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1、第十一章 注水与油水井措施,水源、水质及注水系统 注水井吸水能力分析 分层注水技术 油水井措施,第一节 水源、水质及注水系统,一、水源选择,水源选择要求：水量充足、水质稳定。,水源类型, 地面水源,地面淡水水源,海水水源, 来自河床等冲积层水源, 地层水水源, 油层采出水,1. 粘土膨胀 2. 机械杂质 3. 微粒运移 4. 细菌堵塞 5. 反应沉淀物 6. 原油,1. 溶解氧 2. CO、CO2 3. H2S 4. 细菌,1. 无机垢 2. 有机垢,二、水质要求,注水引起的油层损害主要类型：,基本水质指标：,机械杂质浓度、粒径、膜滤系数；,铁离子含量；,细菌含量：腐生菌、硫酸还原菌、铁菌；,
2、溶解氧含量；,硫化物含量；,含油量；,pH值；,堵塞、腐蚀、结垢。,矿化度。,三、注入水处理技术,（1）沉淀,悬浮的固体颗粒借自身的重力而沉淀下来。,常用的聚凝剂,反应沉淀池结构示意图,硫酸铝，,硫酸铁,三氯化铁,偏铝酸钠,（2）过滤,压力式滤罐示意图,重力式滤池：滤池中的水面与大气接触，利用滤池与底部水管出口，或水管相连的清水池水位标高差进行过滤。,压力滤罐：滤池完全密封，水在一定压力下通过滤池。,常用的杀菌剂,（3）杀菌,（4） 脱氧,除去水中的氧气、碳酸气和硫化氢气体。,脱氧方法,氯及其化合物 如次氯酸、次氯酸盐等；,甲醛 既有杀菌又有防腐作用。,化学脱氧法；,天然气逆流冲刷法（气提脱氧
3、）；,真空脱氧法。,真空脱氧示意图,（5）曝晒,处理过饱和碳酸盐。,含油污水处理的措施。,污水回注的优点：, 污水中含表面活性物质，能提高洗油能力；, 高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀 而降低渗透率；, 污水回注保护了环境，提高了水的利用率。,（6）除油,四、注水系统,注水系统是指从水源至注水井的全套设备和流程，包括水源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井。,1.注水站,主要作用：将来水升压，以满足注水井对注入压力的要求,工艺流程：来水进站计量水质处理储水灌泵出,储水罐：具有储备作用、缓冲作用、分离作用,高压泵组：给注入水增压,流量计：计量水量,分水器：将高压水分配给各配水间,主要设施
4、：,2.配水间,主要作用： 用来调节、控制和计量各注水井的注水量,主要设施：,分类：配水间一般分为单井配水间和多井配水间两种,3.注水井,主要作用：注入水从地面进入地层的通道,主要设施：井口装置和井下注水管柱,正常注水和旁通备用管汇,压力表和流量计,分水器,五、注水井投注程序,投注程序：注水井从完钻到正常注水之间所需进行的工作。它包括排液、洗井、预处理、试注、正常注水等几个方面。,1.排液, 清除油层内的堵塞物；, 在井底附近造成低压带，为注水创造有利条件；, 采出部分弹性储量，减少注水井排或注水井附近的能量损失，有利于注水井排拉成水线。,2.洗井,洗井目的：把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出
