我国南海海域油田部分油藏，由于非均质性较强导致天然地层能量不足，产量递减较快，难以维持高产稳产^[1]。例如，惠州25-8油田于2014年10月投产，主力层L30up原始地层压力25.13 MPa，截止2016年9月底，L30up层累产油181.2×10⁴ m³，采出程度8%，部分油井附近地层压力下降达14.8 MPa，油藏能量衰竭快。目前地层亏空严重，但现有平台没有注水设施，无法注水补充能量。沙特阿拉伯于1975年在Khafji油田边缘实施了自流注水技术，保压开采；科威特于1995年开始在Oolitic实施了自流注水技术，后来又发展了可检测控制采水层的自流注水技术^[2]。国内海上油田于2010年前后在东海平湖油田和南海惠州25-3油田尝试了自流注水技术，地层能量得到补充，开发效果较好，但对采水层没有进行监测控制，当采水层能量不足时又无法进行井下增压助流注水^[3-4]。借鉴国内外海上油田个别成功案例^[5-6]，在惠州25-8油田注水首次提出自流注水/助流注水的解决思路。根据油藏需求设计开发Y管自流/助流注水和罐装泵自流/助流注水工艺方案^[7-8]，从2016年9月在两口井上实施自流/助流注水后，地层压力逐渐回升，至2017年4月底油藏平均地层压力比注水前回升约2 MPa，累计增油量10.5×10⁴ m³。预计通过优化注采井网，进一步扩大自流/助流注水技术在该油田应用规模，有效补充地层能量，L30up油藏采出程度将达30%左右，较不注水开发可提高5%以上。

自流注水技术就是利用水体较大、能量较充足的地层水直接注入到需要补充能量的油藏中，以保持油藏压力的一种技术。在同一口井中，利用水源层天然能量及水源层与油层之间的压差将地层水注入到压力较低的开采层中，达到注水开发的目的。

自流注水分天然自流注水和强制性自流注水两种：①地层水依靠地层本身的压力，将水直接注入油层，这种方法称为天然自流注水法；②水层本身的压力不能保证足够的注水量，需要提高注入压力，这种方法称为强制性自流注水法(或者称作助流注水)。

考虑到放任自流的自流注水不能控制流量的缺点，一旦发生水淹则不但没有起到增产的效果反而会发生受益井全面出水的后果，因此针对这种情况考虑增加注水层和水源层的隔离控制措施，避免水淹发生时没有办法控制。因此需要在射开的注水层和水源层下入封隔器来隔离注水层和水源层，同时在管柱上增加一个井下测调工作筒来实时监测井下数据及控制注水量，并能在需要时关断注水。当需要对注、采层进行酸化增产措施，管柱功能尽量满足酸化或排液的工艺要求。

当水源层的压力不足，单井注水量≤ 1 600 m³/d时，可以采用Y管助流注水。如图 1所示，本方案可通过调节电潜泵频率及井下测调工作筒控制注水量，通过井下测调工作筒实时监测井下数据，工艺过程见表 1。

图 1(Figure 1)

( (1)油管挂；(2)液控管线；(3)井下安全阀；(4)信号电缆；(5)滑套；(6) ESP封隔器；(7) Y接头；(8)电潜泵；(9)电动控制测调阀；(10)坐落接头；(11)电动控制阀；(12)插入密封Ⅰ；(13)分流总成；(14)插入密封Ⅱ；(15)电泵电缆) 图 1 Y管自流/助流注水工艺管柱

表 1(Table 1)

表 1 Y管自流/助流注水工艺过程

表 1 Y管自流/助流注水工艺过程 层位 工艺过程 电潜泵 电动控制测调阀 电动控制阀 Y接头 坐落接头 采水层 自流注水 关 关 开 助流注水 开 关 开 可酸化 关 关 开 投堵塞器 可排液 开 关 开 投堵塞器 注水层 可酸化 关 关 关 可排液 开 开 关 投Y堵塞器

当水源层的压力不足，单井注水量≤ 3 000 m³/d时，可以采用罐装泵助流注水。如图 2所示，本方案可通过调节电潜泵频率及井下测调工作筒控制注水量，通过井下测调工作筒实时监测井下数据，工艺过程见表 2。

图 2(Figure 2)

( (1)油管挂；(2)液控管线；(3)井下安全阀；(4)信号电缆；(5)滑套；(6) ESP封隔器；(7)电动控制测调阀；(8)坐落接头；(9) ADV阀；(10)罐装系统；(11)电潜泵；(12)转向分流总成；(13)插入密封Ⅰ；(14)插入密封Ⅱ；(15)线缆保护罩；(16)电泵电缆) 图 2 罐装电潜泵自流/助流注水工艺管柱

表 2(Table 2)

表 2 罐装电潜泵自流/助流注水工艺过程

表 2 罐装电潜泵自流/助流注水工艺过程 层位 工艺过程 电潜泵 电动控制 测调阀 坐落接头 电控开关 采水层 自流注水 关 开 开 助流注水 开 开 关 可酸化 关 关 开 可排液 开 关 关 注水层 可酸化 关 开 投堵塞器

Y管工艺与罐装电潜泵工艺对比见表 3。

表 3(Table 3)

