《【大学课件】注水系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【大学课件】注水系统（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、注水系统徐雪松 船舶海洋与建筑工程学院内容介绍石油与天然气矿藏 注水目的和方式 注水水源 注水水质处理 注水压力和注水量 海水注水工艺流程和设备 实例：绥中361油田海水处理系统 其它水源注水系统 小结石油与天然气矿藏石油与天然气的生成 油气矿藏 海洋石油资源石油与天然气的生成石油勘探的大量实践证明，油气是由无机物在 地壳深处的高温高压条件下，碳和氢元素化合 而成. 陆地上的动物、植物死亡后，随泥沙被河流带 到海盆地或湖盆地区域，与原来水中的生物共 同沉积在盆地底部，形成有机淤泥. 地壳运动后，沉积盆地下降，泥沙层层沉积下 来。先沉积的有机淤泥慢慢被覆盖起来，与空 气隔绝. 在这种缺氧的还原环
2、境下，经过漫长的地质年 代和一系列复杂的物理、化学变化，有机淤泥 中的有机物质逐渐形成复杂的碳氢化合物，这 就是石油和天然气.地壳岩石火成岩：地球内部高温岩浆沿地壳薄弱处侵入 地表岩层中或喷出地壳后冷凝形成的。花岗岩 、玄武岩 沉积岩：地表的岩石经过风化变成碎屑、泥沙 石，被风和水等外力搬运到湖泊、海洋等低洼 处沉积下来，并逐年增厚、压实，最后固结而 形成。泥岩、沙岩、页岩和石灰岩 变质岩：火成岩或沉积岩在地壳运动时所产生 的高温高压作用下形成。片麻岩孔隙度和渗透率孔隙度是指岩石孔隙总体积和岩石总体积之间 的百分比，可通过实验得出。孔隙大说明该岩 石孔隙容积大，储存油气的空间就大。 油层的渗透
3、性决定了油层的渗透能力。渗透率 按下式计算：油层运移一次运移：生油层向储油层流动。在上覆沉积 物的静压力作用下，生油层逐渐被压缩，其中 点滴状的油气被挤到比较坚实的储油层去了。 另外由于地壳运动所引起的动压力，导致岩石 发生褶曲和断裂，更促使油气向储油层流动。 二次运移：储油层内流动。由于储油层的地下 水不断冲洗这些油气微滴，使其向压力低的地 方定向流动，在流动的过程中，由于密度不同 ，产生油气水的重力分离，天然气在顶部，水 在最下部，油滴聚集在中间。油气藏种类背斜油气藏：储油层受地壳运动的挤压力向上凸起，呈 覆碗状。石油和天然气聚集在背斜上部，油在水的上面 。我国大多数油田属于这种类型。 断
4、层油气藏：储油层受挤压断裂，形成断层，储油层在 断裂处被不渗透的岩石密封。我国大港、胜利油田。油气藏种类地层油气藏：较老的地层遭到剥蚀后，上面重新沉积形 成新的地层。新老地层之间有不透水层，形成地层油气 藏 岩性油气藏：由于同一时期的岩层沉积过程有不均匀性 ，造成岩石渗透性差异，有时会在不渗透的岩层里夹有 储油层油气藏种类碳酸盐油气藏：碳酸盐类油藏包括石灰岩 、生物灰岩及生物碎屑石灰岩油藏。常见 的以孔隙、溶洞和裂缝储油，其构造形态 不一。海洋石油资源大陆架是最主要的沉积场所，也是大陆河流带 来的沙、淤泥以及有机物化学沉积物的汇集地 带，还是最适宜各种海洋生物繁殖地区 大陆架有丰富的生物条件、
5、良好的还原条件， 还有理想的储油构造，蕴藏了大量的石油。 我国海域辽阔，都是大陆架的浅海区，其中 200m水深范围内的大陆架面积共130多万平方公 里，在世界大陆架总面积的1/20以上，蕴藏着极 其丰富的油气资源注水目的大多数油田靠自然能量开采，其采收率只 有20 为提高采收率，需要向油层注水或注气， 补充能量 注水工艺简单，能保持油层压力，到达高 产和稳产，普遍采用注水方式边缘注水 ：对有边水活动、面积较小的油田，油 水区间的传导性能较好时，往往沿油水边界附近 布置注水井，形成环状注水。细分为缘外注水， 边缘注水，边内注水 边内切割注水：对面积较大、储层连片较好、渗 透率较高的油田,注水井排
