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1、第十二章 注水,摘 要 注水是通过注水井向油层注水补充能量，保持地层压力，它是目前提高采油速度和采收率方面应用得最广泛的一项技术措施。 主要内容包括： 1.水质； 2.水处理措施； 3.分层注水工艺； 4.聚合物注入工艺。,水源,地面淡水：江、河、湖 2. 地层水：淡水或盐水： 3. 含油污水：采出水 4. 海水：盐水,第一节 水质与水处理,1. 水质的基本要求,对油田注入水，除要求水量稳定、取水方便和经济合理外，还必须符合以下要求： 1) 水质稳定与油层水相混不产生沉淀； 2) 水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊； 3) 不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞； 4) 对注水设施
2、腐蚀性小； 5) 当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内实验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。,一、 注入水水质标准,2. 水质推荐指标 1) 悬浮物固体含量及颗粒直径、腐生菌、硫酸盐还原菌、膜滤系数(MF)值见上表。 2) 含油量指标，当地层渗透率0.1m2 时,含油量5.0 mg/l ；当地层渗透率0.1m2 时,含油量10.0 mg/l ； 3) 总铁含量应小于0.5 mg/l ； 4) 溶解氧含量地层水总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.05 mg/l ；总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.5 mg/l ； 5) 平均腐蚀率应小于或等于0.076mm/a ； 6
3、) 游离二氧化碳含量应小于或等于10.0 mg/l ； 7) 硫化物(指二价硫)含量应小于等于10.0 mg/l 。,目前矿场常用膜滤系数（MF）分析来衡量水对滤膜的细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。 MF值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。定义为单位时间、单位压力下过滤的水量，单位为ml/MPa . Min. 测定方法：用0.45微米的滤膜，把2000ml的水装入容器内，用氮气加压至0.14MPa,记下开始过滤的时间，直到滤完1000ml为止。,在SY5329-88标准规定的条件下，使1000 ml水通过滤膜所需的时间为MF值，
4、用下式计算: MF=1000/20t; 式中 t过滤1000 ml 水样所需时间，min； MF膜滤系数，无量纲。 相同条件下测定水的MF值，若MF值降低说明水质变差了。,二、 注水水源与地层适应性的评价 1. 分析资料 分析注入水与油层水各种离子浓度的主要分析项目有： 阳离子：钠、钾(或钠与钾总量)、钙、镁、钡、锶、三价铁、二价铁、铝等； 阴离子：氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根等； 其它：可溶性二氧化硅、游离二氧化碳、硫化氢；pH值及水的总矿化度；,2. 一般储层的评价方法 1）硫酸盐结垢问题：含钡、锶、钙离子的水与含有硫酸根离子的水混合注入时，必须考虑。经试验或计算认为不能生成沉淀时
5、才可注入，否则应进行处理。 2) 硫化亚铁结垢的问题：二价硫离子含量高的水与含有二价铁离子的水混注时，应考虑 。应经处理才可注入。 3) 碳酸盐结垢的问题：当碳酸氢根和碳酸根离子含量较高的水与钙、镁、钡、锶、二价铁等离子含量较高的水相混合时，应考虑 。,4) 碳酸盐结垢问题：若水中有游离二氧化碳逸出时往往使水的pH值升高，易产生碳酸盐沉淀，故用此种水源时，必须重视 。 5) 初步判断各种离子在水中的稳定性。 6) CEC值大于0.09 (按一价离子计算)时，就不能忽略粘土的水化膨胀问题。 7) 室内进行天然岩心注水试验，一般情况下，水测渗透率下降值应小于20%。,三、 常用水处理措施 1. 沉
6、淀 沉淀是让水在沉淀池或罐内停留一定时间，使其所含悬浮固体颗粒靠重力沉降下来，对于细小的悬浮固体颗粒，常需要足够的时间才能沉淀下来。 在水中加入聚(絮、混)凝剂，通过中和表面电性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。,2. 过滤 过滤是用容器(过滤设备)除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程。 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2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。
7、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：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(过滤速度) 。,3. 杀菌 地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸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。,4. 脱氧 地面水源与空气接触常溶有一定量的氧，有的水源水中还含有碳酸气和硫化氢气体，这些气体对金属和混凝土均有腐蚀性，因此注水前要用物理法或化学法除去注
8、入水中所溶解的O2 、CO2 、H2S等气体。 (1) 化学法脱氧 常用的化学脱氧剂包括Na2SO3、 N2H4等，其特点是价格低、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。,(2) 物理法脱氧 物理法脱氧主要有真空脱氧和气体脱氧。 1) 真空脱氧。国内多用射流泵，以水或蒸汽为介质实现真空塔内抽真空。国外用真空泵。 2) 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。,当水源水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