5、来，避免油层被污物堵塞影响注水。,洗井方式：一种是正洗，水从油管进井，从油套环形空间返回地面；另一种是反洗，水从油套环形空间进井，从油管返回地面。,3.预处理,预处理目的：为防止粘土颗粒的膨胀和运移，在注水井投注或油井转注前需进行防膨处理。,4.试注,试注目的：确定能否将水注入油层并取得油层吸水启动压力和吸水指数等资料，根据要求注入量选定注入压力。,5. 正常注水,注水井通过排液、洗井、试注，取全取准试注的资料，再经过配水就可以转为正常注水。,第二节 注水井吸水能力分析,一、注水井吸水能力,注水井指示曲线：,稳定流动条件下，注入压力与注水量之间的关系曲线。,图11-1 注水井指示曲线,吸水指数
6、：,单位注水压差下的日注水量。,比吸水指数或每米吸水指数：,地层吸水指数除以地层有效厚度所得的数值。,一米厚地层在一个兆帕注水压差下的日注水量。,视吸水指数：,日注水量除以井口压力,油管注水，井口压力取套管压力 套管注水，井口压力取油管压力,相对吸水量：,在同一注入压力下，某一层吸水量占全井吸水量的百分数,二、地层吸水能力分析,1.指示曲线的几种形状,图11-2 几种指示曲线的形状,（1）直线型指示曲线,图11-3 由指示曲线求吸水指数,递增式,垂直式, 油层性质很差，虽然泵压增加了，但注水量没有增加；, 仪表不灵或测试有误差；, 井下管柱有问题，如水嘴堵死等。,递减式,不正常的曲线,仪表、设
7、备等有问题,（2）折线型指示曲线,曲拐式,仪器设备有问题，不能应用,上翘式,图11-2 几种指示曲线的形状,仪表、操作、设备、油层性质有关,油层条件差、连通性不好或不连通油层,折线式,新油层开始吸水或油层产生微小裂缝,图11-6 曲线平行上移、 吸水能力不变,图11-5 曲线左移、斜率变大， 吸水能力下降,图11-4 曲线右移、斜率变小， 吸水能力增强,2.用指示曲线分析油层吸水能力的变化,（1）几种典型曲线变化,图11-7 曲线平行下移、吸水能力不变,(2)注意事项,分析油层吸水能力的变化必须用有效压力来绘制油层真实指示曲线；,用指示曲线对比来分析油层吸水能力时，应考虑井下工具工作状况的改变
8、对指示曲线的影响。,三、井下配水工具工作状况的判断,（一）封隔器失效,封隔器失效原因,封隔器胶皮筒变形或破裂，使胶皮筒无法密封；,配水器弹簧失灵及管柱底部阀不严，使油管内外压差达不到封隔器胶皮筒胀开所需要的压力差。,主要表现,油套压平衡,注水压力不变（或下降）而注入量上升,第一级封隔器失效的判断,油、套压及注水量变化,正注井：,油、套压平衡；注水量突然增加，油压相应下降，套压上升,合注井：,油、套压平衡；改正注后，套压随油压变化而变化,第一级以下各级封隔器密封性的判断,油压下降（或稳定），套压不变，注水量上升,（二）配水嘴故障,水嘴堵塞,水嘴孔眼刺大,掉水嘴前后指示曲线,底部阀不密封,四、配注
9、准确程度和分配层段注水量检查,1.检查配注准确程度的方法,配注误差为“正”说明未达到注入量，称欠注,配注误差为“负”则说明注入量超过配注量，称超注,2.分配层段注水量,(1) 用分层测试资料整理成层段指示曲线,(2) 在曲线上求出目前正常注水压力下各层注水量及全井注水量,3)计算相应注入压力下各层段的相对注水量,4)把目前实测全井注水量按上式计算的比例分配给各层段,目前某层段注水量=某层段相对注水量全井实测注水量,某井实测层段指示曲线,表5-4 各层段相对注水量,第层段日注水量=23039.9=91.7 m3/d 第层段日注水量=23023.1=53.2 m3/d 第层段日注水量=23037.
