吉林油田油气工程研究院 吉林松原 138000
摘要：经济的发展和人们生活水平的提高，促进石油资源的需求量越来越大。石油资源是社会经济发展建设的重要能源基础，同时也是很多地区国民经济发展的支柱性产业。目前我国的原油矿井普遍处于老龄化的开采状态，其开采难度以及技术要求也逐步提升，注水工艺流程是采油工程的关键环节。本文就采油工程中注水工艺存在问题及改进措施展开探讨。
关键词：采油工程；注水工艺；问题；改进
引言
注水工艺是采油工程的重要环节，在油层开采环节中，通过向油井内部注入大量的水，以增加井内的压力，从而改善油井内部的开采条件，有效降低原油的粘稠度，以促进原油开采效率的提升。注水工艺流程在采油工程领域已经应用数年，其较高的技术应用价值也得到业界的广泛认同，但是在对其进行技术应用的过程中，也暴露出诸多问题，导致其工艺应用效力受到影响，针对这些问题的处理措施进行探讨，对于促进采油工程的发展具有实际意义。
1 采油工程注水工艺概述
采油工程注水工艺指的是在油田的开发过程中，通过专门设置的注水井将水注入油层，使油层的压力保持或恢复，油层的驱动力提高，就可以加大原油的开采效率。采用注水工艺的目的主要是四个方面，即：改善油田生产条件、提高开采效率、实现高产稳产以及保护环境。油田注水地面工艺流程，是从水源到注水井的注水地面系统，包含了供水站、注水站、配水站和注水井。具体流程如下图所示：
图1流程图
其中，配水间主要是用来调节、控制和计量注水井的注水量，主要使用的设施为分水器、正常注水、压力表等，一般分为单井配水间和多井配水间两种；注水站主要是将来水升压，使其满足注水井对注入压力的要求，在来水进站之后，要对水进行计量和水质处理，然后在出水罐和进泵加压之后，就可以输出高压水了；注水井就是将水从地面注入地层的通道，主要用来悬挂井内管柱、控制吸水和洗井方式等。在选择油田注水水源的时候，要优先采用油田采出水，以节约水资源并减少对环境的污染。如果采出水不足，则可以选用第二水源，并且第二水源要符合以下三项原则，第一，必须保证水量供给充足；第二，水质良好，能够与地层配伍，处理工艺也比较简单；第三，在需要混合使用两种或多种水的时候，要做结垢计算和可混性试验，确保能够符合注水工艺的要求，确保石油开采过程的顺利进行。
2 采油工程中注水工艺优势
（1）改善地层裂缝。地层内存在热裂缝属于正常现象，但是热裂缝的存在不利于原油开采，同时，我国很多直井内存在独立裂缝，这主要是由于地层压力分布不均匀所产生的，这种状况也不利于原油开采，通过注水工艺，可以使地层压力维持在相对平衡的状态，使得原油开采效率大幅提高。（2）近线性驱动。线性驱动有利于原油开采，但是由于很多油井所处的地形较为复杂，完全达不到线性驱动的要求，但是通过注水工艺可以使原油的驱动变为近线性的状态，从而增加驱油效率，进而提高开采效率。（3）改善地层压力。通过注水工艺可以使地层的压力保持在较高的状态，使得驱油效率大幅提高，进而提高采油效率。在另一方面，对于直井而言，吸水强度较高，通过大幅注水，可以降低水驱速度，增加水驱波及系数，进而使采油效率提高。注水工艺在我国西北部地形复杂地区优势明显。
3 采油工程中注水工艺问题
3.1注水井管道套管容易发生损害
注水井管道是其工艺流程的重要基础设施，注水井管道会应用管套对其进行连接保护，进而保证水能够持续注入采油层，而在实际工作中，却常常出现注水井管道套管的变形、损坏以及泄露等问题。根据相关事故处理经验，将管套损害原因主要归结为以下几个方面：其一，在注水过程中由于水压的压力过大，导致井下的压力也随之产生变化，管套在外界的强压环境中造成损坏；其二，钻井作业没有对井下环境进行全面观察和有效管理；其三，地下水中含有腐蚀性物质，对管套造成腐蚀作用。
3.2出砂问题
