郭宜民

（中國石油遼河油田分公司茨榆坨采油廠，遼寧遼中，110206）

通過向油層注水，保持油層壓力，是目前國內(nèi)外油田廣泛應(yīng)用的一項提高采油速度和采收率的重要措施［1］。非均質(zhì)油藏在高含水期，儲層內(nèi)部出現(xiàn)高低滲兩套系統(tǒng)，嚴(yán)重限制了低滲系統(tǒng)產(chǎn)能的發(fā)揮，壓制了低滲系統(tǒng)的吸水量［2］。另外，在非均質(zhì)油藏實施堵水、調(diào)驅(qū)等增產(chǎn)措施后，原注采平衡關(guān)系被改變，為防止后續(xù)注水受阻，措施井設(shè)計的增壓幅度須控制在一定范圍內(nèi)，增加了措施的局限性［3］。針對因注采平衡被打破而無法有效注水的難題，研究應(yīng)用水力自動調(diào)壓裝置，利用其能量轉(zhuǎn)移和再分配這一功能，對管網(wǎng)內(nèi)滲透性不同的注水井提供相適應(yīng)的注入壓力，從而實現(xiàn)非均質(zhì)油藏的均衡注水。

1 水力自動調(diào)壓裝置

1.1 工作原理

水力調(diào)壓泵由進排液單向球閥組、雙作用液力缸、機架和液路轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。在液路轉(zhuǎn)換器的控制下，注水管網(wǎng)中的水動力推動雙作用液力缸中的活塞上下往復(fù)運動，高壓腔的水注入高壓井中，低壓腔的水注入低壓井中［4-5］。只需簡單旋轉(zhuǎn)液路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的無級變速器調(diào)節(jié)手輪，就可以實現(xiàn)排液量的無級調(diào)參。根據(jù)動力缸和換向閥管路連接的不同，水力調(diào)壓泵存在兩種壓力調(diào)配關(guān)系（見圖1）。來水壓力、高壓壓力和低壓壓力的關(guān)系：

圖1 水力調(diào)壓泵的兩種壓力調(diào)配關(guān)系

式中 P高為高壓壓力，MPa；P低為低壓壓力，MPa；P來為來水壓力，MPa；A 為液力缸截面積，m2；a為連桿截面積，m2。

1.2 性能特點

水力自動調(diào)壓裝置（見圖2）通過液力變化機構(gòu)的運動，將低壓注水井不需要的過多能量提取出來，補充到需要更多能量的高壓注水井中［6］。該裝置應(yīng)用參數(shù)范圍較廣（見表1），最高工作壓力可達30 MPa。用于非均質(zhì)油藏注水，具有控制精確、安全高效、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點［7］；對吸水壓力不同的注水井可以實現(xiàn)自動調(diào)壓注水；可對單口或多口井進行調(diào)壓增注；液力驅(qū)動，不需增注泵增壓，不需要變頻裝置就可以進行無級調(diào)節(jié)排量；高效節(jié)能，與三柱塞增注泵相比，節(jié)能可達30%～60%；一般不會出現(xiàn)憋泵爆管事故，安全可靠；工作沖次低，噪音低，無外泄液，有利于環(huán)境保護。

圖2 自動調(diào)壓注水裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型

表1 水力自動調(diào)壓裝置主要技術(shù)參數(shù)表

2 現(xiàn)場應(yīng)用試驗

水力自動調(diào)壓裝置適用于欠注井比較集中的井組，要求應(yīng)用的井組既有低壓井又有高壓井［8］，以便有一定的壓力差提供動力。選取了縱向非均質(zhì)性較嚴(yán)重的L11 塊北部進行現(xiàn)場應(yīng)用試驗。L11 塊受縱向和平面非均質(zhì)影響，注水壓力6～11 MPa，高低壓注水井壓差高達5 MPa。自2014 年開始，該區(qū)塊實施了產(chǎn)層調(diào)整、深部調(diào)驅(qū)等增產(chǎn)措施，高低壓注水井注水壓差進一步提高到8 MPa。

自2016 年5 月開始先后在5 口注水井試用，對應(yīng)油井17口。應(yīng)用后水井欠注現(xiàn)象被消除，日增注90 m3，平均注水壓力由9.3 MPa 提升至12.1 MPa，對應(yīng)油井日產(chǎn)液由320.3 t 上升至408.8 t，日產(chǎn)油由38.4 t 上升至53.3 t（見表2），截至2017 年底累計增油7 880 t。

