节能减排

: 中文题名：注水井节能减排技术
: 英文题名：

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适用范围

第一部分：概述

概述

1.定义

用来向油层注水的井。在油田开发过程中，通过专门的注水井将水注入油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。依据油藏的构造形态、面积大小、渗透率高低、油、气、水的分布关系和所要求达到的开发指标，选定注水井的分布位置和与生产井的相对关系（称注水方式）。注水井井距的确定以大多数油层都能受到注水作用为原则，使油井充分受到注水效果，达到所要求的采油速率和油层压力。注水井的吸水能力主要取决于油层渗透率和注水泵压，为使油层正常吸水，注水泵压应低于油层破裂压力。

2.分类

国内陆上油田注水井口装置多安装的是KYS 25/65型采油树，强度试压50Mpa，工作压力25Mpa，通径65mm，注水井口装置的安装形式多为七阀式注水井口。这是一种非常完善的注水井口连接方法，它能很方便地进行注水井正反洗井，井下测试时不影响正常注水，同时还能较好地适应分层注水的工艺要求。但是七阀式注水井井口使用门阀较多，冬季井口保温困难。根据各油田对注水的不同要求，注水井井口装置形式可以简化为五阀式、四阀式和三阀式。

技术原理

1.压裂技术

技术名称	工作原理	完成范围	适用类型
滑套式分层压裂技术	采用水力扩张式封隔器和滑套式喷砂器组成的压裂管柱，自下而上不动管柱施工	完成对1-3个层段的压裂	适用于高、中、低渗油层
选择性压裂技术	压裂施工时利用暂堵剂对井段内渗透率高的层进行临时封堵后，再压裂其它层，以达到选择油层压裂的目的		适用于层内不均质的厚油层或层间差异大的油层
多裂缝压裂技术	在施工时用高强度暂堵剂对已压开层进行临时封堵后，再压裂其它层	一趟管柱可以压裂3-4个层段，每层段可以形成2-3条裂缝	适用于油层多、隔层小、高密度射孔的油水井
限流法压裂技术	压裂时通过低密度射孔、大排量供液，形成足够的炮眼磨阻	一次压裂对最多5个破裂压力相近的油层进行改造	适用于油层多、隔层小、渗透率低、可以定点低密度射孔的油水井完井压裂
平衡限流法压裂技术	采用与油层相邻的高含水层射孔的方法，使其与目的层成为统一的压力系统，平衡高含水层，以实现对低密度射孔部位油层的压裂，压后将高含水层炮眼堵死	一次压裂可以实现最多5个层的改造	适用于油层与高含水层隔层为0.4-0.8m的井的压裂完井
定位平衡压裂技术	在压裂施工时利用定位压裂封隔器和喷砂器控制目的层吸液炮眼数量和位置，平衡高含水层	实现一次压裂3-5个目的层的改造	适用于高密度射孔井的薄互层、目的层与水淹层隔层厚度在0.8-1.2m之间的薄油层及厚油层低含水部位的挖潜
水平缝脱砂压裂工艺技术	在压裂时控制前置液量、排量、滤失速度，使携砂液在裂缝尖端或其附近脱砂，阻止裂缝继续向前延伸，以形成一条高导流能力裂缝		适用于井距70-120米、厚度大于1m、有效渗透率＞50×10^-3um2的密井网油层改造
燃爆复合压裂技术	压裂时先进行高压气体压裂，在井筒附近形成数条径向微裂缝，再进行水力压裂，达到有效提高井筒附近泄流能力的目的	现场应用中压裂弹升压时间为0.3-0.5ms、升压速率15.4-92.46MPa/ms、峰值压力低于60Mpa	适用于固井质量良好的低渗透或致密的油层
热化学复合压裂技术	利用预前置液中的化学药剂反应产生的自生热量，提高缝内温度，降低原油流动阻力，达到提高效果的目的		适用于低渗、稠油、含蜡量高的地层改造
CO₂压裂技术	液态二氧化碳和水基压裂液形成的混合液泵入井中，实施压裂，达到增产增注的目的		其压裂液具有残渣低、返排率高、滤失小和弱酸性解堵的特点，可减少对油层的伤害，适用于低渗透、致密层的油气井改造
套管井分层压裂技术	采用特制的井下工具对41/2″小套管井实施分层压裂改造	一趟管柱可压3层	适用于41/2″小套管井
特殊井压裂工艺技术	水平井压裂：使用特制的下井工具对进行套管内分段压裂		适用于水平段油气层
特殊井压裂工艺技术	斜直井压裂：利用特制的井下工具进行压裂施工		适用于斜度变化在3-500之间的斜直井

2.堵水调剖技术

机械堵水、调剖技术：以大庆油田为主，研究发展了多种以封隔器、配产器组合的堵水管柱，包括：整体式堵水管柱、卡瓦悬挂式堵水管柱、可钻式封隔器插入堵水管柱和平衡式堵水管柱等。油田进入高含水期后，进一步研究发展了机械式可调层堵水工艺技术和液压式可调层堵水工艺技术，提高了堵水有效率，取得了良好的稳油控水效果。

