一、开发背景

随着中国油田开发的不断深入，已进入高一特高含水开发阶段，综合含水大约 90% ，尤其是开发老区含水不断上升。现阶段水驱开发面临注采关系复杂、示范区连通性不好、厚度较大，主力层动用后高产液高产水，注采不敏感、纵向产出差异大、层间矛盾突出、无效水循环严重，注采调控难度大，利用智能分层注水技术实时监测数据结合静态解释资料。充分认识分层产出及注采关系，围绕解决层间干扰、深入开展精细分层注水、精细管理工作，剩余油潜挖两方面。以纵向单层为对象，注采井组为单元形成智能分注方案技术。主要表现在以下两个方面：

① 分层注水总井数逐年增加，单井分段日益精细，测调频次逐步加密，这三者的共同作用使测调工作量成倍增长；

② 测调周期长，注水合格率下降，注入水无效循环日趋严重，无法 实现分层注入量、分层压力的长期连续监测。

新的开发形势下，要实现深度控水稳油，就要提升分层注水工艺技术水平和完善配套措施。近些年，结合先进的传感器、精密加工等技术，中石油开展了分层注水全过程监测与自动控制技术研究和探索试验，现场试验达到了预期效果。初步确立了第四代分层注水技术内涵，即可实现注水井单井分层压力和注水量的数字化实时监测，可实现区块和油藏注水动态监测的网络信息化，可实现注水方案设计、优化与井下分层注水实时调整为工程一体化，有效提高水驱动用程度，控制含水上升，提高水驱开发效果。

针对不同油藏生产层段调整和井下数据采集、施工作业方式等方面的不同要求，第四代分注技术主要以缆控分注技术为典型代表简称有缆式。

二、地质特征

油田属于中部断裂带，由41 条大小断层切割而成。试验区控制面积1.28 平方公里，地质存储154.5 万吨，有效厚度13.5 米。主要开发目的地为泉三泉四段沉积期，其沉积环境逐渐由陆相向湖相过渡，表现为湖侵的总面积环境。油层主要是水下三角洲平原亚相，沉积微相以水下分支河道为主。

三、储层特征

区储层发育较好，油层零星发布。主力油层为 3、4、6、7、9、10、11、12 小层，整体来看，主要为水下分支河道沉积，纵向上砂体连续性较好，平均厚度大（ 6～7m ），水流为西南东北方向。接替层为5、8、13小层和部分扬大成子油层，差油层1、2 层。

四、存在问题

1、多断层切割、储层发育较单一、注采反应敏感。区块位于构造低点，且处于中央断裂带，多断层切割，且储层发育相对单一，受效方向一井较多；通过对历年注采关系曲线分析，区块注采关系比较敏感，部分高含水井水驱窜流通已经无法形成，常规调控难度大。

2、无效水循环严重，“双高”矛盾突出。区块已进入高含水开发阶段，综合含水达到了 97.6% ；从产液及含水分级统计分析来看，区域高产液井占比 64.2％，高含水井比 60.6% ，无效水循环严重，平面矛盾突出。

3、油藏开发特点需要及时，精准的分层测试保障。区块注水敏感、层间吸水差异大、无效水循环严重、需要及时性和及精准性的分层测试；并且目前分层流量及嘴后压力等主要参数无法进行长期、实时、持续、“无干扰”监测，只能获得有限、随机的测试数据，无法满足油藏动态模拟的数据需求。

五、第四代分层注水技术介绍

与前三代注水技术只有在下入测试仪器过程才能获取监测数据不同，第四代分层注水技术首次实现了分层注水全过程实时监测和控制，使我们的“眼睛”和“手”能够延伸到各个层段，对各层段的认识更精准，调控也更快捷。

