海上油田注水新技术

低渗透油田注水开发工艺技术的应用发布时间：2023-02-06T05:34:14.307Z 来源：《工程管理前沿》2022年9月17期作者：辉建超[导读] 低渗透油田储层的渗透率与常规油藏相比较小，产能没有达到理想状态，辉建超大港油田石油工程研究院天津 300280摘要：低渗透油田储层的渗透率与常规油藏相比较小，产能没有达到理想状态，石油生产企业利用注水技术开发低渗透油田，为社会经济发展、群众生活需求提供保障，保证油田企业稳定可持续发展。

关键词：低渗透油田；注水；工艺技术前言：低渗透油田开发对我国社会、经济的发展有重要的意义，然而由于低渗透油田地层特殊性质的影响，制约了低渗油藏产量。

为了提升开采的质量以及效率需要深入研究先进的开采技术。

利用注水开发工艺技术与采油工艺相结合，可以切实提升油田开采质量以及开采效率，使石油企业获取可观的经济效益，促进社会经济的发展。

一、低渗透油田特征低渗透油田的物理性质中，非均匀性是明显的性质之一，增加了采油工作的难度。

对于短岩层结构，即便为纵横方向，不同的结构也会存在一定的差异性，长期以往会直接影响岩性的稳定性。

众所周知，低渗透油田的渗透能力都相对弱化，其油层厚度不会很大，储层平均孔隙渗透率也会相对较低，达不到预期的目的，无论是产出还是质量都不理想，只有不断优化低渗透油田才可以保证石油资源的产出，使油田企业获取可观的经济利益。

在大多数低渗透油田中，其发育情况都属于裂缝型，会直接影响注水的成效，严重时会增加油田的含水量，间接降低油田的产量，因此，必须要科学应用注水工艺技术才可以保证油田的稳产。

二、低渗透油田注水开发工艺技术的应用（一）同步注水开发由于低渗透油田特殊性质的影响，开采石油资源时，假如没有应用额外的辅助性技术或者设备，会由于缺乏天然能量无法保证地层处于稳定的状态，原油的自然能量会随着开采时间以及开采力度的提升持续性减少，最后出现产量下降的现象。

虽然后期可以采用注水的方式辅助地层恢复压力，而实际恢复的地层压力还是非常有限，仅能恢复到原地层压力的70%，无法充分满足低渗透油田高产的要求，在注水期间还存在着安全隐患，严重时则会发生地质性灾害事件。

同心双管分层注水工艺在埕岛油田的应用摘要：经过以研制安全阀为重点内容的改进后，同心双管液控分层注水工艺基本配套完善，使各层注入量由地面控制、分注精确、后期管理简单，可在地面验封，目前已在多口井中成功应用，能大幅度提高一级二段分注井层段的合格率，对尽快实现海上油田“精细注水”具有重要意义。

本文主要简析同心双管注水技术的原理、海上的应用成果以及展望。

关键词：海上油田同心双管分层注水1 前言目前胜利海上分注井以液控式分注工艺为主，测试调配采用工艺繁琐的钢丝投捞，施工难度大、成本高，造成分注井段合格率低，加剧了油藏层间、平面非均质性，严重制约了埕岛油田提液开发效果。

同心双管分注工艺分层注水量、注入压力在井口控制，测试在地面进行，分注精确，管理简单。

1998年在埕岛海上油田应用了4口井，因存在无安全阀等快速关断装置、内外管间皮碗封密封不严等问题，后未推广。

随着技术发展，2009-2010年进行了工艺改进后形成101.60mm（4 in）～60.33mm （2-3/8 in）同心双管液控分注方案。

2 同心双管分注工艺及配套工具2.1 管柱结构4in～2-3/8in同心双管液控分层注水管柱包括补偿器、环空安全阀、注水安全阀、分流配水器及液控封隔器等；分层防砂管柱则为常规大通径金属毡滤沙管。

地面主要配套设施包括HKY80-35型采油树，但在常规大四通上增加了一个四通；外径175mm双油管悬挂器通径90mm，长0.17m，内管悬挂器通径75mm，长0.17m，工作压力35MPa（图1）。

