水气交替注入工艺研究及在渤海油田应用

吉　洋，牛贵锋，罗昌华（中海油能源发展股份有限公司　工程技术分公司，天津300457）

水气交替注入工艺研究及在渤海油田应用

吉洋，牛贵锋，罗昌华
（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300457）

为了减少渤海油田采出气的浪费，实现节能减排目标，合理利用剩余采出天然气，改善油田开发效果，对绥中36-1油田回注剩余采出气工艺方案进行了研究。水气交替注入工艺管柱可以实现同一防砂段内交替注水、注气的多介质注入和在不同防砂段内的水气分层注入，从而达到更好的驱油效果。同时在注气通道增加了防返吐装置，在满足大排量注入要求的前提下，保证了生产安全。该工艺技术已在渤海油田取得成功应用。

注水；注气；分层配注；工艺

截止2008年底，绥中36-1油田平均日产气31.8×104m3，平台自用气量20.7×104m3，燃烧放空气量11.1×104m3。为了实现节能减排目标，采取有效措施合理利用剩余采出天然气改善油田开发效果，将油田采出的剩余燃烧天然气回注到合适地层，增加原始地层压力，实现更好的驱油效果，达到增加油田产量、延长平台产气周期的目的。

通过对绥中36-1油田回注剩余采出气方案进行可行性研究［1-2］，在油田的D25井实施同井不同防砂段内的水气交替注入，水气交替注入周期为1个月，注气井最大井底流压22 MPa，单井最大日注气量7.0×104m3。为了满足在同一口井同一防砂段交替注水、注气和不同防砂段内的水气分层注入的需求［3-5］，提出了水气交替注入新工艺。

1　水气交替注入工艺管柱

水气交替注入工艺管柱需在井口装置中增加1个油管四通、油管挂和一趟油管来实现，套管中下入尺寸较大的油管，大尺寸油管中下入小尺寸油管，实现同心多管结构。各层注入通道相互独立注入到相应的地层，地面调节注入流量，一般适用于分层数不大于3层的注入井，实现对各层注水量、注气量和注入压力的精确控制［6-8］。

1.1工艺原理

水气交替注入工艺管柱满足在同一口井同一防砂段交替注水、注气和不同防砂段内的水气分层注入，并用同心管柱分层注入每层的需求。管柱中的每个通道满足大排量注入要求，其注气通道用特殊气密螺纹进行连接，气密性较高，在注气通道上安装防返吐单流阀，停注后防止气体返吐，从而保证注入的安全性。水气交替注入工艺管柱如图1所示。

图1　水气交替注入工艺原理

同心管柱防返吐分层水气交替注入工艺，可将水气分时段、分层注入，且注气层带有防返吐的分流装置。防返吐注气注水分流装置和井下分层封隔器配合实现此功能。

工艺管柱中由气密套管与气密油管环空形成第1个注入通道，通过该通道注入介质可以注入到第1层水气层中；由气密油管内部形成第个注入通道，通过该通道注入介质可以注入到层水气层中；由套管与气密套管环形成第3个注入通道，通过该通道注入介质可以注入到第3层水层中。

1.2技术特点

1）水气交替注入工艺技术适用于防砂完井分注井的分注层数不大于3层的注入井。

2）适用的注入井防砂完井管柱最小内通径为120.65mm。

3）适用的单层注水量≤1 300 m3／d。

4）适用的单层注气量≤20×104m3／d。

5）水气交替注入工艺实现了同一防砂段内交替注水、注气的多介质注入。

6）实现了不同防砂段内的水气分层注入，达到了更好的驱油效果。

7）各个注气通道均有防返吐装置，该装置在满足工艺要求的同时又保证了生产安全。

2　防返吐注气注水分流装置

由于是同心管柱分层注入，且注气管柱气密性要求较高，停注后为了防止气体返吐，需要在注气通道上安装防返吐单流阀，以免气窜。

2.1结构设计

防返吐注气注水分流装置包括防返吐装置和分流通道2部分。

2.1.1防返吐装置

防返吐装置主要由外筒、密封工作筒、防返吐分流接头、防返吐单流阀及密封定位头等组成，如图2所示。

图2　防返吐装置

技术参数：

最大外径194.5mm

环空当量直径50mm

中间通道直径48mm

单流阀开启压力1MPa

过流摩阻损失≤0.2MPa

2.1.2分流通道

分流通道与防返吐装置配合使用，形成3个相互独立的注入通道，从而使不同注入介质互不干扰。分流通道如图3所示。

图3　分流通道

技术参数：

最大外径177.8mm

长度420mm

外层环空当量直径35mm

中间环空当量直径38mm

内通径50mm

过流摩阻损失≤0.3MPa

2.2工作原理

防返吐注气注水分流装置包括防返吐装置和分流通道，下部设有3个通道。防返吐装置旁通孔和分流通道的最外层通道形成第1个水气交替注入通道，使气体、液体分时段通过此通道注入到第1层中；防返吐装置中心孔和分流通道的中间层通道形成第2个水气交替注入通道，使气体、液体分时段通过此通道注入到第2层中；防返吐装置和套管环空与分流通道的内层形成注水通道，使液体通过此通道注入到第3层中；满足了对同一地层实现了分不同时段地注气、注水，对不同地层水气分层注入工艺的需要。

