油层油水井注水开发关键技术

主力油层油水井注水开发关键技术研究一．特低渗油藏主力油层油水井窜槽研究1. 窜槽的原因《多层断窜槽井水泥封窜技术研究》一问中指出：在固井的初始阶段，水泥浆自下而上替出井筒内的泥浆，使得水泥浆能够完全充满套管外的环行空间。

但是，水泥浆从初凝到终凝有一个稠化过程，在45℃环境温度下，一般普通油井水泥浆的稠度是随时间的延长逐渐上升的。

稠度越高，泥浆的液柱重量就越难以传递到水泥及其所在的油层部位，这一时期水泥浆处于一个“失重”状态。

在这一状态下液柱重量将无法克服高压层内的压力，流体将通过还没有凝固的水泥浆从高压层流向低压层，水泥浆被稀释，形成一个窜槽的通道。

如图1-1 所示。

另外，由于普通油井水泥在凝固过程中一般有一个膨胀-收缩的过程，其最终线收缩比为2%甚至更多。

这一收缩性使得水泥与第一界面或第二界面之间产生微裂隙。

这也是为什么固井一个月内随着时间的延长水泥胶结指数不断降低的原因。

2. 窜槽的危害《判断管外窜槽的方法》一文指出：对于采油井，若存在生产层间以及生产层与非生产层间的窜槽，如果是水窜，产液量中的含水升高，将造成能源的浪费；如果是油窜，本不该采的油层被动用，将影晌整个采油规划的实施。

对于注水井，若注入水乱窜。

会影响注入效果，造成能源的浪费。

窜流的存在不但影响油田正常生产，还为控制套损制造了新的困难和隐患。

一些地区之所以套损加快是与此密切相关的。

《多层断窜槽井水泥封窜技术研究》一问中指出：油水井窜槽会给油井生产和管理带来严重危害，主要表现在：一是不能对多油层进行分层开采；二是使油井正常生产受到严重影响；三是影响油田开发速度；四是降低油水井的使用寿命；五是影响油田最终采收率；六是给修井作业和管理造成麻烦，影响油田开发效益。

为此，国内外都在不断研究相关封窜工艺技术，以解决窜槽给油井生产和管理带来的危害。

3. 判断窜槽的方法《判断管外窜槽的方法》一文指出以下几种判断窜槽的方法：1)用油、水井的生产情况判断：抽油机井产液、含水的突然上升，注水井的压力突然下降、压力不变日注水量上升、注水压力升不上去等表面存在的异常生产现象如排除相连通油水井作业或注水井调整注入方案影晌，可判断该井可能产生窜槽。

2)用井温测井资料。

井温测井曲线反映的是井筒内的连续生产剖面，反映的是一个相对稳定的状态，在分析井下是否存在窜槽的测井中一般要从分析井温曲线开始。

并温测井通常和其它仪器组合在一起进行测试。

3)用过环空点测资料。

杏xxx井是杏南开发区纯油区的一口二次加密抽油机井，该井射开从萨II 1到葡I 3的24个低孔、低渗层的油层。

1997年10月油井投产。

日产液23．9m3／d．含水58．9％。

到2000年3月日产液突然达到109m3／d，含水93．9％，完井横向电测测井资料表明射孔层葡l 3(2)①以下有高水淹层，为了进一步证实，于2000年9月28日进行了环空井温测井。

环空井温测井资显示葡I 3(2)①层的产液为l01m3／a．占全井产液的63．6％。

这种异常产液情况的出现，分析认为是高渗透、高产液主含水层窜槽所致。

4)用放射性同位幕示踪法测井资料。

在正常注水情况下，同位素测井资料可以同时为用户提供窜槽井段。

为了排除污物等因素影响，如有近期的同位素测井资料可对比分析，排除影响因素，可解释确定管外窜槽位置。

对2003年上半年大庆油田采油二厂同位素测井资料进行统计，有8口井发现井下存在窜槽，现已采取封堵措施。

5)利用自然伽玛测井资料。

井下存在窜槽的部位会随时间推移产生放射性物质积垢现象，因此在自然伽玛测井资料中该处曲线幅度会偏高，把测得的自然伽玛测井资料与完井时的自然伽玛测井资料和完井以来测得的自然伽玛测井资料对比分析，可以判断是否存在窜槽。