油井化学堵水技术：向含水井的高含水层注入化学剂，降低近井地带地层的水相渗透率，封堵高渗透层或水流大通道，降低高压含水层对油层段的层间干扰，改善产液剖面，从而达到降低油井产水量，增加产油量，改善开发效果的目的。

注水井调剖技术：对注水开发的油田，采用封隔器和配水器，分隔各吸水层，进行分层配水。或者采用化学方法，向高吸水层注入化学剂，降低注水井近井地带的渗透率，或封堵高吸水层段或大孔道，从而控制高吸水层位吸水量，提高注入压力，提高低吸水层的吸水量，达到改善吸水剖面，提高波及体积，提高采收率的目的。

油水井对应堵水、调剖技术：在注水井调剖的同时，对相应的采油井进行堵水措施，以在改善吸水剖面的同时也改善油井的产液剖面，提高对应油水井的注水和采油效果，扩大见效范围，提高产油量，降低产水量，改善油田区块的注水开发效果，延长注水见效期。

油田区块整体堵水调剂技术：在一个油田区块筛选出不少于全部注水井三分之一的调剖目标井，进行相应的调剖和油井堵水措施。并根据开发的整体要求辅助以其他措施，如压裂、酸化、补孔、调参等，以达到该油田区块以调剖、堵水为主的综合治理的目的，改善油田区块整体开发效果。

深部调剖技术：用不同的注入方法，如段塞法或大剂量法等，将化学剂注入油藏较深部位，其部位根据各油藏开发特点而有所不同，例如，对正常高含水区块，其处理半径可采取1/3-1/4 井距，而对其具有明显的裂缝或大孔道的注水井可采用1/2井距或更大的处理半径，以达到在油藏较深部位封堵高渗透吸水层段，迫使液流转向，扩大波及体积，改善开发效果，提高采收率。

含油污泥高温调剖技术

它的原理是含油污水净化后的污泥微粒直径小，与高分子材料聚合后形成的可流动聚合体能够进入中等孔喉以上的油层，并和高温胶联剂在可控制的时间内形成可动胶体，既能阻挡高温蒸汽的高速推进，又不能完全把油层堵死，还能延长高温调剖的有效期。

污水处理站的含油污水净化后的污泥处理已成为油田环保工作一大负担。而最近发展起来的利用含油污泥主要原料，在油藏进行注汽井的高温调剖技术可以解决污泥排放的难题，同时又可以降低注汽井大剂量高温调剖的成本。

含油污泥高温调剖的基础原料来源可靠，有利于实施大剂量调剖，降低吨油成本。含油污泥高温调剖不但可以填补地下亏空、提高回采水率废弃，还可以解决污泥排放的问题，使废弃物得到再利用，具有良好的环境效益。

油井套管气回收利用技术

套管气回收利用系统的工作原理是：从井口连接管线到平台分离器，经气液分离后再连接到燃煤炉的回收工艺，供燃煤炉使用。从井口出来的含水较高的套管气进入分离器后，使气体冷却，分离出液体，沉入容器底部，通过容器底部的阀门排出，烃类可燃气体从容器中部排出供燃煤炉使用。

国内发展和应用现状

国内的注水管柱主要由封隔器、配水器和其它配套工具组成。按照受力状态，国内的注水管柱大多数采用了悬挂式结构，根据配水器的不同，国内的注水管柱主要可分为空心注水管柱和偏心注水管柱，一般分注2～3 层。其中，空心注水管柱最多可分注5 层，偏心注水管柱理论上讲最多可分注8 层。近几年，随着对管柱蠕动危害认识的提高，为适应油田开发状况的需要，提高注水效果，降低生产成本和延长管柱的工作寿命，各油田都开展了对管柱结构、锚定支撑技术和补偿技术的研究。研制出了具有锚定补偿功能的可适应不同类型油藏注水需要的多种注水管柱。

国内的注水封隔器主要有 Y341 和K344 两种类型。其中K344 型封隔器曾经因为工作寿命短、耐温承压能力低而被逐步淘汰，近几年由于工艺进步，扩张式封隔器胶筒的内部结构改进提高，目前又开始逐步的扩大应用范围。Y341 型封隔器带有洗井通道，可进行不动管柱反洗井，一般采用上提管柱的方式进行解封。近几年为改善注水封隔器的工作性能，适应深井高温高压注水的需要，国内各油田都在封隔器改进方面做了许多工作。其中胜利油田根据深井注水时注水管柱的工作特点，研制成功了下放管柱解封和旋转管柱解封的注水封隔器，另外还根据高温高压注水的要求，对注水封隔器的胶筒结构和配方进行了优化设计，研制成功了耐温170℃，耐压35MPa，带有肩部保护的高温高压胶筒，从根本上提高了封隔器的工作性能。

