同井注采工艺研究与现场实施效果分析

夏礼杰 龙启潭 王欣欣 李雨佳

（哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 150027）

油田进入中高含水期，油井因含水上升带来诸多问题。在开采成本不断攀升、采出水处理规模不断增大，环保压力日趋突出等问题，导致油井过早地停产或废弃，处理设备投入和操作费用攀升。加拿大CentreforEngineeringInc[1]于1991年进行了井下油水旋流分离和同井回注研究，并于1994年首次在Alliance油田进行了名为“ESPAQWANOT”（井下分离）的工业试验并获得成功[2]。井下增压泵与油水分离技术相结合，形成井下油水分离同井注采系统，有效降低高含水期油藏开发的投入与成本，成为解决上述问题有效途径。

一、同井注采井下设备结构及其工作原理

同井采油注水技术，简称同井注采，是指在同一油井中，当存在两个或两个以上不同地层时，产出液由一层或多层产出，利用井下油水分离装置对采出液进行油水分离，将低含水产液举升至地面，高含水产液回注注入层，在同一井筒内同时实现注入与采出[3]。现阶段，我国大部分油田已经进入高含水阶段，含水率过高直接导致开采成本的上升，甚至出现一些油井生产达到经济极限而被迫废弃的现象。为解决这一问题，有相关专家研制开发了有杆泵同井注采系统，该系统的井下部分由注、采双泵组成，同常规的单泵系统相比，结构相对复杂一些，井下油水分离系统包括许多组成部分，但最主要的包括两部分，即油水分离器和提供举升动力和注入动力的泵。根据井下分离原理的不同，井下油水分离器主要包括重力分离式（主要与有杆泵组合作业）和水力旋流器两类。动力泵包括潜油电泵、螺杆泵、有杆泵及其组合。同井注采工艺技术可降低无效产液，降低举升能耗和地面处理成本，使高含水区块实现经济生产，可以使因高含水关停的井恢复生产。

二、同井注采工艺现场实施效果

从2016年初在两个区块进行小规模推广试验，目的是取得这套工艺在“注采不完善区块”和“四次采油区块”的工艺、开发和经济效果。

注采不完善区块选择在南一区中西块，该区块断层较多，注采井连通不好。2016年开始试验，试验前19口井的平均含水是97.4%。

南一区水驱试验井目前效果，南一区中西部现场试验19口井，措施有效率达100%。

可以看出：

（一）实施同井注采后，在产油量基本保持稳定的条件下，产出液的含水和水油比都大幅度下降，并且随着试验的进展，含水和水油比还有进一步下降的趋势；产油量有上升的趋势目前产量分别高于施工前以及施工初期的产油量0.4吨/日和0.7吨/日；中原含水大于98%的五口井都见到了很好的效果，含水降到64.8%左右，产油量上升到2.1吨/日以上；如果考虑一年的自然含水上升及产量递减，效果会更好；

（二）从应用效果中的含水率变化情况可以看出，含水下降值不是工艺能达到的最低值，而是含水降到一个合理的值以后就不再调整了；

（三）根据生产需要，工艺上还可以使含水和水油比进一步下降，但考虑到目前的计量和集输流程更适应中、高含水液体，因此这次只把含水降到60-85%左右。

三、同井注采工艺适应的油藏、油井和井网条件

（一）目前可以适应的条件

凡是注水开发的多油层油藏、原油比重不在0.97-1.03范围内、抽油泵可以下到油层部位、套管直径140毫米、安装了10-14型抽油机、单井产量30-120吨/日的油藏都可以使用这套工艺，若产液量低，可以用型号小一些的抽油机。这套工艺基本不受原油性质、地层水性质油层性质和井温的影响，只要井下工具的各种材质不变性，因此适应油藏和油井的范围比较广，推广到一个新的油藏时需要做的前期研发工作比较少。

“同井注采”比目前已有的三次采油方法的适应范围要广得多，有利于解决目前各种三次采油存在的共同问题之一：适应性不够广，储量覆盖面不够大。

（二）完善后可以扩大的应用范围

基本可以适应任何可以将抽油泵（柱塞泵、电潜泵、螺杆泵）下到油层需注入部位的油井。

在上述油藏运用后，可以大幅度地提高采收率和可采储量，延长油田高产期，降低油田开发的投资和成本。

（三）可以应用于下列井网条件

1．在高含水（注水或注聚区块）即将关或已关（废弃）的井或区块上实施；

2．不再钻加密井而需增加波及体积的井和区块。将原来的注水井和采油井射开新的层位，对新射开层位注水或采油，实施同并注采，注、采点会增加一倍，受效方向和波及体积大幅增加。适合开采层位是窄小条带砂体或断层多的区块。

3．产油量低、含水高的低效井或停产井。例如过渡带井或外围低产井等。

4．非常规低渗透油藏或低丰度单一油层油藏。目前新找到的储量有一定比例属于这类油藏。

5．高产油藏、厚层和块状（包括碳酸盐）油藏，使这类油藏能够在低含水条件下长期开采并大幅度提高采收率。为此需研发“电泵井的同井注采工艺”和“多种混合泵型的同井注采工艺”。

四、下步展望

（一）在大庆油田推广现有的工艺

这套工艺的增储、增产潜力非常大，但推广难度要大于以前推广的“自喷转抽”“化学驱”等战略性措施。要充分做好各方面的准备。

推广难的主要原因是：

1．开发理念和方式发生了颠覆性的变化，将影响规划、计划、地质、采油、管理、考核和培训等各个部门；

2．分析、判断一口井是否正常，往往需要掌握多学科的知识，目前多数职工的知识结构不适应，迫切需要通过培训和实践锻炼出更多的复合型人才；

3．规划、计划、方案等在制定时所需指标程序和方法要变；

4．加工和施工的难度增加很多；5．管理指标和方法要变。

（二）进一步发展这套工艺技术

使它适应

1．更高和更低的单井产量；

2．不同套管尺寸的井；

3．更深的油藏；

4．不同类型油藏的油井；

5．不同驱替方式油藏。

（三）适应油层单一的油藏，发展“同层注采工艺”

也可以钻多个分支井，使地面钻一口井而地下多点注、采。分支井的方向由油层沉积和应力情况决定，注采两点间的距离由所需要的驱动压力梯度决定。可以一口井形成一个注采系统，也可以成片使用，达到少钻井而实现密井网的目的。

目前很多碳酸盐油（尤其是中东的油田）当含水达到70%或90%就关停。如果通过新工艺可以将含水上限提高到98%或99.9%，则必定可以进一步提高油藏的收率。如果油藏的渗流规律与大庆油田相似，则含水上限由70%-90%提高到98%-99.9%，则采收率可以分别提高10%，20%甚至30%-40%。

五、结束语

“同井注采”工艺技术，经过几年的小规模推广使用，见到了很好的初步效果，许多原理是首次在该领域中应用的、许多技术指标是首次达到的、许多现场实践是首次成功实现的，并显示了这种颠覆性的工艺技术有望在低油价条件下使我国的高含水油田、废弃油田和低丰度油田能够经济有效的开发这套工艺不是一个遥远的设想、规划，而是一个有形的、可以在部分区块和油田逐步推广的、比较完善的成套工艺技术。在大庆油田推广使用，应该能够见到明显的提高产量、减少递减的效果。

应进的完善、发展、推广这套工艺，使其成为依靠新高质量发展的推动力之一，为看油工业早日走低油价的国局，缓解我国对外高依存度的局面并为降本增效、增储上产以及为创出新的油田开发模式和工艺做出贡献。