6)用中子寿命测井资料。

中子寿命测井是通过测量热中子在地层中的平均衰减时间、即热中子平均寿命，进而求得地层中的热中子宏观俘获截面等多个地层参数的脉冲中子测井仪。

硼中子寿命测井是利用注硼前和注硼后测得的两条曲线的异常确定窜槽位置。

根据近几年中子寿命测井资料的统计结果窜槽井所占比例在25％以上。

7)用噪声测井资料。

北1—4一Pxxx为一口注水井，该井曾用同位絮示踪法测过吸水剖面，测井资料上在射孔层以下存在同位素异常，井温曲线在该处也有异常，结合自然电位曲线可看出该井射孔层以下同位素异常处正对一未射开层，窜槽的可能性很大，但不能排除沾污因素，因此大庆油田测试技术服务分公司决定加测噪声以验证是否存在窜槽。

结果噪声曲线显示该处窜槽，从而排除资料多解性。

8)用声波变密度测井资料。

利用完井时一次声波变密匿图与现测得的其它测井资料对比分析或利用现测得的声波变密度图与完井一次声波变密度图比较可发现存在窜槽井段。

9)用中子氧活化测井资料。

井中流动的流体中，水含有氧元素，而油、气不含氧元素。

中子氧活化测井仪是利用脉冲活化技术，通过使用短的活化时间，然后用较长的采集时间探测流动的活化水，最后利用源到探测器的间距和活化水通过探测器所用的时间计算出水的流速。

由于氧原子核活化后放射出的伽玛射线能量较高，能够穿透井内流体，油管和水泥，所以中子氧活化水流测井可以探测井茼内或套管外的水的流动。

4. 封堵窜槽的方法《多层断窜槽井水泥封窜技术研究》一问中指出：封窜工艺主要有以下几种1) 循环法封窜技术：将水泥浆以循环的方式，在不憋压力的情况下替入窜通井段，使水泥浆凝固，以达到封窜的目的。

