高含水后期分层采油技术在石油工程中的应用研究

摘要：本文聚焦长庆油田步入高含水开发后期所遭遇的采收率下滑、层间矛盾激化等难题，深入剖析分层采油技术的原理、实施路径以及现场应用成效。借助数值模拟与现场试验相结合的方式，证实了分层注水调控、智能分采工艺对提升储层动用效率的显著功效。研究显示，分层采油技术能够使目标区块综合含水率降低5%-8%，单井日产油量提升15%以上，为同类油田的开发给予关键参考。

关键词：高含水期；分层采油；层间调控；采收率；长庆油田

一、引言

1.1研究背景

长庆油田作为我国极具代表性的低渗透油田，历经多年的开发作业，其主力区块的综合含水率已然超过85%，正式迈入高含水后期开发阶段。在传统的合层开采模式下，高渗层水窜现象极为严重，而低渗层的剩余油却难以得到有效开采利用。这不仅导致油田的采收率持续下降，还使得层间矛盾日益加剧，严重制约了油田的可持续发展。因此，迫切需要引入分层采油技术，以此实现对不同渗透率油层的差异化开发，充分挖掘油田的剩余油潜力，提高采收率。

1.2技术现状

针对高含水油田的开发难题，国内外众多学者开展了广泛而深入的研究，相继提出了分层注水、化学堵水、智能分采等一系列技术手段。在长庆油田，通过自主研发的Y341型分层注水工具以及光纤监测系统，目前已初步实现了对多层系的动态调控。然而，在面对复杂井况时，现有的工艺技术在适应性方面仍存在一定的局限性，亟待进一步优化完善，以更好地满足油田开发的实际需求。

二、高含水后期油藏开发特征

2.1储层非均质性加剧

以长庆油田XX区块为例，该区块的渗透率级差达到了10-50倍之多。在水驱开发过程中，高渗层由于其渗透率较高，水流阻力较小，极易形成优势通道，大量注入水沿高渗层快速突进，导致水窜现象严重。而低渗层则由于渗透率较低，水流难以进入，剩余油饱和度高达45%-60%。这种储层非均质性的加剧，使得油藏的开发难度进一步增大，如何有效动用低渗层的剩余油成为了亟待解决的关键问题。

2.2生产动态特征

通过对长庆油田生产数据的统计分析可知，含水率大于80%的油井占比达到了73%，其中有34%的井存在不同程度的层间干扰。随着油田开发的不断深入，单井产量递减率也从早期的8%急剧攀升至15%。这表明在高含水后期，油藏的生产动态呈现出恶化的趋势，传统的开采方式已难以维持油井的稳定生产，必须采取有效的技术措施加以改善。

三、分层采油关键技术体系

3.1分层注水调控技术

工艺原理：分层注水调控技术主要是借助封隔器将油层分隔成不同的层段，然后针对每个层段的具体情况进行配注。其核心目标是实现“高压层控注、低压层增注”，通过合理调整各层段的注水量，使注入水能够均匀地分布到各个油层，提高水驱效率，减少层间矛盾。

核心装备：该技术的核心装备包括Y341压缩式封隔器和电动配水器。其中，Y341压缩式封隔器具有良好的密封性能和可靠性，能够在井下复杂的环境中稳定工作；电动配水器则具备耐温120℃、耐压25MPa的性能特点，可根据实际需求精确调节注水量。

案例效果：在XX区块实施分层注水调控技术后，层段吸水合格率从之前的52%大幅提升至81%。这充分表明该技术能够有效地改善油层的吸水状况，提高注入水的利用率，为后续的采油作业奠定了良好的基础。

3.2智能分采技术

技术构成：智能分采技术是一种集井下电动调节阀、光纤压力监测系统和动态优化算法于一体的先进采油技术。井下电动调节阀能够根据实际生产需求实时调节油层的采油流量；光纤压力监测系统则可以对各层的压力、流量数据进行实时监测，为动态优化算法提供准确的数据支持；动态优化算法则基于油藏模型，通过对监测数据的分析处理，计算出最优的生产压差，实现对油藏的精细化开采。