2.2 工艺简介工艺原理：井口采用双悬挂器，外油管注上层，内油管注下层，具备各自独立注水通道，注入量由采油树阀门控制。

正常注水时，通过液控封隔器与密封插头来封隔上下两层，利用分流配水器实现分层注水；注水压力的变化不会影响分层效果。

停注洗井时，泄掉液控管线压力解封液控封隔器，可分别冲洗双管环空及内管。

2.3 配套工具海上安全环保要求极高，应用任何技术必须严格符合相关规定。

0 引言为补充油层能量和驱替原油，油藏往往会进行注水开发。

然而，由于油层的非均质性，注入水优先顺着高渗透流动通道（又称优势流动通道）流动，导致出现水驱波及体积减小、驱油效率降低和油井过早见水等一系列问题[1-4]。

注水开发油藏难以避免地会出现油井含水居高不下，尤其是在超前注水油藏中油井见水早，含水率高[5]。

因此，油井堵水一直是注水开发油藏重点研究内容。

国内油井堵水试验最早始于1957年玉门油田，其后在大庆油田、大港油田、长庆油田以及塔里木油田等地也多有研究。

1 油井堵水技术分类油井堵水模式发展出5大类，主要有区块整体堵水、选择性堵水、不同来水堵水、深部堵水和多种措施结合堵水。

堵水技术也从机械堵水发展到化学堵水[6-8]，如图1所示。

机械堵水可分为机械式可调层堵水、液压式可调层堵水、重复可调层堵水、遇油/水自膨胀封隔器堵水、水平井重复可调机械找水堵水、电控机械找水堵水以及水平井智能机械找水堵水。

化学堵水可分为聚丙烯酰胺堵水、交联聚合物类堵水、水玻璃-氯化钙类堵水、油基水泥浆类堵水、干灰砂类堵水、木质素类堵水、凝胶类堵水和活化稠油类堵水。

机械堵水应用在井筒，化学堵水应用在储层内部孔隙和裂缝。

化学堵水剂按其作用机理可分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂。

选择性堵水剂作用机理：当油水在不同的通道中流动时，选择性堵水剂可以堵塞水流通道而不会堵塞油道；当油水在同一通道流动时，选择性堵水剂只能降低水相渗透率。

非选择性堵水剂作用机理：非选择性堵水剂优先进入高渗透区和裂缝，堵塞通道可能是水流通道，也可能是油流通道。

Chen Lifeng 等人[9]认为，选择性堵水剂在油田的成功应用极其少，主要原因是投资回报率低、高温高矿化度条件下效果差、易减产。

选择性堵水剂用于小孔道（如孔隙和微裂缝），堵水强度很低，一般小于0.1 MPa。

与选择性堵水剂相比，非选择性堵水剂具有更高的封堵强度，适用于人工裂缝和天然大裂缝[1， 10， 11]。

1.海上石油开采调剖堵水的必要性 海上油田开发需要投入大量的资金，尽快收回投资并取得好的经济效益，决定了海上油田必须以较高的采油速度进行生产。提高采油速度必须维持油井较高的产量，因此强化油井产能的一些措施如大排量电潜泵、注水等工艺技术在海上油田开发中应用较为广泛，这些强采强注措施将会使油井见水周期缩短和产出液含水率上升很快，随着油田的开发油井出水问题越来越突出。调剖堵水是延长海上油田油井经济开采寿命，提高石油开采速度和采出程度的非常有效的手段和措施之一。

1.1.油井出水的原因 油井出水可能是来自同层水，也可能来自异层水（又叫外来水）。注入水、边水和底水为同层水；由于固井质量差、套管损坏引起的流体窜槽或误射手水层引起的出水为异层水。出水的原因主要有以下几个方面： （1）由于地层渗透率的非均质性及油水流度比的差异，使注入水易沿高渗透地层突进，造成油井含水上升较快。 （2）在注入水的的长期冲刷下，特别是强采强注时使地层胶结物受到破坏，引起渗透率的急剧上升，在油水井之间形成高渗透、大孔道地层，也会引起油井上升很快。 （3）油水同层时，由于流体压力梯度大于游水重力梯度时易引起底水锥进。 （4）由于固井质量差、套管损坏引起的流体窜槽或误射手水层引起的出水。