6、切割油藏,形成行列注水 面积注水 ：对面积较大、储层连片情况较差、渗 透率较低的油藏，生产井和注水井按照一定几何 图案，互相间隔地排列 。较为普遍的注水方式注水方式注水水源注海水: 高矿化度;丰富的溶解氧;一定量的细菌; 大量的藻类及海生物;大量的悬浮固体颗粒. 回注污水: 偏碱性，硬度低，含铁少，矿化度高 ，含油量高和胶体物量高，悬浮物组成复杂. 注地下水: 高矿化度;带有一定量的悬浮颗粒. 注海水较为普遍,本讲将主要针对注海水系统进 行讲述注水水质要求限制悬浮固体的含量和颗粒尺寸，以免堵 塞油层孔隙 控制氧的含量，尽量减少对管线、设备的 腐蚀 应清除各种微生物和细菌，防止其在设备 、管道和
7、油层中生长，影响设备的运转和 使油层受到破坏注入海水的水质标准 不同地域和不同油田，凡要以海水作为注入水源 ，都应制定相应的海水水质标准。污水回注的水质标准地下水注水水质标准制定地下水注水水质标准，遵循如下原则: 不同油田应制定相应的适合本油田的注水水 质标准，应由主管生产部门组织制定。 要录取地下水的水质资料，清楚水中各种物 质含量。 针对地下水中各种物质含量，确定是否在注 入油层后给油层造成伤害，从而提出要求提 取的有害物质，及其要求达到的程度。注水水质处理防垢：防止碳酸钙在设备、管线和油层中 沉积结垢 杀菌：灭杀注水水质中的细菌和海生物 絮凝：聚集注水水质中固体杂物，提高过滤效率 过滤：
8、除去水中悬浮物和其它杂质 脱氧：降低海水中的氧浓度防垢当水源含有大量的过饱和碳酸盐，如重碳酸钙和重碳酸 镁钙及重碳酸亚铁等，因其化学性质都不稳定，注入地 层后因温度升高可能产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道。 防垢方法：曝晒法或注入防垢剂法 曝晒法：在注入地层前露天的沉淀池中，曝晒使其沉淀 除去。 防垢剂：由碱性物质和有机物复配而成。原理：防垢剂 中的碱性物质使炉水中的钙、镁盐类形成水渣，水渣通 过排污除掉。这样就除去了钙、镁离子，使其不形成坚 硬的水垢。防垢剂中的有机物，会增加水渣的流动性， 使之容易排出，同时有机物还会在金属表面形成阻止层 ，防止金属表面形成水垢。 杀菌地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸
9、盐还原 菌和其它微生物等，注水时需将这些微生 物除掉以防止堵塞地层和腐蚀管柱。 油田常用的杀菌剂有甲醛、氯气、次氯酸 盐类、季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊 二醛等。一般交替使用两种以上的杀菌剂 ，以防细菌产生抗药性加氯系统示意图絮凝理论基础是“聚并”理论，絮凝 剂主要是带有正 (负)电性的基团中 和一些水中带有负(正)电性难于分 离的一些颗粒，降低其电势，使 其处于不稳定状态，并利用其聚 合性质使得这些颗粒集中。 一般为达到这种目的而使用的药 剂，称之为絮凝剂。 絮凝剂按照其化学成分总体可分 为无机絮凝剂(聚合氯化铝 、聚合 硫酸铁)和有机絮凝剂(聚丙烯酰胺 )两类。过滤除去水中悬浮物和其它杂
10、质的工艺过程。 过滤罐(或池、器)自上而下装有滤料，支撑介质 等。滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及 硅藻土等，支撑介质常用砾石。水自上而下经 过滤层、支撑层，而后从罐底部排出清水。 按过滤速度，滤罐可分为慢速和快速两种。慢 速滤罐一般在0.10.3 m/h，快速滤罐可达15 m/h 。按工作压力，滤罐又可分为重力式、压力式滤 罐。重力式滤罐：滤罐的水面与大气相连通，利用 进出口水位差过滤的；压力式滤罐：滤罐完全密封，水在一定压力下 通过滤罐。滤罐的工作强度：指在单位时间内从单位面积 滤罐通过的水量。脱氧真空脱氧真空脱氧。国内多用射流泵，以水或蒸汽为介 质，真空塔内抽真空。国外用真空泵气提脱