3　现场应用

水气交替注入工艺在海上油田成功实施了3口井，工艺成功率100%。

在绥中36-1油田D区的D25井实施同一井内不同油组间的水气交替，即Ⅰ油组注气的同时，Ⅱ油组注水；I油组注水的同时，Ⅱ油组注气。水气交替周期均为1个月。D25井对Ⅰ油组和Ⅱ油组实施水气交替的同时对Ⅲ油组一直保持注水。2009 05 07，换管柱结束后恢复注水，分3层实施地面分注，2009 07 30，开始水气交注，第1层注气，注气井最大井底流压22MPa，单层最大日注气量7.0×104m3。第2层注水压力9.3 MPa，注水量约330 m4／d；第3层注水压力5.9MPa，注水量约94m3／d。2009-08-26，恢复第1层注水，注水压力9.6 MPa，注水量约320 m3／d；第2层注气，第3层仍然注水。截止目前，该井总注水量428 214.6 m3，总注汽量305.450 7×104m3。

4　结论

1）水气交替注入工艺技术可有效实施节能减排，将现场燃烧的天然气注入到合适地层，增加地层压力，实现更好的驱油效果，延长平台产气周期。

2）水气交替注入工艺技术采用同心管柱的分层注入，实现对各层注水量、注气量、注入压力的精确控制。

3）水气交替注入工艺管柱满足大排量注入的要求，注气通道气密性较高，采用特殊气密螺纹连接，停注后防止气体返吐避免气窜。防返吐装置满足了工艺要求的同时又保证了生产安全。

4）水气交替注入工艺技术在现场应用中实现了同一防砂段内交替注水、注气的多介质注入，不同防砂段内的水气分层注入，形成段塞注入，达到较好的驱油效果。

［1］汪超，但华，刘宗宾.回注天然气研究及其在渤海油田开发中的应用：以LD101油田为例［J］.创新技术，2009，（5）：55-57.

［2］张瑞霞，刘建新，田启忠，等.CO2驱注气管柱技术研究［J］.石油机械，2013，41（12）：88-91.

［3］刘敏.“一投三分”分层配注及分层测试技术［J］.中国海上油气（工程），2000，12（4）：38-39.

［4］罗昌华，刘敏，程心平，等.海上油田同心边测边调分层注水管柱研究及应用［J］.中国海上油气，2013，25（4）：46-48.

［5］程心平，马成晔，张成富，等.海上油田同心多管分注技术的开发与应用［J］.中国海上油气，2008，20（6）：402-403.

［6］夏竹君，李跃辉，王祥，等.油套分层注水井注水剖面测井新技术［J］.大庆石油地质与开发，2004，23（1）：72-73.

［7］王建华，李金堂，邓小华，等.分层注水工艺技术［J］.断块油气田，2002，9（5）：61-62.

［8］邹皓，罗懿.斜井小排量油套分注工艺技术研究及应用［J］.石油机械，2004，32（8）：7-9.

Water Alternating Gas Injection Technology Research and Application in Bohai Oilfield

JI Yang，NIU Guifeng，LUO Changhua
（CNOOC Ener Tech-Drilling&Production Co．，Tianjin 300457，China）

In order to reduce the current Bohai oilfield waste outlet to achieve emission reduction targets，and to take effective measures for the rational use of natural gas to improve oil recovery remaining development effect of Suizhong 36-1 oilfield，technology research programs for reinjec-tion remaining produced gas were set up.WAG process water column can be achieved within the same sand alternating segments，multi-media injection gas injection and water vapor in the sand of different segments of the anti-stratified injection，so as to achieve a better effect of flooding.At the same time increasing the gas injection channel anti-back spit devices，to meet the requirements of large displacement injection premise，the production safety is ensured.The technology has been successful applied in Bohai Oilfield.

water flooding；gas injection；separate layer injection allocation；technology

TE952

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.12.013

1001-3482（2015）12-0052-03

2015-06-15

吉洋（1984-），男，工程师，现从事海上采油注水工艺研究，Email：jiyang2＠cnooc.com.cn。