9、入地层后因温度升高可能产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道。因此，在注入地层前用曝晒法使其沉淀除去。 此法常在露天的沉淀池中进行。,5. 曝晒,1. 地面淡水处理 地面淡水主要是河流、湖泊水，常常含有少量的机械杂质、细菌等，需要沉淀、过滤与杀菌等，经处理的水沿输水管道送到注水泵站。,四、水处理工艺,由于地下水常含有铁质，主要为二价铁，常以Fe(HCO3)2的形式存在，二价铁极易水解，生成Fe(HO)2 ，氧化后生成Fe(HO)3，易堵塞地层，对用地下水为水源的注水井，需要先除铁。除铁方法有： 1）自然氧化法：(石英砂过滤)适用于 pH6.8的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低； 2）接触催化法：(天然锰砂过
10、滤)适用于 pH6.0，水中含铁不超过30 mg/L的地下水，应用较普遍； 人工石英砂法利用在石英砂表面人工制成的活性滤膜，可加快三价铁氧化，效果与天然锰砂相近。,2. 地下水处理,(1) 含油污水处理方法 含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物，处理方法主要有： 1) 自然沉降法：靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水分离，除去浮油及颗粒较大的分散油。 2) 絮凝分离法：含油污水中油粒小于10m以下时，自然沉降难以分离。通常油粒带有负电荷，若选择在水中溶解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水分离的目的。实验证明，氯化亚铁、硫酸亚铁作絮凝剂，有较好效果。,3. 含油污水处理,含油污水处理
11、工艺流程,4. 海水处理 海水处理可分为净化及脱氧两大部分。净化部分目前一般采用多级过滤净化处理，依次为砂滤器、硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤。砂滤器普遍用石英砂，也有用石榴石、活性炭、无烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的。脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧。,地面注水系统,第二节 分层注水,注水工艺按注入通道可分为： 油管注水(正注)； 油套环空注水(反注)； 油套管同时注水(合注)。 按是否分层又可分为： 笼统注水 分层注水：分层注水是在进行非均质多油层开采中，为加强中、低渗透层并控制高渗透层注水，按配注要求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。,第十二章 注水,1. 分层注水原理
12、 将所射开的各层按油层性质、含油饱和度、压力等相近，层与层相邻的原则，按开发方案要求划分几个注水层段，通常与采油井开采层段对应，采用一定的井下工艺措施，进行分层注水，以达到保持地层压力提高油井产量的目的。 常规分层注水各层之间应具有相对稳定的隔层，隔层厚度一般要求在2m左右。细分层注水的隔层厚度一般可控制在1.2m以上。,一、 分层注水方法,分层注水工艺主要包括分层注水工具、管柱、配水技术、测试技术和增注技术。分层注水是通过分层注水管柱来实现的。分层注水管柱一般分二类：同心式注水管柱和偏心式注水管柱。,2. 分层注水工艺,活动式,(1) 同心式注水管柱,固定式注水管柱： 管柱技术要求是各级配水
13、器启动压力必须大于和等于封隔器坐封压力，以保证封隔器坐封。由于是固定式配水器，所以换水嘴时需要起管柱。,活动式注水管柱 ：其配水嘴装在配水器芯子上，各级配水器的芯子直径自上而下，从大到小，故应从下而上逐级投送，打捞配水器芯子时相反。由于配水器芯子与管柱轴线同心，为保证每级投送顺利受油管内通径限制不可能分级过多，一般为三级，最多为四级。换水嘴时只需打捞配水器芯子，不需起管柱。,(2) 偏心注水管柱 配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心，故称偏心。,偏心式注水管柱按其所用封隔器类型又分为可洗井、不可洗井两种管柱。,二、 分层注水指示曲线及其应用 1. 分层吸水能力研究的基本概念 (1) 注水指示曲线
14、定义：注水指示曲线是表示注水井在稳定流条件下，注入压力与注入量之间的关系曲线。,分为分层指示曲线和全井指示曲线。,分层注水指示曲线：表示各分层(小层)段注入压力(指经过井下水嘴后的)与分层注水量之间的关系曲线。,(2) 吸水指数 吸水指数是指单位注水压差下的日注水量，是反映注水井(或油层)吸水能力的指标，其表达式为：,吸水指数的大小表示地层吸水能力的好坏，其数值等于注水指示曲线斜率的倒数。因此，只要测得注水井指示曲线(或分层指示曲线)就可得到注水井吸水指数。,(3) 比吸水指数 比较不同地层的吸水能力时，为了消除油层厚度的影响，常用每米油层有效厚度的吸水指数即比吸水指数来表示,用吸水指数进行动
15、态分析时，需要对注水井测试取得流压资料之后进行。日常动态分析中，为及时掌握注水井地层吸水能力变化，常用日注水量与井口注水压力之比所求得的视吸水指数对比吸水能力。,(4) 视吸水指数,(5) 相对吸水量 相对吸水量是指在同一注入压力下，某分层吸水量占全井吸水量的百分数，是用来衡量各分层相对吸水能力的指标。,用途：有了各分层的相对吸水量，就可由全井指示曲线绘制出各分层指示曲线，不必分层测试。,测吸水剖面就是在一定的注入压力下测定沿井筒各射开层段吸收注入量的多少（即分层吸水量）。,测吸水剖面就是在一定的注入压力下测定沿井筒各射开层段吸收注入量的多少（即分层吸水量）。,2. 分层指示曲线的压力校正 在
16、实际生产中由于注入水通过油管、水嘴和打开节流器阀时产生压力损失，因此在同一井口压力下各层段真正有效的注水压力并不同，因此需要进行层段注水压力校正，以消除井下注水管柱结构的影响。,有效注入压力表示为：,注入水通过配水嘴的压力损失； 注入水打开配水器阀的压力损失。,3. 典型注水指示曲线,(1) 正常指示曲线 正常指示曲线分为直线递增式、上翘式和折线式： 1）直线递增式指示曲线如上图8中所示。它反映了地层吸水量与注入压力成正比，在典型的注水指示曲线。 线上任取两点可求出吸水指数。当用指示曲线求吸水指数时，应当用有效注入压力绘制的曲线。Iw=(Q2-Q1)/(P2-P1) ,2) 上翘式曲线如上图中所示。这种上翘式曲线除与设备仪表有关外，还与油层性质有关。如在断层蔽挡或连通较差的“死胡同”油层中，注入水不易扩散，油层压力升高，注入水受到的阻力越来越大，造成曲线上翘。 3) 折线式指示曲线如上图中所示。压力较低时
