李永康

中國石化勝利油田分公司 石油工程技術(shù)研究院（山東 東營257000）

隨著勝利油田進入特高含水開發(fā)階段，注水開發(fā)成為油田穩(wěn)產(chǎn)的主要方式之一。目前，勝利油田分注井約4 952口，分注率約47.1%，分注技術(shù)有效提高了水驅(qū)開發(fā)效果。據(jù)不完全統(tǒng)計，陸上分注井管柱平均壽命約3年，海上分注井平均壽命約5年。為了更好地實現(xiàn)效益開發(fā)，提出了陸上中高滲油田分注管柱平均壽命提升至5年，海上分注管柱壽命提升至7年以上的目標[1-3]。

目前，國內(nèi)外針對分注管柱壽命研究的文章較多，但大多是基于管柱力學的受力分析、配套工具的性能評價等單一方面進行提升，缺乏整體上的宏觀把控及措施實施的長遠規(guī)劃，大大降低了礦場實施效果[4-6]。為此，本文結(jié)合油藏、工藝、地面、管理等方面，對管柱壽命影響因素進行了橫向、縱向上的立體分析，并結(jié)合礦場實踐，進行了由易到難、由點及面的長遠實施規(guī)劃。

1 分注管柱壽命影響因素分析

分層注水的目的是使各類油層能夠“注夠水、注好水”，能夠滿足油藏開發(fā)需求，實現(xiàn)均衡驅(qū)替、降低自然遞減、提高采收率。分注管柱屬于井筒系統(tǒng)，是實現(xiàn)這一目的必要途徑，也是連接地面注水系統(tǒng)與油藏系統(tǒng)的必要橋梁（圖1），而地面注水系統(tǒng)、油藏系統(tǒng)又反作用于分注管柱，對分注管柱壽命產(chǎn)生直接影響。同時，油田的政策、法規(guī)，作業(yè)水平、后期管理水平等也將對分注管柱壽命產(chǎn)生影響[1]。此外，各系統(tǒng)之間相互交織，相互影響，又間接對分注管柱產(chǎn)生影響，例如水質(zhì)（地面系統(tǒng)）與地層不配伍（油藏系統(tǒng)），引起的“注不進”（井筒系統(tǒng)）等?？梢姡肿⒐苤L壽命研究是一個系統(tǒng)工程，而且是一個“立體”的系統(tǒng)工程（圖2）[7-12]。

圖2 各影響因素關(guān)系示意圖

1.1 井筒系統(tǒng)影響

井筒系統(tǒng)主要由套管、油管、分注管柱等組成，各部分對分注管柱壽命將產(chǎn)生直接影響。

1.1.1 油管、套管影響

套管損壞時，可導致層串使分層管柱失效、變形等，特高含水開發(fā)后期，勝利油田套損井數(shù)量日益增多，某油田套損井年均增加約40口。此外，套管內(nèi)壁結(jié)垢時，會造成封隔器膠筒封不住或密封不嚴，進而引起分注管柱失效。油管出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕穿孔時，可直接導致測調(diào)不成功、分注管柱失效，據(jù)不完全統(tǒng)計，油管腐蝕失效率較低且隨時間變化不大，非檢管主要原因；油管測試遇阻情況在注聚轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)油藏表現(xiàn)突出（圖3）。

圖3 油管穿孔及堵塞現(xiàn)場

1.1.2 分注管柱結(jié)構(gòu)影響

油藏性質(zhì)、井況特點不同，對分注管柱結(jié)構(gòu)具有不同設(shè)計要求。而分注管柱結(jié)構(gòu)的合理性，直接影響分注管柱壽命。例如對出砂吐聚井而言，常規(guī)分注管柱入井，隨注水狀態(tài)改變（注水-停注），聚合物、砂子極易返吐至管柱內(nèi)部，導致“注不進、調(diào)不動”的問題（圖4）。

1.1.3 分注管柱配套工具影響

分注管柱主要由封隔器、配水器、洗井閥及相應配套工具組成，具有種類多、數(shù)量多的特點，故風險點相應增多。分注管柱壽命取決于“短板”壽命，據(jù)不完全統(tǒng)計，封隔器管柱失效比例最大，占比約35%，主要原因在于管柱蠕動影響、膠筒材質(zhì)結(jié)構(gòu)影響等（圖5）。

圖4 聚合物堵塞工具實物

圖5 工具中心管斷脫及膠筒損壞實物圖

1.2 油藏系統(tǒng)影響

1.2.1 油藏類型影響

勝利油田油藏多樣，涵蓋整裝、斷塊、低滲、灘海等多種類型，各類型油藏物性不一，直接影響注水效果及分注管柱壽命。注水作為油藏能量補充的主要方式之一，注水水平直接影響油藏的開發(fā)水平，同時油藏特點又直接影響注水水平，直接影響分注管柱的壽命長短。為此，針對油藏特點，合理的分注政策研究，對分注管柱提高壽命具有重要意義。

