宗志臣（大慶油田裝備制造集團力神泵業(yè)有限公司）

在油田開發(fā)過程中隨著原油的不斷采出，產(chǎn)層壓力不斷降低，為了保證產(chǎn)層能量，避免壓力變化過快而影響產(chǎn)層孔隙度、造成出砂等嚴重問題，國內(nèi)外普遍采用注水開發(fā)的方式[1-2]。

隨著油田的不斷挖潛增產(chǎn)，開發(fā)工作從中心區(qū)逐漸向邊緣區(qū)塊過渡。由于邊緣區(qū)塊油井數(shù)量少、非規(guī)則分布等，不適合大規(guī)模的集中注水，為了維持偏遠油井的地層壓力，一般采用同井注采的方式進行注水[3]。

同井注采分為兩類：一類是把水井的產(chǎn)出水直接注入同井注水層，增加地層壓力；另一類是把油井的高含水采出液在井下分離，高含油液體舉升到地面，把分離出的水直接注入同井注水層，提升地層壓力。第一類只承擔注水功能，在不方便大面積注水的地區(qū)使用較多；第二類單井具有產(chǎn)油能力，但受限于地面油水處理能力，需要在井下直接進行油水分離[4]。

1 電動潛油泵同井注水

電動潛油泵同井注水分為下采上注和上采下注兩種[5]。其中，下采上注如圖1所示，上采下注如圖2所示。

上采下注就是產(chǎn)水層在上，注水層在下，通過電動潛油泵管柱把上層產(chǎn)出水注入下層的工藝。設(shè)備需求：特殊設(shè)計電動潛油泵1套、動力電纜、封隔器，可選項為流量測量設(shè)備。工藝原理：通過封隔器封隔出水層和注水層，上層產(chǎn)出水通過電動潛油泵加壓并直接注入封隔器之下的注水層。

圖1 下采上注示意圖 圖2 上采下注示意圖

下采上注就是產(chǎn)水層在下，注水層在上，通過電動潛油泵把下層產(chǎn)出水注入上層的工藝。設(shè)備需求：特殊設(shè)計電動潛油泵1套、動力電纜、封隔器，可選項為流量測量設(shè)備。工藝原理：通過封隔器分開上下2層，電動潛油泵給下層產(chǎn)出水加壓，導入油套環(huán)形空間，在地面高壓密封井口的配合下，注入注水層。

上述兩種注水方式用于5、7和9in套管，適用范圍大，其設(shè)備安裝工藝與電動潛油泵常規(guī)施工相同，已在國內(nèi)冀東油田兩次使用，效果非常理想。為了準確控制注入水量和注水壓力，需要在電動潛油泵管柱上安裝流量計。由于電動潛油泵是上下倒置的設(shè)計，有別于常規(guī)采油電動潛油泵，部分配件需要定制加工。它具有配件采購周期長、生產(chǎn)周期長、維護困難等不利因素。

2 電動潛油泵結(jié)合旁通工具同井注水

由于電動潛油泵注水機組生產(chǎn)周期長、不利于維修，對于部分急需安裝的油井，可以采用電動潛油泵與旁通工具結(jié)合進行注水。

旁通工具結(jié)構(gòu)如圖3所示。其上端與油管相連，下端通過Y型分接口為動態(tài)測試、單井雙泵、井液回注等提供接口和通道[6]。

圖3 旁通工具結(jié)構(gòu)

下采上注工藝設(shè)備構(gòu)成（圖4）：小直徑電動潛油泵、旁通工具、電動潛油泵密封護罩、分隔器，以及可選的井下流量測量設(shè)備。工藝原理：封隔器分開上下兩層，產(chǎn)出水導入密封護罩，經(jīng)電動潛油泵機組加壓，通過旁通工具側(cè)管注入油套環(huán)空，在高壓密封井口的配合下注入地層。

上采下注工藝設(shè)備構(gòu)成（圖5）：電動潛油泵、旁通工具、封隔器，以及可選的井下流量測量設(shè)備。工藝原理：上層產(chǎn)出水通過旁通工具側(cè)管安裝的電動潛油泵機組加壓，經(jīng)中心管注入下層。

工藝設(shè)備應用的特點是生產(chǎn)周期短，易于安裝。不利因素是增加了旁通工具的成本，小直徑機組的功率和排量受到限制，僅適用于7in以上套管的油井。

3 電動潛油泵同井分離注采

隨著單井含水率的普遍上升，對于部分無法配套建立地面水處理的偏遠油田，實現(xiàn)單井油水分離采注就非常必要。上個世紀加拿大率先研發(fā)出的水力旋流器用于井下油水分離。依據(jù)油水不同的比重及流動特性，通過旋轉(zhuǎn)離心力實現(xiàn)油水分離[7]。

圖4 下采上注工藝設(shè)備構(gòu)成

圖5 上采下注工藝設(shè)備構(gòu)成

對于水力旋流器，其上部溢流口和下部底流口都要與進液口有壓差，才能在旋流器形成流動，達到分離效果，這就要求旋流器的上下都要有舉升設(shè)備。在套管空間內(nèi)同時三聯(lián)，而且內(nèi)部要有分隔和聯(lián)通，整體結(jié)構(gòu)過于復雜。注水量過大的情況下需要采用電泵注水，只能在7in或者9in套管中使用。由于水力旋流器和上下采注設(shè)備相互依存太緊密，任何部分的故障都能導致整體失效，所以目前仍沒有大規(guī)模采用。

4 結(jié)論

1）通過電動潛油泵單井轉(zhuǎn)注，比較分散的偏遠油井不必修建地面注水設(shè)施和管線就可以實現(xiàn)注水生產(chǎn)，節(jié)省了成本和工期。

2）同井分離注采技術(shù)可以在井下實現(xiàn)油水分離，減少地面產(chǎn)水量，降低地面水處理設(shè)施的投入。對于油田高含水階段的開發(fā)，特別是含水快速上升期的開發(fā)，具有非常好的緩解作用。

3）配合中壓變頻和井下傳感設(shè)備的使用，可以根據(jù)井下參數(shù)調(diào)整設(shè)備運行頻率，進而達到調(diào)整井下工況的目的，實現(xiàn)單井精準開發(fā)。

伴隨著大慶油田采出液含水率的持續(xù)上升，考慮偏遠區(qū)塊注水、環(huán)境保護和地面水處理等因素，電動潛油泵同井注采技術(shù)的應用為大慶油田開發(fā)提供了一種新的單井開發(fā)方式，具有廣闊的應用前景，將為油田產(chǎn)量快速增長及節(jié)能減排等方面提供借鑒作用。