对窜通时间不长，窜通量不大的管外窜通井，可采用循环法封窜，其优点是对油层的污染比较小，一般不会产生封窜后堵死全部射孔段的问题。

循环法封窜根据封窜管柱的连接方法和所用工具的不同，可分为单水力扩张式封隔器封窜和双水力扩张式封隔器封窜两种方法。

单水力扩张式封隔器封窜：采用这种方法进行封窜时，封窜前只露出夹层以下一至两个小段，其它层段采用人工填砂或注悬空灰塞的方法掩盖。

封隔器应生于夹层上，并且井口部分最好采用自封封井器或闸板防喷器来密封，以便有利于封窜工作的顺利进行。

双水力扩张式封隔器封窜：是采用两个水力扩张式封隔器中间加节流器管柱下入井内，下封隔器应坐于窜通层以下紧靠窜通层的夹层上，上封隔器坐于已窜通的夹层上。

水泥浆在封堵时由两级封隔器中间的节流器流出，由窜通的下部油层进入窜通部位。

其优点是可以不填砂或注悬空水泥塞，可以不留水泥塞或少留水泥塞；缺点是下入井内的封隔器多级，遇到卡钻时难于处理。

2) 挤入法封窜技术：将水泥浆通过封窜管柱，在压力允许的范围泵入井内，使水泥浆充满所有窜槽部位，使窜通层充分吸附水泥浆，以达到封窜的目的。

当遇到井壁坍塌，窜槽体积大，其形状不规则，且堆有大量岩块时，采用此方法封窜比较可靠，能堵住复杂的窜槽。

其缺点是在封窜过程中会有大量的水泥浆进入地层，容易堵塞油流通道，造成污染油层的恶果，同时封堵工艺比较复杂，容易造成井下事故。

根据井况的不同，挤入法封窜可以分别采用封隔器法封窜、油管封窜、桥塞封窜三种方法。

封隔器法封窜管柱自下而上由单流凡尔、球座、节流器、水力扩张式封隔器和油管组成。

封隔器下入位置应根据层段的不同而有所选择，以避免水泥浆污染其它油层。

当窜槽复杂或套管破损不易下封隔器时，可采用油管封窜法进行封窜。

当封窜井较深，夹层较薄时，为提高封堵准确性，缩短工期可采用桥塞封窜法进行封窜。

3) 循环挤入法：封窜循环挤入法实际上就是循环法与挤入法的联合使用，它先使水泥浆在不憋压的方式下进入窜槽，再用挤入的方法使水泥浆充填好。

其封堵过程是水泥浆开始进入窜槽时，套管闸门是打开的，以保证水泥浆在憋不起压力的情况下进入地层。

当地层窜槽内进入足够的水泥浆后，关闭套管闸门挤入剩下的水泥浆，再替够清水，静止一定时间，上提封隔器至射孔井段以上，反洗井冲去多余的水泥浆，然后上提油管10～20m，关井候凝。

4) 填料水泥浆封窜：填料水泥浆封窜就是为了防止水泥浆由于重力作用而下沉，在水泥浆挤入并充满窜槽后，接着挤入填料水泥浆堵死窜槽的进口，避免水泥浆反吐，以达到封窜的目的。

二．特低渗油藏主力油层分层注水技术研究1. 常见分层注水技术《火烧山油田裂缝性低渗透油藏分层注水研究》一文中指出：常见的分层注水技术主要有以下几种1) 地面一级两层分注技术。

地面一级两层分注采用油管、套管各注一层。

井下常用的封隔器有Y21l型和Y341型。

该管柱施工简便，便于调配水；缺点是采用套管注水，容易腐蚀套管，缩短油井的寿命，且该技术分注级别低，不能满足油田的注水要求。

2) 同心管分注技术。

同心管分注技术采用直径不同的两层油管各注一层。

该分注管柱的优点是可以实现～级两层分注，同时避免了套管注水容易腐蚀套管的弊病，且水量调试操作容易；缺点是旖工工序复杂，井口装置和流程也较复杂，由于受到管柱直径的限制，只能实现一级两层分注，分注级别低。

3) 固定配水器配水技术。

固定配水器配水管柱由水力压差式封隔器+固定式配水器+循环凡尔+筛管+丝堵组成。

固定配水器配水管柱工作原理为：注水时由于水嘴的节流作用在封隔器内外形成压差，使封隔器坐封，从而实现分层注水。

该管柱的优点是能够实现多级分注；缺点是测试调配水时都要动管柱更换配水器或水嘴，且测试困难。

当注水井停注时，由于封隔器内外压力平衡，封隔器自动解封，容易导致各注水层问的水窜。

由于以上缺点，目前该技术己被国内各油田所摒弃。

4) 偏心配水器分注技术。

管柱结构：水力压缩式封隔器+偏心配水器+撞击筒+单流凡尔。

当管柱下入井中以后，井口打压坐封封隔器，使各注水层位分开。

注水时高压液体经放在工作筒偏孔中堵塞器的水嘴流向工作筒出液孔而注入地层实现配注水量的目的。

测试调配水量时，下入打捞工具将堵塞器捞出更换水嘴即可。

技术特点a．可实现多级分注；b．投捞堵塞器时，可提捞任意层；c．施工简便。

5) 空心配水器分注技术结构原理空心配水管柱由水力压缩式封隔器十配水器+循环凡尔组成。

注水时，高压液体经水嘴作用在凡尔上，克服压力启开凡尔注入地层。

测试调配水量时，用投捞工具捞出芯子更换水嘴。

优点：a．可实现多级分注：b．施工简便；c．提捞成功率高。

缺点：空心配水器分注技术在测试时需要用钢丝捞头逐级捞出配水器芯子，提捞工作量巨大，且事故率高。

6) 液力投捞分注技术。

液力投捞配水器分注技术是由空心配水分注技术发展而来的，但是在管柱和机具结构方面做了很大的改动。

管柱结构自上而下为：油管+自调配水器(带支柱封隔器)+卡瓦封隔器+尾管。

液力投捞配水器由工作筒和配水器芯子两大部件组成。

工作筒总成包括提升辅助设备锚定装置、封隔器等几部分；配水器芯子总成主要由打捞头、提升皮碗、提升阀芯活塞、弹簧、单流阀等部件组成。

液力投捞配水器分上、中、下三层配水，水流由不同的流动通道经各自的水嘴分别进入地层，通过自调弹簧和侧孔节流产生压差，从而稳定注水量。