1.2.2 油藏政策影響

油藏描述是一個不斷精細、不斷深入的認識過程，其提出的開發(fā)政策、制定的調(diào)整方案等，都將對分注管柱產(chǎn)生直接影響。例如細分層、層系調(diào)整，都需分注管柱進行相應的調(diào)整或檢換。

1.3 地面系統(tǒng)影響

地面系統(tǒng)主要包括水源、聯(lián)合站、配水間、集輸管線、注水井井口等，就地面系統(tǒng)而言，主要是提供合適的水源。目前，水質(zhì)一方面會對分注管柱整體產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢的影響，引起管柱壽命縮短（圖6）；另一方面，水質(zhì)與地層的配伍性，又間接作用于分注管柱。

1.4 其他因素影響

除上述“三大系統(tǒng)”影響以外，還將受到作業(yè)質(zhì)量水平、分注井措施作業(yè)、日常管理水平、政策法規(guī)等因素的制約。作業(yè)施工質(zhì)量決定著分注工藝的成敗，并影響長期效果，任何一個環(huán)節(jié)的疏忽都將導致分注工藝的失敗[9]。例如細分層時，由于卡封距的限制，對作業(yè)質(zhì)量提出更高要求。分注井不動管柱酸化、調(diào)剖等措施作業(yè)，也將縮短原井管柱壽命。此外，油田的各項政策法規(guī)，始終影響著系統(tǒng)的各個節(jié)點，其完善性及執(zhí)行程度，都將對分注管柱壽命產(chǎn)生一定影響。

圖6 油管腐蝕、結(jié)垢實物

2 對策研究

綜上所述，分注管柱延壽是一個“立體的系統(tǒng)工程”，其改善實施將是一項長期工作。面對低油價的新常態(tài)，水驅(qū)效益開發(fā)提升對于油田穩(wěn)產(chǎn)迫在眉睫，為此，本文結(jié)合油田近幾年的工作開展情況，針對分注管柱提出了以下由簡至繁的相應對策。

2.1 原因再分析，做到精準判別

2.1.1 地面系統(tǒng)

綜上可知，注水水質(zhì)是影響分注管柱壽命的重要因素之一。針對目前水源水質(zhì)檢測多，沿程水質(zhì)檢測不足及井筒實時水質(zhì)不能檢測的情況，在逐步加大檢測頻率、提升沿程檢測質(zhì)量的基礎(chǔ)上，攻關(guān)實現(xiàn)井筒水質(zhì)實時檢測，為分注管柱延壽提供依據(jù)。

2.1.2 井筒系統(tǒng)

目前主要存在問題：①套損井日益增多，貼堵管（新井套管）防腐防垢性能、壽命無詳實依據(jù)；②油管防腐類型多樣，區(qū)塊針對性選型評價較少；③井下分注管柱各配套工具的實際工作狀況缺乏實時監(jiān)測手段，而檢換作業(yè)通常由多種原因綜合引起，無法精準判別“短板”。針對上述問題，在結(jié)合水質(zhì)評價的基礎(chǔ)上，加大對套管（貼堵管）、油管、配套工具的室內(nèi)性能評價，同時，結(jié)合智能分注技術(shù)，實現(xiàn)對井下工具工作狀態(tài)的實時監(jiān)測及精準判斷。

2.1.3 油藏系統(tǒng)

針對目前油藏描述、油藏工程驗證周期長的特點，在技術(shù)進步的同時，結(jié)合智能注采技術(shù)的進步，為油藏系統(tǒng)方案的制定、調(diào)整、優(yōu)化，提供更為客觀的依據(jù)。

2.2 工藝再提升，做到精準優(yōu)化

2.2.1 地面系統(tǒng)優(yōu)化

就本文而言，地面系統(tǒng)最終目的是提供適合油藏需求的水。在不斷完善沿程水質(zhì)、井筒水質(zhì)檢測工藝的基礎(chǔ)上，攻關(guān)實現(xiàn)便捷式水處理工藝、加藥工藝，實現(xiàn)水質(zhì)的沿程控制，以滿足油藏需求。

2.2.2 井筒系統(tǒng)、油藏系統(tǒng)優(yōu)化

針對“短板”，結(jié)合現(xiàn)今新材料、加工新工藝、理論新進展等，進行重點提升、精準優(yōu)化。不斷優(yōu)化完善不同油藏、不同井況的分注工藝技術(shù)。同時，在不斷完善智能分注的基礎(chǔ)上，攻關(guān)更為便捷的井下監(jiān)測工藝及數(shù)據(jù)實時傳輸技術(shù)，為分注管柱延壽提供更扎實依據(jù)。

