如果一个油田地下的油层有多个,而且分层厚度不大,为节约资金,多采取油井和注水井同时、多层采注的方式开发。给多个油层注水的注水井是否需要分层注水是由这些油间的差异大小决定的。由于各油层都是独立封闭的储油体,它们形成油层的地质时期及其形成的条件不同,有的油层看上去像馒头,孔隙很大。有的油层看上去像砖头,虽然能吸水但看不出有孔隙,而且各油层含油气组分、原始压力以及温度、厚度、封闭条件等都有差异。其中孔隙大的油层出油容易,产油量大,压力下降快,在同样压力下注水,比别的油层吸水量多,注入水容易穿过油层从油井出来。油井里有了出水层,就会使油井产量大幅度下降。另外,对注水井而言,在同一压力系统、注水,某些层段大量进水,别的层就进水少甚至不进水,这样不进水的油层里的油也就驱替不出来。为了使各油层能按着配注量合理、均匀注水,提高各油层的水驱油效率,科学家研究出了分层注水的办法。这种方法被国内外油田作为油田注水开发最有效的办法而广泛应用。
分层注水最简单的办法是在油管上接一个封隔器,放在要分开注水的两组油层之间,就像在油管外面套上一个环形胶圈,这个胶圈采用某种方式使其变形而紧贴在套管内壁和油管外壁上,把油管和套管环形空间隔开,并保证在一定的压力和温度下也不会上下窜通。在地面上从套管闸门给环形空间注水进入封隔器上面一个油层(组),从油管给封隔器下面一个油层(组)注水,注入量按各层需要的水量由地面控制,这叫一级两段分注。但这种一级两段分注不利于保护套管,现场已经少用或不用了。科研人员又研制了装有可调换不同直径孔眼(配水嘴)的配水器,分别接在封隔器上下对着油层部位的油管上,把油管尾部加上一个在注水时关闭、反向加压可以打开的装置。然后从油管注水,水通过配水器上不同流量的配水嘴分别进入上下油层(组),实现了在一个压力系统下,既做到了分层,又可以随时给各层调配合理的水量,必要时还可以冲洗井。
封隔器示意图
分层管柱示意图如果想使多个油层配注得更加合理,还可以将多个油层分成三段或四段,用两个封隔器,配套3个配水器或用三个封隔器配套四个配水器就可实现两级三段或三级四段分层配注。分层配注的各层注水量是经过认真测试的,如果经测试需要对某层调配注水量,就可以用一个投捞器把某个配水器上的水嘴捞起来,更换成合适的水嘴后再投放到配水器上。同样,如果想停止对某层注水,就把该层的配水器上的水嘴换成死堵。