国内的配水工具主要有空心配水器和偏心配水器两种类型。它们都是采用孔板节流的原理，利用水嘴控制各层的注水量，测试和调配要逐层进行，作业时要投捞死嘴子使封隔器坐封，工作量大。近几年为简化作业，降低生产成本，胜利油田研制成功了轨道式空心配水器和免投死嘴的偏心配水堵塞器。工具下井后不用投捞就能保证封隔器坐封，并在坐封后顺利注水，从而简化了作业工艺。为简化测试和调配工艺，胜利、大庆、河南、辽河、新疆、江苏等油田都研制出了集成式配水器。该种配水器在注水时每级可分注2～3 层，测试调配时每次可测、调2～3 层，从而提高了测调效率。另外，为提高分层注水合格率，各油田都开展了自动配水器的研究，其中胜利油田研究成功了空心式流量调节器，大庆、青海油田研究成功了偏心式流量调节器，中原、江苏等油田研究成功了中心式自调配水器。

国内注水井测试主要采用投球法和流量计法。测试时要在井下逐层进行，仪器到位后利用降压法进行调点测试。测完后通过地面数据处理系统，得出各层的吸水量和吸水能力。投球法由于改变了注水井的工作制度，误差较大，目前正在被逐步淘汰。流量计法从前主要采用106、107 型浮子式流量计，该型仪器利用划卡片的方式记录测试数据，误差较大，精度较差，目前正在被电子流量计所取代。电子流量计是最近几年研制成功的注水井测试仪器，具有承压能力高、精度高、资料可靠、数据处理快捷、方便等特点，目前已在胜利、中原、华北等青海等油田进行了推广应用。

投捞工艺是保证注水井测试、调配工作顺利进行的辅助工艺。目前国内注水井测试主要采用录井钢丝投捞的方式进行；调配主要采用钢丝绳投捞的方式进行。测试、调配时要逐层进行投捞，工作量大，成本高。为简化投捞工艺，最近几年国内各油田相继研究成功了液力助捞工艺和液力投捞工艺。这两种投捞工艺都只能适用于空心注水管柱。液力助捞工艺是利用录井钢丝进行调配。调配时，先用录井钢丝

将打捞工具下到配水器处，捞住配水器芯子后，井口油管放压，利用液力将芯子冲出配水器，然后再用钢丝将芯子提出井口。液力投捞工艺是在测试和调配时，全部利用液力，进行仪器和打捞工具的起下，不动用地面绞车，工艺简单，方便易行，但在实施时，需解决好污水排放的问题，以防环境污染。

国外发展和应用现状

国外的分层注水工艺主要包括分层注水管柱和井下调配工艺技术。其分层注水管柱多为锚定式结构，按井下管柱数量与相对位置又可分为单管注水完井工艺、同心管注水完井工艺、平行管注水完井工艺、混合分注完井工艺等管柱。分注层数一般为2 层～3 层，最多可达8 层以上。

国外的注水管柱多为支撑式结构，管柱主要由卡瓦式封隔器、流量调节器和伸缩短节组成。封隔器用于分层和锚定管柱，能有效克服管柱的蠕动对封隔器密封性能的影响，密封压力较高，工作寿命较长。伸缩短节一般装在第一级封隔器的上方，用于补偿注水过程中温度和压力效应引起的管柱长度变化，改善封隔器的受力条件，因而管柱的寿命较长。国外的可取式注水封隔器耐温可达150℃，耐压50MPa，工作寿命达3 年以上。同时由于国外注水水质较好，没有不动管柱洗井的要求，封隔器上没有洗井通道，结构比较简单，管柱能有效防止地层反吐出砂，因而其寿命较长，可适用于深井和高压注水井，基本上能够满足各类油藏分层注水开发的需要。

流量调节器用于调节各层水量，注水量不随注水压力的变化而变化，对地层进行定量注水，为了满足测试调配的需要，大部分井下流量调节器都是可取式的。注水时，在地面选好孔板，利用流量调节器调节各层水量，对地层进行定量注水。调配时利用钢丝绳捞出各层流量调节器，更换孔板后，再逐层投入井中，即可完成调配。调配时不用动管柱作业，利用钢丝绳进行投捞起下，根据配注需要，在地面更换孔板达到调配的目的。但是由于国外注水井没有洗井要求，所以配水器没有防返吐功能。

由于国外的配水工具控制的流量恒定，不随注水压力变化，不需进行井下流量测试，因此没有专门的注水井井下流量测试工艺，国外的注水井测试主要是指吸水剖面的测试。当需要掌握各层吸水状况时，利用同位素示踪剂的方法进行测试。

供应商信息

北京五洲流金石油公司

牡丹江利德石油机械配件厂

河北华密橡胶有限公司

西安维绿环保科技有限公司

河南王屋纳米科技有限责任公司

经典案例

见“现河庄油田分层注水管柱配套模式及应用.pdf”

参考文献

[1]刘翔鹗.我国油田堵水调剖技术的发展与思考[J].石油科技论坛，2004，（1）：41—47.

[2]孙鑫宁.注水井恒流量空心配水器研究[D].上海：上海交通大学，2008.

关联标准

替代标准

引用标准

标准分类号: 中国标准分类号：; 国际标准分类号：

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