1.2 油井出水的危害 （1）油井产水，对经济效益影响很大，某些高产井可能转变为无工业价值的井，影响油田经济开采期。 （2)对于出水井，如不及时采取措施，地层中可能出现水圈闭的死油区，注入水绕道而过，从而降低采收率，造成极大的浪费。 （3）油井出水还可使储层结构破坏，造成油井出砂。 （4）油井出水后还会增加液体相对密度，增大井底油压，使自喷井转为抽油井。 （5）油井出水会腐蚀井下及地面设备。 （6）油井产水增加，必然会使地面脱水费用增加，造成环境污染。

1.3 堵水方法分类 堵水技术根据施工井的种类不同，可分为水井调剖和油井堵水两大类；根据堵水方法的不同，又可分为机械堵水和化学堵水；化学堵水又可分为选择性堵水和非选择性堵水。

ACADEMIC RESEARCH 学术研究摘要：论文研究了一种基于油田现有数字化技术和硬件基础，通过对水源井远程启停、供注水泵PID控制、注水井稳流配水等技术，实现注水系统由“单点—远程—控制”向 “联动—闭环—自控”升级，实现注水系统“源—供—注—配”全过程自动控制，减少供注中间环节的计算和操作工作量，提升油田注水管理水平、降低能耗和运行风险。

关键词： SCADA系统；闭环控制一、前言SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对分散的测控点的各种设备实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及实现了对生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要完整的数据及技术支持。

二、油田注水闭环控制技术研究建立供注系统“源—供—注—配”的大闭环控制和基于水源井、供注水站、注水站/环网、注水井的四个小闭环控制模型，可以根据地面供注工艺按需组合控制算法，达到全过程自动控制的目的。

供水站水罐液位与水源井运行状态形成联动，系统依据供水站水罐液位的高低自动控制水源井的启停，对于停止供水的水源井按照液位值从高到低进行排序，并启用液位最高的水源井进行供水[1]。

通过对注水站清水过滤间转水泵的远程变频控制，开发了源水罐与清水罐液位联动控制，实现供注平衡。

发挥注水站变频设备潜力以及数字化控制优势，开发基于PID控制算法的恒压注水控制和环网压力平衡补偿程序，实现了注水站、注水环网恒压控制、平稳注水和回流的消减。

在实现注水井远程调配的基础上，SCADA系统定时进行注水量的自动校正，自动模式下系统可根据校正排量自动调配，无需人员干预，对于超欠量较大的注水井通过颜色预警，在手动模式下，可人工设定排量进行调节。

数据采集层：水源井数据采集，站内数据采集，注水井数据采集。

数据存储层：所有采集及计算数据通过作业区实时数据库、历史数据库，关系数据库进行存储，以供设计层的读写调用。

价值工程0引言现阶段由于海上采油平台寿命短,且采油风险高,因此必须采用注水的开发方式进行石油开采。

但是这样就会造成很多采油污水,对海洋环境造成危害,因此需要对污水进行处理回注。

本文首先对海上油田注水技术的发展现状和存在的问题进行分析,然后再针对海上采油污水处理技术和工艺进行分析和探讨,不断提高我国海上油田采油污水回注处理水平,维护我国的生态平衡。