此外，水力調(diào)壓裝置比柱塞泵增壓注水日節(jié)電3 000 kW?h以上。

表2 水力調(diào)壓裝置應(yīng)用前后注水情況對比

3 擴展應(yīng)用試驗

堵水和調(diào)驅(qū)目的是封堵高滲透層，啟動低滲透層，措施后會提高注水壓差［9］。在足夠大的驅(qū)動壓差和注水量下，低滲透率油層也能取得較高的采收率。應(yīng)用自動調(diào)壓注水裝置有利于區(qū)塊均衡注水。

3.1 與堵水、分注等措施結(jié)合應(yīng)用

非均質(zhì)油藏在多層合注合采條件下層間的干擾相對嚴(yán)重，并且剩余的油會集中在滲透率較低的油層中，影響了油田的開發(fā)［10］。由于L11 塊儲層發(fā)育好，動用程度高，水竄較為嚴(yán)重，為了提高注水效率，2016年以來實施堵水、調(diào)層等措施15井次，平均注水壓力上升2.8 MPa。為了防止高壓井欠注，應(yīng)用水力自動調(diào)壓裝置3 套，應(yīng)用后單井平均日注量由30.7 m3提升至40.3 m3，實注量與配注量偏差由12.4%下降至5.5%（見表3）。

表3 注水井調(diào)整前后注水情況對比

3.2 與調(diào)驅(qū)措施結(jié)合應(yīng)用

對于部分隔層厚度較小的注水井，則無法實施堵水、細分注等措施。注水井調(diào)驅(qū)是基于地層對堵劑選擇性進入理論的增產(chǎn)措施，當(dāng)堵劑泵入注水井時，優(yōu)先進入高滲透地層，并形成凝膠產(chǎn)生封堵作用［11］。調(diào)驅(qū)效果主要表現(xiàn)為后續(xù)注水壓力升高，吸水剖面改善。2016 年5 月至2017 年末在L11 塊共實施注水井調(diào)驅(qū)12 井次，分布于5 個注水站，調(diào)驅(qū)后與14 口注水井同時注水。由于調(diào)驅(qū)后高低壓注水井差別進一步增大，為保持注水均衡，2018年1月應(yīng)用水力自動調(diào)壓裝置5套。應(yīng)用后調(diào)驅(qū)區(qū)域平均注水壓力上升3.2 MPa，比調(diào)驅(qū)初期日增注水95 m3，日增液57.5 t，日增油20.1 t（見圖3）。

圖3 L11塊調(diào)驅(qū)區(qū)域注采曲線

同時，由于欠注問題被解決，使得調(diào)驅(qū)后續(xù)注水可以順利進行，促使凝膠調(diào)驅(qū)劑被高壓注水推至地層深部，因此，注水井吸水剖面也有了大幅度改善，下部高滲透層被抑制，上部低滲透層被啟動（見圖4）。

圖4 L21-019井吸水剖面變化

2016 至2018 年先后在5 個注水站應(yīng)用了水力自動調(diào)壓裝置，合計節(jié)電273.75×104kW?h，合計間接增油1.09×104t，創(chuàng)效1 143.55 萬元，技術(shù)投入350萬元，投入產(chǎn)出比1：3.27。

4 認識及結(jié)論

（1）將水力自動調(diào)壓裝置應(yīng)用于非均質(zhì)油藏的注水開發(fā)中，解決了低滲區(qū)域高壓注水井欠注問題，可大幅提高區(qū)塊的注水效率，在節(jié)能降耗的同時有利于保證區(qū)塊長期穩(wěn)產(chǎn)。

（2）水力自動調(diào)驅(qū)技術(shù)與油水井堵水技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，可使動用程度較低的低滲產(chǎn)層發(fā)揮作用，有利于區(qū)塊的高效開發(fā)。

（3）水力自動調(diào)驅(qū)技術(shù)與深部調(diào)驅(qū)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，解決了調(diào)驅(qū)后續(xù)注水受阻的問題，實現(xiàn)了大劑量調(diào)驅(qū)后正常注水，保證深部調(diào)驅(qū)長期有效。