10、0=85.1 m3/d,五、影响吸水能力的因素,(1) 与注水井井下作业及注水井管理操作等有关的因素,(2) 与水质有关的因素,(3) 组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀,(4) 注水井地层压力上升,六、改善吸水能力的措施,(1) 加强注水井日常管理,(4) 粘土防膨,(2) 压裂增注,(3) 酸化增注,第三节 分层注水技术,一、分层吸水能力及测试方法,相对吸水量：,在同一注入压力下，某一层吸水量占全井吸水量的百分数,分层注水指示曲线：,注水层段注入压力与注入量的相关曲线,某井分层指示曲线,分层吸水能力测试方法：,测定注水井的吸水剖面：,直接进行分层测试：,用各层的相对吸水量来表示分层吸水能力的
11、大小。,用分层测试整理分层指示曲线，求出分层吸水指数来表示分层吸水能力的好坏。,(一) 放射性同位素载体法测吸水剖面,吸水剖面：,一定注入压力下各层段的注入量(吸水量)的分布。,图11-12 载体法测吸水剖面曲线,放射性同位素载体法测吸水剖面的基本原理与测试过程。,(二) 投球法分层测试,图11-13 投球测试管柱示意图,(1) 测全井指示曲线,(2) 测分层指示曲线,(3) 资料整理,第层段注水量=投最后一个球后测得的注水量,第层段注水量=(投第一个球后的注水量)(投第二个球后的注水量),第层段注水量=(全井注水量)(投第一个球后的注水量),(4) 分层指示曲线的压力校正,有效井口压力：,P
12、efPpmPfrPzfPvPp,真实流压：,PewfPpmPwPfrPzfPvPp,分层测试成果表,(三) 浮子式流量计法,(四) 井温测井法,各种情况下的井温曲线,井温分布曲线,二、分层注水管柱,油、套管分层注水、,单管分层配水、,多管分层注水,单管配水器多层段配水方式,井中只下一根管柱，利用封隔器将整个注水井段封隔成几个互不相通的层段，每个层段都装有配水器。注入水从油管入井，由每个层段配水器上的水嘴控制水量，注入到各层段的地层中。,单管分层注水管柱结构按配水器结构分类：,固定配水管柱,活动配水管柱,偏心配水管柱,活动配水管柱图,偏心配水管柱图(),偏心配水管柱图(),分层配水管柱设计的主要
13、依据：,注水层的注水指示曲线,配水嘴的嘴损曲线,第四节 油水井措施,一、水力压裂技术,二、油层酸化工艺技术,三、高能气体压裂技术,四、水力振荡解堵技术,五、电脉冲井底处理技术,六、超声波井底处理技术,七、人工地震处理油层技术,一、水力压裂技术,用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。,1. 水力压裂的工艺过程：,憋压,造逢,裂缝延伸,充填支撑剂,裂缝闭合,(2) 降低了井底附近地层中流体的渗流阻力,2.水力压裂增产增注的原理:,(1) 改变流体的渗流状态,3. 压裂液,压裂液任务：,破裂
14、地层、造缝、降温作用。一般用未交联的溶胶。,携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。,末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂。,前置液,携砂液,顶替液,中间顶替液：携砂液、防砂卡；,压裂液的性能要求：,滤失少：,悬砂能力强：,摩阻低：,稳定性好：,配伍性好：,低残渣：,易返排：,货源广、便于配制、价钱便宜。,造长缝、宽缝,取决于它的粘度与造壁性,取决于粘度,摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大,热稳定性和抗机械剪切稳定性,不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层,以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率,减少压裂液的损害,4. 支撑剂,填砂裂缝的导流能力：,在油
15、层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，导流能力也称为导流率。,支撑剂的性能要求：,(1)粒径均匀，密度小,(2)强度大，破碎率小,(3)园度和球度高,(4)杂质含量少,(5)来源广，价廉,支撑剂的类型：,按其力学性质分为两大类：,脆性支撑剂,如石英砂、玻璃球等,特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎,韧性支撑剂,如核桃壳、铝球等,特点是变形大，承压面积大，在高闭合压力下不易破碎,目前矿场上常用的支撑剂有两种：一是天然砂；二是人造支撑剂（陶粒）。,二、油层酸化工艺技术,通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。,
16、酸 洗,基质酸化,压裂酸化,将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。,在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。,在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。,1.碳酸盐岩地层的盐酸处理技术,碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石,目的：,解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性,2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 4HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2,生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。,2. 酸化压裂技术,酸化压裂：,用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。,作用原理：,(1) 靠水力作用形成裂缝；,(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地