出砂问题严重制约着注水工艺的发展。出砂问题主要体现在两个方面：①由于出砂过程维持的时间较短，使得油层被砂石覆盖，出现了注水异常问题；②出砂问题没有得到有效的解决，使其影响井下油杆的结构稳定性，可能引起油杆破损或断裂，甚至会使断裂的油杆落入井下，造成油井报废。出砂问题是注水过程中面临的最大问题，如果得不到有效的解决，不但不会提高开采效率，还可能会造成开采事故。
3.3注水井结垢问题的产生及原因
注水井结垢问题是采油工程中的严重问题，会对油井的地面集输系统产生强大的腐蚀，当油井内油管壁发生结垢的时候，油管就会遭到腐蚀。此外，还会产生测试遇阻的问题，难以实现水井的顺利调配。而地层中出现结垢问题的时候，不仅会使井筒周边的油层渗透率降低，影响到地层的注入能力和吸水能力，还会对地层造成污染。产生结垢问题的原因主要有两方面，第一是外来流体即注入水，与地层流体之间存在不配伍的问题，进而产生结垢，这种情况下结垢问题的治理是比较困难的；第二种原因是地质因素，即油井周边的地质条件发生了变化，破坏了油井地层水的化学平衡，产生沉淀并引发结垢问题。结垢的主要化学成分为碳酸钙和硫酸钡等，会对油管形成腐蚀，一段时间的发展之后则会刺破油管。不仅是油管，结垢问题同样会影响到地面管线，对注水造成严重影响。
4 采油工程中注水工艺改进措施
4.1处理管道以及管套易损问题改进措施
针对管道以及管套容易出现损害问题的有效措施，主要涵盖以下几个方面：其一，油田在对采油作业面进行勘探时，便需要对地层的应力进行科学测试，能够保证进行的注水压力方案设定，控制在其应用接受范围之内；其二，在进行开井以及钻井作业流程时，需要严格控制注水井的水压，减轻水流对地层产生的外力冲击作用，同时需要重视固井工作，加强对于泥沙等外界因素的治理，避免管道出现外界作用力变形的现象；其三，积极进行高级钢等新型材料的应用，加大管道强度；其四，应用阴极保护等技术方式，避免管道出现腐蚀现象，并定期对管道进行检修，及时发现小问题，以避免作业面大事故的发生。
4.2出砂问题改进措施
为了防止出现出砂问题，主要采取的改进措施有三点：①加强注水过程的管理工作，使整个注水过程科学化；②注水量维持在相对平衡的状态，使井下压力相对平衡，同时可以绘制注水量图，以此检测井下状况，防止注水过程出现问题；③一旦出现出砂问题，必须立即解决，防止产生套管磨损或更严重的后果。
4.3结垢问题的解决措施
针对结垢问题，一方面要改善井周边水质，使用合适的净水设备对水质进行处理，使地下水水质符合施工要求，并且要对周边的水资源进行保护；另一方面，要对还没有沉淀的结垢物及时清除，比如采用物理除垢或者化学除垢的方法，物理除垢就是利用高压水设备清除水垢，这种除垢方式的效果好且耗能低。而化学方法则利用化学还原原理，对化学试剂进行调配，试剂会和水垢产生反应而生成其它化学物质，将其从管道排除。由于污垢的种类较多，因此要选择恰当的化学试剂。此外，对于容易产生结垢的设备管道，要尽量选择防腐材料，也可以涂刷防腐涂料，尽量减少结垢危害。
结语
综上所述，通过注水工艺能有效提高原油的开采效率，但是注水中存在的问题却制约着注水工艺的发展。通过现场经验，注水工艺主要存在出砂、套管破损以及结垢三方面的问题，只要针对每个问题出现的原因，分别采取多项改进措施，完全可以将问题出现的概率降至最低，从而推动我国原油开采工程的发展。
参考文献
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[2]侯平伟.采油工程中水平井注水工艺存在问题及改进措施[J].中国高新技术企业（中旬刊），2016，（9）：142-143.
[3]欧阳凌云.采油工程中注水工艺存在的问题与处理措施[J].中国化工贸易，2014，（21）：181.
论文作者:张帆
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/3/1
标签：地层论文; 工艺论文; 工程论文; 原油论文; 油层论文; 油井论文; 管道论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;