1、相关核心关键技术

第四代分层注水主要包括井下永置式系列流量计、井筒通信、层段自动调节及其配套的过电缆封隔器、太阳能供电、井口密封等核心技术。

核心工具为井下一体化配水器，是层段配注过程中配注参数的检测和调整终端，其功能和性能指标直接关系到第四代分层注水技术水平。一体化配水器集成了流量计、两路压力计、温度计、通信模块和调节总成 ( 由传动总成、堵塞器和驱动电机组成 )。可实现层段注人流量、注入流压、地层压力 ( 堵塞器嘴后压力 )、温度的检测，利用电机驱动堵塞器水嘴开度的变化实现层段注水量的流量闭环或人工调整。一体化配水器利用有线或无线等方式与地面系统实现双向通信，从而完成分层注水全过程连续／实时监测和层段自动调整。一体化配水器的核心技术为层段流量的检测和调整。

六、第四代分层注水技术特点

a 实时监测：实现了注水过程分层压力、分层流量等参数的实时监测，可快捷测试分层注水指示曲线，及时判断各层吸水状态，测试过程无需测试车。此外，可在线进行静压测试、分层压降测试及关井试井。

b 及时调整 : 实现了分层流量的自动测调，也可根据注水量变化进行手动人工干预调整，使分层注水动态合格率长期处于较高水平，进一提高水水驱开发效果。

c 精细管理 : 便于层间周期轮注等方案的实施。层间轮注是指每个层轮换注水，初期可以根据吸水情况放大日注水量，但保持整个周期总注水量不变。层间轮注既能满足单层配注要求，又能减少层间调配。层间轮注既可以减少测调工作量，又能降低注入压力，有利于防治套损。针对注水比较困难的低渗透油藏，建议扩大层间轮注应用范围。

d 压力监控 : 通过实时监测嘴后压力，严格控制嘴后压力界限，减少套管损坏井比例。套管损坏严重是股份公司各油田的普遍性问题，大量套管变形井的存在，严重影响了注采井网的完善程度，限制了分层注水的实施。嘴后压力是影响套损的重要参数，第四代分层注水技术能够实时监测嘴后压力，进而严格控制注水压力，降低套损率。

e 降低成本 : 第四代分层注水技术免除了大量的现场测试施工，全生命周期综合成本得到有效控制。应用2 ～3 年后总费用就可以与现有技术持平，连续工作超过3 年后，综合成本就能低于现有技术。

七、第四代分注技术发展规划

近些年，通过理论研究、新材料与新工具研发、新工艺现场试验，已经基本攻克了层段流量检测和调整等核心技术，奠定了第四代分层注水工艺技术基础，实现了分层注水全过程监测与自动控制等功能，通过小规模区块应用达到了预期效果。为了进一步加快第四代分层注水技术研制与应用步伐，满足不同油藏、特殊井型及降本增效的要求，中石油要求在未来几年甚至十几年仍需对井下层段流量检测、井筒无线通信、井下自发电和易损部件投捞等技术加大研究力度，并加强与油藏工程的有机结合，形成可持续支撑水驱开发的、系统的、完善的第四代分层注水技术。

① 开展配注方案符合率研究，监测区块注水合格率的变化趋势，与现有测调周期进行对比分析，重新核实分层注水合格率指标，并为测调周期的差别化管理提供基础数据。

② 开展注水井分层测试和调配方法研究，利用监测的压力数据辅助区块某一层段累计注入量分析，建立区块化资料验收标准。

③ 研究油层动用厚度变化动态规律，通过吸水厚度动态变化比例对比分析，最大化提高水驱动用厚度。

④ 研究油层最大注水压力，达到充分利用压力空间的目的，同时研究压力预警标准及解决办法，确定套损报警技术指标。

⑤ 开展注水工艺技术与油田开发适应性的研究，建立更合理的井网平衡注采比；针对性质不同的油层开展周期注水、轮换注水研究。

八、结束语

第四代分注一体式井下智能配注系统通过远程无线传输技术，实时及长期监测井下流量、温度、注水压力和地层压力等参数，根据地面控制指令实现对流量自动控制，全自动测调及验封，是精细配注高效测调与人工智能的结合，应用前景十分广阔。该产品的推广应用，可解决目前人工上井测调效率不高、野外作业受自然环境影响大、人力成本高等弊端，对降低采油成本和提高石油采收率具有十分重要的意义。