.1 Test results of horizontal section of well C（water injection well）注入压力/6 MPa正注反注油层顶深油层底深厚度绝对注入量相对注入量绝对注入量相对注入量（m)(m）（m）（m3/d）（%）（m3/d）（%
17、）1 8231 8307127.5412.68342.271 8301 84010001298.61 8401 8501028.162.8674.471 8501 89040003021 8901 9001049.684.949061 9001 9101046.264.6100.671 9101 94030001409.331 9401 95010101.9610.1412081 9501 98030003021 9801 9901016.981.69503.331 9902 0304000503.332 0302 0401083.438.29503.332 0402 0804000503.3
18、32 080以下551.7954.8665043.34合计1 005.81001 5001003.2 调驱应用BZ油田C井随后实施在线调驱，针对水平井井型及不同段塞的体系特点，利用水平井分注水管柱，实现了调驱体系中不同强度体系的定点注入。调剖段塞：仅在水平井趾部下入带孔管，用于定点注入调剖段塞体系（强度大，用于封堵优势通道）。驱油段塞：平衡注水工作筒，特制芯子，井筒中改变液流方向，环空注入驱油段塞体系（深部驱替，用于扩大波及）。结合氧活化测试结果，调驱过程中，利用管柱特点，通过定点注入不同强度体系，有效封堵水流优势通道，抑制注水突进，启动低吸水层段，扩大波及，实现深部驱替和液流转向，见图 2。
19、图 2 调驱前后吸水剖面图Fig.2 Water absorption profile before and after profile control实施调驱后，两口受益油井降水增油效果明显。井组含水下降 5%，日增油达 30 m3（净增油），累增油约 0.69 万m3，起到了良好的稳油控水效果，见图 3。图 3 C井组注采生产曲线Fig.3 Injection production curve of well cluster C4 结 论水平分注水管柱有径向和轴向 2 个注水通道，可分别对水平井跟部和趾部进行注水，实现水平井分段注入。通过更换平衡注水芯子上水嘴的大小，控制了水平井跟部和趾部
20、的注水量，从而实现了水平井跟端、趾端选择性分流注水和分流调配。BZ油田已现场应用 5 井次，作业成功率 100%，改变了水平注水井长期笼统注水的状况，稳油控水效果显著。70 天 津 科 技第 50 卷 第 11 期该管柱不仅满足后期不动管柱测试和调配的需求，还能保证测试、措施效果的成功率，有效改善水平井开发存在的注采矛盾，从而提高水驱开发效果，对海上油田其他水平井具有重要的推广意义。参考文献程心平，王良杰，薛德栋.渤海油田分层注水工艺技术现状与发展趋势 J .海洋石油，2015，35（2）：61-65，81.王东，王良杰，张凤辉，等.渤海油田分层注水技术研究现状及发展方向 J .中国海上油气，
21、2022，34（2）：125-137.徐兴安，张凤辉，杨万有，等.渤海油田分层注水测试新技术 J .油气井测试，2019，28（4）：51-56.万泊宏，刘星，李强.海上分层注水防砂工艺技术探究 J .化工管理，2020，548（5）：198-199.黄泽超，沙吉乐，刘铁明，等.海上油田大排量分层测调注水技术研究及应用 J .仪器仪表用户，2022，29（5）：1-4.徐兴安，张凤辉，杨万有，等.注水井高效测调一体化技术研究与应用 J .石油机械，2020，48（8）：43-49.123456张玉荣，闫建文，杨海英，等.国内分层注水技术新进展及发展趋势 J .石油钻采工艺，2011，33（2）
22、：102-107.刘合，裴晓含，罗凯，等.中国油气田开发分层注水工艺技术现状与发展趋势 J .石油勘探与开发，2013，40（6）：733-737.海上采油工程手册编写组.海上采油工程手册 M .北京：石油工业出版社，2001.罗昌平，程心平，刘敏，等.海上油田同心边测边调分层注水管柱研究及应用 J .中国海上油气，2013，25（4）：46-48.张一羽，孙金峰，辛林涛，等.水平井浅测分段注水管柱的研制与应用 J .石油机械，2013，41（6）：94-96.刁东镇，刘常清，王柳，等.平衡注水工艺管柱及配套工具研究与应用 J .仪器仪表用户，2023，30（2）：15-18.秦立民，姚尧，王旭东，等.渤海某平台 A1H 井“平衡注水”工艺措施设计 J .石化技术，2019，26（12）：235-236.刘常清，王现锋，张磊，等.渤海油田水平注水井两层分注工艺研究及应用 J .石油矿场机械，2016，45（9）：83-86.78910 11 12 13 14