表 3 Y管工艺与罐装电潜泵工艺对比

表 3 Y管工艺与罐装电潜泵工艺对比 技术指标 Y管工艺 罐装电潜泵工艺 注入管 2-7/8" 4-1/2" 电潜泵电缆及接头耐压能力/MPa 25 25 信号电缆及接头耐压能力/MPa 60 60 最大注入量/(m3 · d-1) 1 600 3 000 优点 1.工艺简单、可靠； 2.可实现温度、压力、流量实时监 测及流量无级调节 3.实现不动管柱对采水层或注及注 水层酸化或排液。 1.过流通道大，最大可达到3 000 m3/d； 2.可实现温度、压力、流量实时监测及流量 无级调节； 缺点 1.过流面积小，易冲蚀； 2.存在修井过程中拔断风险。 1.电缆需穿越罐装系统，工艺较Y管式复杂； 2.滑套出水口对电缆有一定冲蚀，需设计保护装置； 3.仅可实现不动管柱对采水层酸化或排液。

如图 3所示，电动控制测调阀由壳体、流量计、验封仪、可调水嘴、保护组件、控制单元、调制解调单元、传输单元等几部分组成。通过单芯电缆与地面控制器连接，可实现注入压力、温度、流量的实时监测，数据实时通讯功能。上述电动控制测调阀，去掉流量、压力和温度监测功能，只设置开关阀功能。

图 3(Figure 3)

图 3 电动控制测调阀结构示意图

通过单芯电缆将电动控制测调阀进行电气连接，并连接至井口控制器。地面各种测控指令通过单芯电缆变频载波发送至目标测控层位的恒流量注水阀，接收到地面指令的恒流量注水阀根据指令进行测调，并将相关的分层流量、地层压力、管柱压力、阀开度、调节电机工作电流、缆头电压等测控信息通过单芯电缆变频载波发送至井口，井口控制器再依据井下测控信息进行判断，自动或人工决策控制命令，见图 4。

图 4(Figure 4)

图 4 电动控制测调阀工作原理图

适用于9-5/8"套管完井；地面控制器防爆等级为ExdII BT4，防护等级为IP55~56；耐压60 MPa；耐温150 ℃；最小内通径ϕ62 mm；外径ϕ150 mm；压力测量范围0~40 MPa，精度0.2% FS；温度测量范围0~120℃，精度0.5℃；流量测量范围0~3 000 m³/d，精度2%；螺纹扣型：41/2" 12.6# BGT1 B×P。电缆1/4"单芯钢管电缆。电动控制测调阀工艺技术特点：

(1) 无需传统的钢丝、电缆作业投捞井下工具，适合于各类井型，不受井斜的限制；

(2) 可实时、直观地监测和调整配注量，调配更加及时和快捷，合格率高；

(3) 可实时监测层位压力，若超压注水可及时报警并关闭水嘴，避免注水安全事故的发生；

(4) 采用电缆供电，相比电池供电方式，寿命更长。

图 5为线缆保护罩，用于对滑套出水口附近的电潜泵电缆、信号电缆等进行保护，防止滑套水嘴出水对电缆的冲蚀。使用时将本工具跨接在滑套上下两端的油管短节上，将电缆穿过电缆护管进行保护。滑套出水孔流出的水直接冲刷电缆护管，电缆护管内的电潜泵电缆、信号电缆、液控管线等不受影响。其主要技术参数为最大外径202.5 mm；最小内径116 mm；长度：2 277 mm；旁通孔内径50 mm。

图 5(Figure 5)

( (1)压帽；(2)螺钉；(3)管卡；(4)电缆护管) 图 5 线缆保护罩

定位插入密封转向分流接头总成工具(图 6)，用于封隔采出水和注入水并建立助流注水通道，地层的采出水通过引鞋和插入密封环空向上进入电潜泵增压，增压后的注入水通过油套环空—桥式通道进入中心管，并最终注入地层。其主要技术参数为最大外径194.5 mm；最小内径76 mm；长度3 327 mm；扣型3-1/2" BGT1B×P。适用于6"插入密封工作筒。

图 6(Figure 6)

( (1)上变扣；(2)上接头；(3)桥式通道本体；(4)变扣；(5)短节；(6)定位头；(7)插入密封本体；(8)插入密封模块；(9)引鞋；(10)下变扣) 图 6 定位插入密封转向分流接头总成

惠州25-8A井于2016年9月29日实现自流注水，采水层为J22层2 251~2 290 m(斜深，简称MD，下同)注入到3 674~ 4 528 m(MD)，注水量610~ 869 m³/d。注水反应区分3个区带14口井受益井见效显著，第1区带2口井注水响应明显压力恢复约2 MPa，且目前稳定，液量提高较多；第2区带9口井注水响应较明显，压力恢复约0.5~1.5 MPa，且目前稳定，液量均有不同幅度提高；第3区带3口井有较小注水响应压力保持稳定，不再下降，受到注水间接作用。惠州25-8 B井于2017年1月24日实现转注，采水层为J22层2 302~2 342 m(MD)注入到L30up层到3 739~4 478 m(MD)，采用罐装泵助流注水，注水量420~707 m³/d，吸入口压力回升明显，压力上升0.7 MPa。对应的一口井受效明显，压力有响应约0.2~0.7 MPa。

(1) 开发设计的Y型电潜泵管柱和罐装电潜泵两种自流/助流注水管柱，通过预置电缆方式，实现载波供电的远程控制和井下流量、压力、温度参数传输，获取井下工况参数实时资料，为井下注水动态分析提供数据支持。

(2) 自流/助流注水工艺技术是在目前惠州25-8油田无注水设备及管网设施特殊情况下及时补充地层能量的最经济有效的注水技术。在自流阶段，对采水量的控制避免水淹或采水量过大可能引起的出砂等问题；在自流注水压力不足，通过井下增压注水，满足注入量的需求。该技术的成功实践，为一些注水设施资源不足的海上油田或边际油田开发提供了一项技术手段。