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分层注水技术迈进4.0时代
  新闻来源:石油商报 2018-11-07 10:18  

  注水是保持油层压力、实现油田高产稳产和改善油田开发效果的有效方法。我国油田的储集层约92%为陆相碎屑岩沉积,纵向非均质性强,注水开发过程中注入水易沿高渗层水窜,导致低效、无效注水。为提高水驱油田总体开发效果,应加强中、低渗透层注水。发展分层注水技术,实现多油层有效注水,是高含水、特高含水期继续提高水驱采收率的重要手段。

  中国石油勘探开发研究院、大庆油田、长庆油田等单位经过多年的技术攻关,研发出第四代分层注水设备,实现了分层注水技术的数字化、精细化、可控化,现场应用效果良好。

  前三代分层注水技术面临挑战

  我国石油工业分层注水技术历经60多年的发展,逐步形成了以固定式、钢丝投捞式、桥式偏(同)心与电缆直读测调为代表的三代分层注水技术,是目前中国石油集团主要采用的分注技术,在支撑油田持续高产稳产方面发挥了重要作用,但是在新形势下也面临着重大挑战。

  工作量大,配水量调整周期长。分注井数逐年增多,现场施工工作量大,效率低,测试设备和人工成本大幅度增加,配水量调整周期长,难以保证注水合格率长期处于合格水平。截至2017年年底,中国石油分注井数超过5万口,4层段以上占38%,年测调总井数超过11万井次,年测调层段数超过38万层,近年持续升高。

  数据量少,不能满足研究需求。现有技术主要采用电缆测调,一般有效测试时间不足30分钟,每次测调获取的数据量有限,缺乏获取注水全过程连续数据的技术手段,难以满足老油田生产动态变化和实时调整优化的需求。

  第四代分层注水技术应运而生

  为了从根本上解决分层注水面临的新问题,2016年以来,中国石油勘探与生产公司组织勘探开发研究院、大庆油田、长庆油田、吉林油田和华北油田等单位开展了第四代分层注水开发技术研究和现场试验,勘探开发研究院刘合院士担任项目长组织开展为期5年的攻关。

  为发挥项目示范作用,中国石油勘探与生产公司设立了大庆油田中高渗、长庆油田低渗、吉林油田特低渗和华北岩性构造典型油藏示范区,着力研究并试验不同类型油藏、不同开发阶段分层注水开发新技术,旨在通过井下监测和控制等新工艺和新工具研究,形成适应不同油藏开发特点、具有数字化、智能化特征的第四代分层注水技术,实现注水井单井分层压力和注水量的数字化实时监测,区块和油藏注水动态监测的网络信息化,注水方案设计与优化和井下分层注水实时调整为一体的油藏、工程一体化,有效提高水驱动用程度,控制含水上升,提高水驱开发效果。

  目前针对不同油藏生产层段调整和井下数据采集、施工作业方式等方面的不同要求,项目组研发应用了第四代分层注水开发系列技术,主要分为以缆控分注技术为典型代表的有缆式和以波码通讯为典型代表的无缆式第四代分注技术。

  通过多年不断的技术研发,项目组针对井下复杂工况攻关了系列技术难题,包括井下永置式系列流量计、井筒通信、层段自动调节及其配套的过电缆封隔器、井口密封等核心技术。目前,项目组攻关形成了井下涡街流量计、压差流量计和电磁流量计,可测流量范围为3~120立方米/日,测试精度达3%,可满足国内注水井不同油藏配注量精确测量的需求;在井筒通信方面,研发应用了长距离单芯电缆载波通信技术,实现了3500米井深有缆分注的可靠实施;同时,项目组探索并研制了井筒波码双向通讯技术,实现了2000米井深无缆分注的双向传输;通过微电机驱动技术实现了井下层段注入量自动调节,有效保障了长期注水合格率。

  与前三代注水技术只有在下入测试仪器过程才能获取监测数据不同,第四代分层注水技术首次实现了分层注水全过程实时监测和控制,使我们的“眼睛”和“手”能够延伸到各个层段,对各层的认识更精准,调控也更快捷。

  现场应用效果明显

  2016年项目实施以来,第四代分层注水技术已进入规模试验阶段,累计现场试验超过300口井,取得了良好的效果。

  以大庆油田示范区为例,实施应用一年多来,统计数据显示,含水上升率得到了有效控制,月含水上升率从0.1%下降到0.02%,产油月度递减从2.57%下降到了1.68%,对应井组日产油量稳定在14~15吨之间。示范区典型井实施一年后,突进层得到有效控制,动用程度提高,吸水剖面得到改善,4口连通油井月含水上升速度由0.025%下降到-0.01%,实现了含水不升。

  长庆油田示范区实施了19口注水井,实施后产油自然递减、含水上升率保持稳定,平均吸水厚度由19.3米上升到19.8米,水驱动用程度由65.6%提高到66.7%。重点调剖井组运行13个月后,吸水厚度从5.08米增加到8.96米,吸水剖面明显得到改善。

  推进油藏工程一体化

  为了更好地发挥第四代分层注水开发系列技术的优势,勘探开发研究院刘合院士课题组正在开展人工智能辅助油藏管理相关研究工作,即利用大数据分析及人工智能算法获得精细分层注采硬数据约束下的油藏流体饱和度、压力场“数据+物理”演化模型,对油藏非均质物性和流动条带的认识不断获得深化,从而持续降低对油藏剩余油分布预测的不确定性,该项研究有望在明后两年内取得技术突破。

  第四代分层注水技术能为油藏提供更全面的实时和历史数据,实时进行生产动态分析和数值模拟,“动静”数据相结合,重构储集层地质认识,优化注水方案,实时进行动态调整,分析评估注水效果,进行分层参数再监测和注水方案再优化,提高水驱动用程度,实现油藏工程一体化。

 
  【作者: 贾德利 孙福超 郭桐 关闭窗口
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