塔里木油田双台阶水平井深层分层注水技术解析

　　薄油层细品“功夫茶”
　　[中国石油新闻中心2015-05-13]
　　编者按：注水开发是实现油田高产稳产和改善油田开发效果的最经济、最成熟、最具潜力的方法。在低油价形势下，开展精细注水更具现实意义。其中，技术创新无疑要唱主角。随着注水技术的不断发展，各油田在精细注水领域有哪些“新招利器”？本期开始，《勘探·开发》推出《精细注水新技术》系列专题报道。
　　5月6日，哈得1薄砂层2号层注水量达50立方米，3号层注水量达30立方米。哈得1-34H井双台阶水平井深层分层注水技术的成功实施，让吸水层3号层喝饱了却不撑，让不吸水的2号层喝够水不再渴。
　　塔里木油田原油上产主力——哈得油田，埋藏深度大于5000米，属于低丰度、超深层油藏，油藏储层超薄，最薄处仅60厘米，又被称为“薄饼”油藏。塔里木油田创新运用双台阶水平井等先进技术，创造出原油产量年均增长25万吨的“哈得速度”。哈得油田原油年产量曾经从23万吨提高到200万吨。
　　经营油藏
　　不跑百米赛，跑赢马拉松
　　油田开发就像一场马拉松赛跑，只有合理分配“体力”、及时补充能量，才能跑出好成绩。
　　由于稀井高产，哈得油田一起步就是百米冲刺，跑得过急过快，让曾占塔里木油田2/3原油产量的“壮劳力”体能透支，自然递减率逐年增长，2013年油田综合含水率高达74%，含水上升加快，原油产量持续下降。
　　为不让“壮劳力”过早“趴下”，科研人员按照“一井一策一层”的油藏经营理念，由地面管理转变为地下管理，由笼统注水转变为精细注水，实现“100万吨持续稳产”目标，经营方向由“哈得速度”向“哈得效益”转变。
　　精细注水：
　　“撑”的少灌，“渴”的多喝
　　喝水好处多，讲究也多。不合理的喝水方式，不解渴反而伤身。喝“功夫茶”就是一种很好的喝水方式，喝完满口生津。
　　哈得1薄砂层油藏整体采用双台阶水平井注采井网对2号和3号砂层合注合采开发。由于孔隙度和渗透率、含油饱和度、油层厚度及射开长度等差异，笼统注水导致2号和3号砂层“旱涝不均”。注进的水，让渗透率好的3号层独吞了，结果“撑着”了，不吸水的2号层却“渴”得要命。
　　实现细分注水，就是要解决“分得开”的难题，封堵喝水太多的层段，专注没喝够的层段，用封隔器封住、隔开，让注入各层间的水对号入座，以防乱窜。只有这样“因层制宜”“合口对胃”注水，才能实现油田的精细开发。
　　然而，从仪表中能反映出来的只是总注水量。如何才能知道两个层位分别喝了多少水，喝到啥程度？
　　为此，科研人员经过一年科研攻关，研发出一套精准计算水嘴口径的软件。2014年11月10日，在哈得1-H34井试验中，针对选用2.6毫米还是2.8毫米水嘴展开了讨论。在这0.2毫米差距间，技术人员花费了6天时间进行计算、论证，并用5种公式反复模拟实验比对，探索出哈得双台阶水平井水嘴直径精准计算的理论。
　　将2.6毫米水嘴装在分层注水芯子上，需要用一条直径2.8毫米的钢丝将其送到指定地点。钢丝下放的速度和力度，需要恰到好处。这犹如在5000米地下穿针引线。
　　科研人员结合耐高温、抗高压、抗腐蚀等因素，历经两年“量身打造”出适用于双台阶水平井的同心集成配水器等10多种配套工具，兼具封隔与配水功能，简化了管柱结构，减少了下井工具，满足了细分注水的需求。
　　有效注水：
　　动态调水嘴，注水到层位
　　只有选择清洁、矿物质含量少的纯净水沏茶，方能品出口感纯正的茶味。油井注水亦是如此。
　　好水的标准有3个，即对管柱腐蚀性最小、不能堵塞水嘴、与地层的水配伍性好。