11、氧气提脱氧。多用天然气或氮气作为气提气对水 进行逆流冲刷，可除去水中的氧，但不易达到 较高的最终脱氧指标，有时要用化学脱氧来弥 补化学法脱氧脱氧剂Na2SO3、 N2H4等可脱除水中的氧。常用Na2SO3的价格低、使用方便，其原理为：特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低 ，但日常消耗化学药剂费用较高。注水压力注水压力是决定油田合理开采和注水系统设备及管线的 重要参数。对于新开发油田，应考虑以下几点： 对于小型油田，应充分进行油藏注水模拟研究，并利用 已开发的类似油藏特性的注水经验，使确定的注水压力 建立在较为可靠的基础上。 对含油面积较大的油田，如根据勘探资料和油藏工程研 究，尚无把
12、握确定注入压力时，可利用工程的分期建设 阶段，先开辟生产试验区，选择有代表性的油水井进行 试采和试注，取得实际的注水压力，作为全面开发的依 据。 油藏工程研究在确定注水压力时应系统研究高、中、低 渗透层系的配注要求，强化注水的需要，不同地段的差 异，并综合考虑动用储量和工程方案的经济性，提出最 佳的注入压力。注水量Qz - 注入水量，m3/d ；B - 注采比；C - 注水系数，一般C=11.2b - 原油体积系数；Qy - 产油量, t/d；1 - 地面原油密度， t/m3 ；2 - 注入水密度， t/m3 ； - 设定的原油含水率，；Qx - 洗井水量，m3/d ；Qf - 附加水量，m3
13、/d ；海水注水工艺一般流程海水注水工艺一般流程1. 海水提升 泵的选择：潜水泵, 深井泵 吸入口注入含次氯酸钠的 海水 2. 粗过滤 滤除粒径多数大于50 80m的悬浮固体 采用金属网作过滤层，配 有自动反洗装置海水注水工艺一般流程3. 细过滤 滤除95%以上大于 5m粒径的悬浮固 体 一般采用下流过滤 方式 有反洗装置，附带 鼓风机海水注水工艺一般流程4. 脱氧 气提脱氧：向海水中通入无氧天然气，形成一 定的分压，氧在气体空间中的分压降低，促进 海水中氧的蒸发。 真空脱氧：将脱氧塔抽成真空，氧的分压降低 ，氧从海水中闪蒸到气相中，从而降低海水中 的含氧量。最普遍的方法。 化学脱氧：在脱氧塔
14、底加入化学除氧剂，进一 步降低氧含量。海水注水工艺一般流程5. 海水增压：正压头给注水泵，防止注水泵 叶轮产生气蚀。泵的压力满足注水泵对吸 入头的要求 6. 海水注入：注水泵将加压后的海水通过注 水管分配至注水井。其流量和扬程取决于 油田配注的要求。海水注水工艺一般流程7. 化学剂注入 杀菌剂：提升泵的吸入口，35ppm；增压 泵 出口，50200ppm. （ppm百万 分之一） 絮凝剂和聚合物：细过滤器入口管路，2 3ppm 防垢剂：细过滤器进口，2.510ppm 防泡剂：脱氧塔入口，2ppm 除氧剂：脱氧塔底部，2.510ppm海水注水系统实例绥中361油田海水处理系统海水提升泵：供注入水
15、和进舱原油冷却水 加氯系统：由供水泵、发生器、整流器、控制 面板、除氢罐等组成 粗滤器：滤除100m所有悬浮固体体积总量98 细滤器：滤除5m所有悬浮固体体积总量95 脱氧塔：由一级填料段、沟槽式水再分配器、 二级填料段和盛液段组成加氯系统由供水泵、发生器、整流器、控制面板、 除氢罐等组成 供水泵用来提供电解海水，设计排量为 19.3m3/h，设计压力540kPa 发生器： 整流器：220V交流电整流成24V直流电 除氢罐：采用空气稀释，流入大气粗滤器在压力作用下，从过滤筒内部向朝外流动 ，穿过设置的过滤网与容器的环形空间， 流到出口 滤除100m所有悬浮固体体积总量98 反洗作业方式： 压差控制 定时控制 手动控制细滤器滤除5m所有悬浮固体体积总量95 设置自动或手动反洗方式 内部填充料如下：脱氧塔由一级填料段、沟槽式水再分配器、二级 填料段和盛液段组成 两级填料段由聚丙烯鲍尔环充填，起到碎 水、聚集水中气体作用 沟槽式水再分配器起到保持两级填料段之 间不同的真空度的作用 盛液段用来进行化学脱氧污水回注系统地下水注入系统混注混注类型： 海水、浅层水和污水混注 海水与浅层水混注 海水与污水混注 浅层水与污水混注 混注原则： 相容性：混注水之间，混注水与地层水之间 混注对设备的要求：空间、成本、工况等本讲小结注水方式：边缘注水，边内切割注水，面 积