实施流程：首先，利用光纤压力监测系统实时采集各层的压力、流量数据；然后，将这些数据传输至地面控制系统，基于油藏模型计算出每个油层的最优生产压差；最后，根据计算结果自动调节井下节流阀的开度，实现对各油层采油流量的精准控制（如图2所示）。

现场数据：根据现场试验数据显示，采用智能分采技术的试验井组，其含水率由88%降至82%，日产油从3.2t增至4.1t。这充分证明了智能分采技术在降低含水率、提高产油量方面具有显著的效果，能够有效提升油藏的开发效益。

四、现场应用与效果评价（以长庆油田XX区块为例）

4.1实施方案设计

地质模型：为了准确模拟油藏的地质特征和流体流动规律，建立了包含5个小层的三维地质模型。该模型的渗透率范围为1.5-35mD，能够较为真实地反映XX区块的地质条件。

工艺参数：在分层注水方面，将注水压力梯度严格控制在0.12-0.18MPa/m，以确保注入水能够均匀地进入各个油层；在分采井方面，根据不同油层的渗透率和剩余油饱和度等参数，对生产压差进行差异化设计（详见表1），实现对各油层的合理开采。

4.2实施效果

通过在XX区块的现场应用，分层采油技术取得了显著的效果。综合含水率下降了6.5%，有效缓解了油井的水淹问题；日产油量提高了18.7%，实现了产量的稳步增长；水驱效率提升了31.3%，表明油藏的开发效果得到了明显改善。这些数据充分证明了分层采油技术在长庆油田高含水后期开发中的有效性和可行性。

五、技术挑战与对策建议

5.1现存问题

井下工具长期可靠性不足：目前，井下工具的故障率达到了12%，这在一定程度上影响了分层采油技术的稳定实施。部分工具在长期的井下高温、高压、高腐蚀环境下，容易出现密封失效、零部件损坏等问题，导致维修成本增加，生产效率降低。

薄互层细分难度大：对于厚度小于2m的薄互层，由于其层间界限不明显，且储层物性变化复杂，现有的分层技术难以实现对其进行精确细分，从而影响了薄互层中剩余油的有效开采。

动态调控滞后于油藏变化：油藏的地质条件和流体性质在开发过程中会不断发生变化，而目前的动态调控技术在响应速度和准确性方面存在一定的不足，往往无法及时根据油藏的变化调整开采参数，导致开采效果不理想。

5.2优化方向

研发耐高温高压一体化智能分采工具：针对井下工具可靠性不足的问题，应加大研发投入，开发出具有耐高温、高压、耐腐蚀性能的一体化智能分采工具。该工具应集成多种功能，能够实现自动监测、调节和控制，提高井下作业的稳定性和可靠性。

融合大数据分析实现实时动态优化：利用大数据分析技术，对油藏的生产数据、地质数据等进行实时采集和分析，建立更加准确的油藏模型。通过该模型，实现对开采参数的实时动态优化，使开采过程能够及时适应油藏的变化，提高开发效率。

发展纳米暂堵剂辅助的精细分层技术：针对薄互层细分难度大的问题，研发纳米暂堵剂辅助的精细分层技术。纳米暂堵剂具有粒径小、封堵效果好等特点，能够在不伤害储层的前提下，对薄互层进行有效分隔，提高分层的精度和效果。

六、结论

分层采油技术作为一种有效的高含水油田开发技术，能够显著缓解高含水期的层间矛盾，提高油藏的采收率。通过在长庆油田的现场试验证实，该技术可使采收率提高2-3个百分点，为油田的可持续发展提供了有力保障。智能分采系统借助“监测-分析-调控”的闭环管理模式，实现了对油藏的精细化开采和开发效益的最大化。在未来的油田开发中，应进一步加强地质与工程的一体化协同，充分发挥各自的优势，为分层采油技术的应用提供更加坚实的基础。

参考文献

[1]吕艳丽，李晓伟.高含水后期分层采油技术的应用分析[J].石化技术，2022，29（9）：73-75.