　　分层注水实时监测与控制技术，如同深入井下的“眼睛”。借助自动化和智能手段，不仅能提高油藏认识、优化开发方案，而且可根据注水合格率的变化动态调整水嘴，提高注水精细度，以保证注水合格率保持在较高水平。
　　为测试层位喝水量，以便精确计算注水量，注一段时间就要重新调配水嘴，再放回井下，难度不亚于大海捞针。
　　两年可行性研究、两年方案优化，多角度、全方位、多种定性分析和定量分析，塔里木油田创新设计出一套分层酸化、分层注水一体化的同心分层注水工艺，解决了双台阶水平井分层注水、分层酸化的难题，改善了传统注水“水土不服”的现状，让精细落点更加准确，注水变得更加到位。目前，这项技术已在哈得1-H34井和哈得4-24H井两口双台阶水平井试验获得成功，正准备在哈得1-36H井推广应用。
　　专家说
　　塔里木油田油气工程研究院副院长周理志：
　　哈得油田属于薄油层，以双台阶水平井开发为主。2003年10月起，哈得油田全面投注，整体采用双台阶水平井注水开发，注水保压是必须采取的开发措施。
　　双台阶水平井深层分层注水技术出现以前，我们只能采用笼统注水。然而，笼统注水无法有效改善和提高低渗层的水驱动用程度，注入水沿渗透率高的层位突进，注入水多的层形成水淹，而需要水的层位没有水或水量少，驱油效果不佳。5000米井深、双台阶水平井，如何实现有效注水，哪种工艺能够满足现场需求？尚无类似经验可供参考。
　　传统的偏心测调分层注水工艺不能满足现场分注需求，为此，塔里木油气工程研究院开展技术攻关，优选引进分层注水工艺技术，经过消化再吸收，集成再创新，研发出适合双台阶水平井的同心集成分层注水工艺技术，并配备两套井下完井工具和测试工具，经现场先导试验测试，一次性取得成功。
　　操作者说
　　哈得作业区工程技术室油藏工程师贺湘辉：
　　双台阶水平井深层分层注水技术采用集成式同心分注管柱，突破了分注技术仅限于直井的技术瓶颈，解决了水平井的分注难题。
　　哈得1-H34井是双台阶水平井注水井。对两个层进行注水后发现，一个层不吸水，水全注到另一个层里去了。为实现两个层都能吸水且都能吸够水，我们创新采用双台阶水平井深层分注技术，通过下入集成式同心分注管柱，将两个层分开，然后通过调整配水器对两个层进行水量分配，从而实现两个层都能吸水且都能吸够水。
　　在这个试验中，一个层吸水能力强，另一个层不吸水，要对两个层的注水量进行合理分配是个大难题。在这个过程中，油气工程研究院自主研发注入井水嘴计算软件帮了大忙，有效地指导了分层注水井调配。
　　此次调配成功，首次实现了塔里木油田同心集成分层注水测调有软件可依，同时减少了投捞测试的风险与工作量，使注水井测调更加准确、快捷。
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　　双台阶水平井深层分层注水技术
　　双台阶水平井深层分层注水技术是一项通过在双台阶水平井中下入分层注水管柱，对注水井的各小层进行控制注水，解决层间矛盾，提高注水开发效果的技术，并形成分层投捞测试、洗井、分层酸化等一系列配套技术。这项技术解决了双台阶水平井分层注水、分层酸化的难题。作业时，起出原井管柱，之后对不吸水的哈得1薄砂层油藏2号层单独酸化，最后下入分层注水管柱。
　　双台阶水平井深层分层注水技术，不仅能够在超薄油层中有较长的注水段，而且实现了对两个开发层系同时注水。
　　双台阶水平井深层分层注水技术适用于埋深超过5000米的超深、超薄、大面积、储量丰度特低的边水层状油藏。