1海上油田采油污水注水处理技术现状及存在的问题海上采油是现阶段最重要的,最具发展潜力的采油方式。

这种采油方式在很多国家都得到广泛的应用。

海上采油具有开采效率高,石油资源利用率高的优势,同时海上采油也具有很多的不足。

因为是在海上进行采油,一旦采油方法应用不当,就会对海洋环境造成危害,对海洋水资源造成危害。

其中最重要的就是海上油田采油污水的问题,下面就让我们对这些问题进行仔细分析。

1.1传统注水处理技术在我国传统的污水回注处理技术主要是运用去除污水中的悬浮物和去油的方式来进行的。

在国外经常使用的海上污水处理器有气体浮选装置、水力旋流器、波纹板分离器等,我国海上油田污水处理技术主要运用的是隔油、混凝汽浮和过滤技术为主。

例如我国渤海油田进行采油污水处理就包括斜板除油、气浮以及通过核桃壳进行过滤这三个步骤。

除此之外,海上油田采油污水注水处理技术也采用离心分离的方法来进行。

海上油田传统的直接注入海水的处理过程是以浮物和去氧来进行展开的。

在我国的青岛油田中主要采用了海水粗过滤、压力斜板沉淀以及细过滤和超重力脱氧、电解氯化杀菌等方式来对海上油田采油污水进行回注处理。

图1是海上污水处理的工艺流程图。

图2是污水净化系统流程图。

1.2海上油田注水过程中存在的问题对海上油田注水过程中存在的问题进行分析主要包含三个方面的内容。

首先是海上油田采油污水回注处理工艺中存在的问题。

在对海上油田采油污水进行处理的过程中,其中最重要,最关键的环节就是出油系统。

现阶段的海上油田采油污水处理工艺可以把污水中大部分的悬浮油、乳化油以及分散油等物质进行去除,但是在出水中仍然含油一些少量的油类物质,使得过滤污水的材料很快失去过滤效果,且大大降低了注水的能力,对油田生产造成了很大的影响和阻碍。

海上油田增产措施1. 引言海上油田是指位于海洋中的石油开采区域，这些开采区域通常包括陆地延伸至海上的部分。

随着全球能源需求不断增长，海上油田的开采越来越成为挑战和机遇并存的领域。

为了满足能源需求，提高海上油田的产量成为了全球石油行业的重要目标之一。

本文将介绍一些常见的海上油田增产措施，以帮助企业提高产能和效益。

2. 技术措施2.1 提高钻井技术在海上油田开采过程中，钻井是一个关键环节。

通过采用先进的钻井技术，可以提高钻井效率和产量。

一些常见的提高钻井技术包括：•采用水平井和多水平井技术，可以增加油井的曝露面积，提高油井的产能。

•采用定向钻井技术，可以在油井中实施弯曲和扭转，以达到更好的储层接触。

•采用高效的钻井液和钻具，可以减少钻井过程中的摩阻和困扰。

•采用先进的测井技术，可以准确评估油井的产能和储层特性。

2.2 提高采油率除了提高钻井技术，提高采油率也是增加海上油田产能的重要措施。

以下是一些常见的提高采油率的措施：•采用增强油藏采油技术，如水驱和气驱技术，可以提高油井的采收率。

•采用注水和压裂技术，可以增加储层的压力和渗透率，从而提高油井的产能。

•采用地质调查和预测技术，可以准确评估储层的特性和储量，从而优化采油方案。

3. 设备改进除了技术措施，改进海上油田的设备也是提高产量的关键。

以下是一些常见的设备改进措施：•采用先进的油井人工举升系统，可以提高油井的产能和运行效率。

•采用高效的油田生产设备，如人工提升泵和离心式泵，可以提高油井的采收率和效果。

•采用智能油井监控系统，可以实时监测油井的运行状态和产能，提高生产管理的效率。

4. 环境因素在实施海上油田增产措施时，环境因素也需要被考虑。

以下是一些关于环境因素的措施：•采用环境友好型的钻井和采油技术，减少对海洋生态环境的影响。

•采用环保型的生产设备和工艺，减少废水、废气和固体废弃物的排放。

•严格执行环境保护政策和法规，保护海洋生态系统的稳定和健康。

桥式同心分层注水工艺技术在油田注水中的应用研究摘要：精细分层注水是低渗透油藏维持地层能量、提升水驱动用水平最科学的技术方式。

对丛式井组大斜度井分注管柱有效期不足、测试调配成功几率与成效不足的问题，开发了大斜度桥式同心分层注水工艺手段。

这一技术将配水器与可调式水嘴同心一体化创新组成，搭配同心电缆高效测试调配技艺与封隔器电动直读验封技艺，具备测试调配成功几率高、测调效率与分级分注适应性突出等特征。