2.3 政策再研究，做到推陳出新

目前，油田各類標準、規(guī)范相應比較完善，但是隨著新材料、加工水平等的提升，分注工藝、作業(yè)水平等也得以發(fā)展；同時，隨著長壽命分注管柱目標的提出，有必要在室內(nèi)實驗、現(xiàn)場試驗等基礎(chǔ)上，對相應的政策法規(guī)進行修訂、提升。

以檢管周期為例，對分注井而言，直接決定了分注管柱的壽命，油田目前現(xiàn)行的《注水井檢換管柱技術(shù)規(guī)范》就規(guī)定了不同情況下的注水井檢換作業(yè)的時間。

2.4 典型再樹立，做到由點及面

“十一五”以來，通過老油田一體化治理、雙低單元治理等措施，油田形成了一批典型區(qū)塊，起到了引領(lǐng)示范作用，大大提高了油田的水驅(qū)開發(fā)效果。隨著長壽命分注管柱目標的提出，可結(jié)合實際，選擇“地面系統(tǒng)-井筒系統(tǒng)-油藏系統(tǒng)”等三大系統(tǒng)協(xié)調(diào)性好的區(qū)塊，政策上給予“綠燈”，并依托“區(qū)塊承包”等，建立相應示范區(qū)、承包區(qū)塊等，鼓勵一部分井、區(qū)塊先實現(xiàn)長壽命。依托長壽井、長壽區(qū)塊的輻射效應，“短板”技術(shù)的科研攻關(guān)、相關(guān)技術(shù)的進步等，逐步實現(xiàn)油田整體分注井壽命的提升。

3.1 地面系統(tǒng)加強水質(zhì)沿程監(jiān)測

近兩年來，油田相關(guān)單位對15家開發(fā)單位、70余座采出水處理站的回注水水質(zhì)、“三防”藥劑投加等情況，進行了定期監(jiān)督檢查；同時對8個開發(fā)單位、31座精細注水站、127個節(jié)點覆蓋區(qū)域開展系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測，分析出制約精細水質(zhì)合格的主要原因，明確了低滲透油藏水質(zhì)惡化的關(guān)鍵節(jié)點，為地面系統(tǒng)水質(zhì)提升提供了條件。

3.2 井筒系統(tǒng)“短板”提升

1）通過智能分注井，實現(xiàn)對井下工具實際工作狀態(tài)的實時監(jiān)測，為“短板”的定位提供依據(jù)。按數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞讲煌壳皠倮吞镏饕杏欣|式智能分注及無線智能分注兩種，其中，有纜式智能分注井實施約30井次，無線智能分注約10井次，實現(xiàn)了對井下工具實際工作狀態(tài)的實時監(jiān)測。

2）井筒配套工具進行性能提升，對分注井配套工具封隔器、配水器、洗井閥等進行了重點提升，以定壓沉砂洗井閥為例：一是改進洗井閥結(jié)構(gòu)，由定壓單球閥優(yōu)化為“定壓球閥+活動球閥”的雙球閥結(jié)構(gòu)；二是閥球材質(zhì)由9Cr18Mov→TiC；三是管柱配套自鎖單流閥，若后期底球漏失后，投球建立新的單流閥機構(gòu)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前采用該工藝，管柱在井時間5年依然有效。

3）分注工藝技術(shù)優(yōu)化提升，針對整裝、斷塊、低滲等油藏特點，油田不斷優(yōu)化完善了整裝油藏多級細分工藝技術(shù)、斷塊油田大壓差分注工藝技術(shù)、高溫高壓錨定補償分注工藝技術(shù)等，為實現(xiàn)長壽命分注提供了技術(shù)支撐。

3.3 油藏系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)測

目前主要是通過建立智能分注示范區(qū)+動態(tài)分析、智能注采示范區(qū)等，通過對分注井、采油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，逐步實現(xiàn)注采聯(lián)動，為油藏方案編制的長期性提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，分注管柱長壽命研究是一個涵蓋油藏工程、工藝技術(shù)、地面工程、政策法規(guī)等多個方面的“立體”系統(tǒng)工程，其實現(xiàn)也將是一個長期的循序漸進的過程。相信，經(jīng)過各方緊密配合、系統(tǒng)研究，分注管柱壽命實現(xiàn)陸上中高滲油藏5年、海上8年將指日可待，必將進一步提高水驅(qū)油田效益開發(fā)水平。