解析高含水率断块油田同井井下采油注水设计及应用

解析高含水率断块油田同井井下采油注水设计及应用【摘要】随着油田开采的不断深入，原有油井已经进入水多油少的开采层。而边缘断块油田注水困难，开采量急骤下降，如何解决高含水率断块油田开采矛盾成为关键问题。本文简要说明了高含水率断块油田开采存在的问题，阐述了利用同井井下采油注水技术的原理、分类、重要意义及应用。

【关键词】高含水率断块油田采油注水原理

同井井下开采技术是解决油田开采难题的有效手段之一。随着油田开采深度、开采宽度、石油开采量的不断增大，井下开采环境时刻发生着变化，开采难度在进一步加深，为了不降低石油的开采产量，必须针对出现的问题进行分析，寻找最佳的解决技术。国内的胜利油田、大庆油田、河南油田以及中原油田等老油田都存在一个共性问题，就是油田开采进入了高含水率断块开采层。这种开采环境的恶化，需要先进的开采技术见缝插针，才能保证石油的开采进度。

1 高含水率断块油田开采存在的问题

随着我国经济的快速发展，国民对石油的需求量急骤增大，为了满足市场需求，各大油田正加大力度进行开采。但是，随着开采量的不断增大，原有老油田的开采层逐渐呈现出水多油少的特点，采用注水技术进行开采时，边缘断块注水困难，不得不采取地上排水的措施，极大的增加了石油开采的成本，而且对于新增的设备和基础设施进行日常维护的工作量大，且难处处到位，额外增加了开采

安全隐患。另外，在进行油水分离时，随着开采量的增大，维护费用不断增加，地上排污对环境的污染已经不可置否，这种矛盾严重影响着石油开采进度。

2 高含水率断块油田同井井下采油注水设计原理与分类

为了解决老油田油水难以分离及地上分离技术成本过高的问题，采用同井井下采油注水技术，经过优化创新，是比较适合的开采技术。

2.1 同井井下采油注水设计原理

同井井下采油注水技术设计原理是采用油水分离设备，油水混合液进入分离设备后，在水的作用下，产生旋转流动，通过离心技术或依靠重力作用于油水混合液，使石油和水份进行分离，分离后的石油和水分别从不同的出口排出，石油通过分离器上口流出，经举升作用排到地上收集装置或其它收集器内，水份从分离器下口排出，排出的水不排出地面，直接注入到另一处理层，该处理层可以是本井水层，也可是本井其它适合注水的地质结构。

2.2 同井井下采油注水技术分类

根据采油注水选择的技术不同，采油注水技术可以分为水力旋流分离技术和重力分离技术两种类型。

2.2.1 水力旋流分离优化设计

在比较和分析传统水力旋流分离器各结构的优缺点和一系列研究试验基础上，优化设计井下水力旋流分离器，其结构分两部分，两者通过串联方法进行二次分离处理。第一级为粗处理，采用双锥

结构，油水混合液进入一级分离器中进行粗分离，能够将容易分离的油水进行分离。第二级为精处理，经一级分离器出来仍然处于油水混合状态的液体再经过一次单锥结构的精分离处理器，进行二次精分离。经过两次分离，能够确保石油产量和质量。

2.2.2 重力分离优化设计

在油田地面工程中，重力式油水分离器是应用最多、最基本也是最重要的工艺设备之一[1]。以有杆泵与井筒重力沉降分离组合系统为代表。它利用油水密度差在重力作用下使油水在油套环形空间进行分离。沉在下部的水被注入水层，浮在上部的油被举升至地面。重力分离主要有2种形式：双作用泵井下油水分离系统和串联泵井下油水分离系统。双作用泵井下油水分离系统的特点是举升和注入的能量均由1台双作用泵提供。适用于回注压力较低的油井。该系统还存在由于上下柱塞面积差而引起的附加下行阻力。串联泵井下油水分离系统的特点是上下泵之间增加了连杆密封装置，独立工作，消除了柱塞面积差带来的附加阻力，有助于提高注入压力，但会增加上行的悬点载荷[2]。新型重力油水分离器设有预分离结构和整流结构，其外壁敞开，容易加工和清洗，包括入口预分离段、整流段和沉降分离段，采用底部进液法，而液器为耙型，有较好的预分离作用[3]。

3 高含水率断块油田同井井下采油注水设计的重要意义

3.1 节约成本，有利环保

高含水率断块油田同井井下采油注水设计解决了在开发一些低、

小、难、偏区块和油层遇到的流水问题，节约了大量常规注水工艺所需的地面建设费用及采出水的处理费用，大大养活减少了注入水的二次污染问题，无需占地，经济环保[4]。

3.2 节电节能

同井井下采油注水技术大幅减少了举升至地面的产出水量，降低了吨油举升的耗电量，对节给电能起到事半功倍的作用。

4 高含水率断块油田同井井下采油注水设计的应用

2006年在胜利油田xz1-20井实施了同井井下采油注水作业。应用的是经过优化设计的新型水力旋流分离器，在地层产液量相同的条件下，下入井下油水分离器进行同井采油注水生产后，地面产油量基本保持不变，油井含水率由97.8%降到了93.3%，地面产水量下降了67%，达到了预期的效果。

重力分离器是比较传统的油水分离装置，其应用较广，但其存在一定的缺点。大庆油田刘洪河对重力分离器进行了优化设计。由于地下地质结构不同，各地区油田采用重力分离器进行油田注水开采时，需要结合本地井下具体情况进行优化设计，以便更好的应用重力型油水分离器。

5 总结语

经济的增长需要丰富的原材料供应。我国经济正处于腾飞的阶段，对石油的需要量急骤上升，为了满足国内乃至国际市场对石油的需求，石油开采企业加大力度进行技术升级。在高含水率断块油田开采时，需要对油水分离设备进行优化设计与技术升级，才能实

现同井井下油水分离作业，将分离的水注入地下，减少地上分离和排水的额外费用，节约吨油耗电量，具有节能环保的重要意义。而且这种技术能够有效解决高含水率断块油田开采遇到的一系列问题，能够保证石油产量和质量。

参考文献

[1] 王国栋，何利民，吕宇玲，等.重力式油水分离器的分离特性研究[j].石油学报，2006，（06）

[2] 薄启炜，张琪，张秉强.井下油水分离同井回注技术探讨[j].石油钻采工艺，2003，（02）

[3] 刘洪河.新型重力式油水分离器的优化设计[j].油气田地面工程，2009.（10）

[4] 张峰，郝金克，吕玮等.高含水率断块油田同井井下采油注水设计及应用[j].断块油气田，2010，17（03）

作者简介

张威（1982.12.31-），男，汉族，辽宁省盘锦市人，本科，助理工程师，辽河油田浅海石油开发公司海南作业区技术员，研究方向：注水驱油。