关键词：桥式同心分层注水工艺技术油田注水前言：分层注水是提升油田产能、提升最终采收效率的科学方式。

可是，地表沟壑纵横，运用丛式井组研发，注水井井斜较高（20°-50°），引起分注管柱有效期不足、分层水量测调难度系数高。

对于此，研发了全新的桥式同心分层注水工艺技术，开发了桥式同心配水器、同心电动井下测调仪等重要工具与仪器，提升了大斜度井测调成功几率、效率与精准度，充分改善了油藏纵向水驱剖面冲突，提升了精细化水驱开发成效。

一、桥式同心分层注水技术1.管柱构架桥式同心分层注水管柱重点是以金属水力锚、斜井封隔器、桥式同心配水器、预制工作筒、双作用凡尔、筛管与丝堵构成。

非金属水力锚运用耐油、耐酸碱的硫化橡胶锚爪，在液体负担的影响下锚爪与套管内壁接触，形成了突出的摩擦力，进而实现锚定管柱的价值，不会对套管内壁形成伤害，充分延长了管柱的运用周期。

斜井封隔器设计了扶正机构与胶筒防突结构，坐封过程中支持管柱在斜井中居正，胶筒受力平均，落实科学密封。

桥式同心配水器将可调式水嘴一体化同心组成，提升了大斜度井分层水量测验调配成功几率与效果。

2.工艺原理桥式同心分层注水工艺技术运用斜井封隔器将各储层划分开，非金属水力锚固定分注管柱预防蠕动，运用桥式同心配水器给各层注入水。

测试调配过程中，同心电动井下测调仪器依靠电缆与地面控制器衔接后下入井中，与等待测调的桥式同心配水器相结合，促进可调式水嘴转动，转变出水孔开度，落实注水量规格的调整。

海上油田生产水的水质分析与优化处理海上油田生产水的水质分析与优化处理1. 引言海上油田生产水是指在海上海底油井生产过程中随着原油一同采出的水，由于油井钻井、压裂、注水等工艺的影响，海上油田生产水中的化学成分及物理性质与天然水源有很大的差异。

而海上油田生产水直接排入海洋环境，会对周围海域的生态环境产生一定的影响。

因此，进行海上油田生产水的水质分析与优化处理是保护海洋环境的重要任务。

2. 海上油田生产水的水质分析2.1 常见的水质指标海上油田生产水中的常见水质指标有悬浮物、油脂、溶解氧、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、总磷、总氮、COD、BOD等。

这些指标可以反映水体中的有机物、无机盐、重金属、微生物等的含量。

2.2 水质分析方法水质分析方法包括物理分析方法和化学分析方法。

物理分析方法主要有浊度计、电导率计、溶解氧仪等；化学分析方法主要有比色法、滴定法、原子吸收法、荧光法等。

通过这些方法可以准确地测量水样中不同指标的含量。

3. 海上油田生产水的优化处理3.1 常见的优化处理技术常见的海上油田生产水优化处理技术包括沉淀、过滤、吸附、氧化还原、膜分离等。

其中，沉淀是通过添加沉淀剂使悬浮物团聚沉淀，过滤是通过滤料将悬浮物截留，吸附是利用吸附剂吸附有机物质，氧化还原是利用氧化剂或还原剂将有机物氧化或还原成无害物质，膜分离是通过选择适当的膜材料实现对溶解物质的分离。

3.2 优化处理效果评价指标海上油田生产水优化处理的效果可以通过水质指标变化、处理效率、经济性等指标进行评价。

水质指标变化的评估可以通过对比处理前后各项指标的变化情况进行；处理效率可以通过处理后水质指标达标率来评估；经济性评估可以通过成本指标和回收利用情况来评价。

4. 污泥处理与资源化利用污泥是海上油田生产水经过优化处理后产生的固体废弃物。

对于污泥的处理，可以采用固液分离、厌氧消化、焚烧等方法。

固液分离是将污泥与水分离，得到干燥的固体废弃物和可回收的水；厌氧消化是通过菌类的作用，将污泥中的有机物降解成沼气和消化液；焚烧是将污泥进行高温燃烧，通过余热回收和净化处理，实现资源化利用。