第05章注水分解

1、(1) 水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng)主要內(nèi)容：(2) 注水井吸水能力分析(3) 分層注水技術(shù)(4) 注水指示曲線分析與應(yīng)用(5) 注水井調(diào)剖技術(shù)簡介第一節(jié) 水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng)一、水源選擇水源選擇要求：水量充足、水質(zhì)穩(wěn)定。水源類型 地面水源地面淡水水源海水水源 來自河床等沖積層水源 地層水水源 油層采出水1. 粘土膨脹2. 機械雜質(zhì)3. 微粒運移4. 細(xì)菌堵塞5. 反應(yīng)沉淀物6. 原油1. 溶解氧2. CO、CO23. H2S4. 細(xì)菌1. 無機垢2. 有機垢二、水質(zhì)要求注水引起的油層損害主要類型：基本水質(zhì)指標(biāo)：機械雜質(zhì)濃度、粒徑、膜濾系數(shù)；鐵離子含量；細(xì)菌含量(腐生菌、硫酸還原菌、鐵菌)；溶解氧含量

2、；硫化物含量；含油量；pH值；堵塞、腐蝕、結(jié)垢。礦化度。2. 水質(zhì)推薦指標(biāo)1) 懸浮物固體含量及顆粒直徑、腐生菌、硫酸鹽還原菌、膜濾系數(shù)(MF)。2) 含油量指標(biāo)，當(dāng)?shù)貙訚B透率0.1m2 時,含油量5.0 mg/l ；當(dāng)?shù)貙訚B透率0.1m2 時,含油量10.0 mg/l ；3) 總鐵含量應(yīng)小于0.5 mg/l ；4) 溶解氧含量地層水總礦化度5000 mg/l 時溶解氧0.05 mg/l ；總礦化度5000 mg/l 時溶解氧0.5 mg/l ；5) 平均腐蝕率應(yīng)小于或等于0.076mm/a ；6) 游離二氧化碳含量應(yīng)小于或等于10.0 mg/l ；7) 硫化物(指二價硫)含量應(yīng)小于等于10.

3、0 mg/l 。 目前礦場常用膜濾系數(shù)（MF）分析來衡量水對濾膜的細(xì)微孔道堵塞程度，借以分析水對巖石孔道的堵塞。 MF值是在一定的濾膜直徑、平均孔徑、過濾壓力和過濾水體積的條件下，水通過濾膜所需時間的函數(shù)。定義為單位時間、單位壓力下過濾的水量，單位為ml/MPa . Min.測定方法：用0.45微米的濾膜，把2000ml的水裝入容器內(nèi)，用氮氣加壓至0.14MPa,記下開始過濾的時間，直到濾完1000ml為止。 在SY5329-88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，使1000 ml水通過濾膜所需的時間為MF值，用下式計算:MF=1000/20t;式中 t過濾1000 ml 水樣所需時間，min； MF膜濾系數(shù)，

4、無量綱。 相同條件下測定水的MF值，若MF值降低說明水質(zhì)變差了。 三、注入水處理技術(shù)（1）沉淀懸浮的固體顆粒借自身的重力而沉淀下來常用的聚凝劑圖5-1 反應(yīng)沉淀池結(jié)構(gòu)示意圖硫酸鋁硫酸鐵三氯化鐵偏鋁酸鈉（2）過濾圖5-2 壓力式濾罐示意圖重力式濾池：濾池中的水面與大氣接觸，利用濾池與底部水管出口或水管相連的清水池水位標(biāo)高差進行過濾。壓力濾罐：濾池完全密封，水在一定壓力下通過濾池。常用的殺菌劑（3）殺菌（4） 脫氧除去水中的氧氣、碳酸氣和硫化氫氣體。脫氧方法氯及其化合物 如次氯酸、次氯酸鹽等；甲醛 既有殺菌又有防腐作用?；瘜W(xué)脫氧法；天然氣逆流沖刷法（氣提脫氧）；真空脫氧法。圖5-3 真空脫氧示意圖

5、（5）曝曬處理過飽和碳酸鹽。含油污水處理的措施。污水回注的優(yōu)點：污水回注的優(yōu)點： 污水中含表面活性物質(zhì)，能提高洗油能力； 高礦化度污水回注后，不會使粘土顆粒膨脹而降低滲透率； 污水回注保護了環(huán)境，提高了水的利用率。（6）除油污水回注應(yīng)注意的問題：污水回注應(yīng)注意的問題：水質(zhì)要達(dá)標(biāo)！四、注水系統(tǒng)注水系統(tǒng)是指從水源至注水井的全套設(shè)備和流程，包括水源泵站、水處理站、注水站、配水間、注水井和管網(wǎng)系統(tǒng)。1.注水站主要作用：將來水升壓，以滿足注水井對注入壓力的要求工藝流程：來水進站計量水質(zhì)處理儲水灌泵出儲水罐：具有儲備作用、緩沖作用、分離作用高壓泵組：給注入水增壓流量計：計量水量分水器：將高壓水分配給各配水

6、間主要設(shè)施：2.配水間主要作用： 用來調(diào)節(jié)、控制和計量各注水井的注水量主要設(shè)施：分類：配水間一般分為單井配水間和多井配水間兩種3.注水井主要作用：注入水從地面進入地層的通道主要設(shè)施：井口裝置和井下注水管柱正常注水和旁通備用管匯壓力表和流量計 分水器五、注水井投注程序投注程序投注程序：注水井從完鉆到正常注水之間所需進行的工作。它包括排液、洗井、預(yù)處理、試注、正常注水等幾個方面。1.排液 清除油層內(nèi)的堵塞物； 在井底附近造成低壓帶，為注水創(chuàng)造有利條件； 采出部分彈性儲量，減少注水井排或注水井附近的能量損失，有利于注水井排拉成水線。2.洗井洗井目的：把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來，避免油層被污

7、物堵塞影響注水。洗井方式：一種是，水從油管進井，從油套環(huán)形空間返回地面；另一種是，水從油套環(huán)形空間進井，從油管返回地面。3.預(yù)處理預(yù)處理目的：為防止粘土顆粒的膨脹和運移，在注水井投注或油井轉(zhuǎn)注前需進行防膨處理。4.試注試注目的：確定能否將水注入油層并取得油層吸水啟動壓力和吸水指數(shù)等資料，根據(jù)要求注入量選定注入壓力。5. 正常注水注水井通過排液、洗井、試注，取全取準(zhǔn)試注的資料，再經(jīng)過配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。第二節(jié) 注水井吸水能力分析一、注水井吸水能力注水井指示曲線：穩(wěn)定流動條件下，注入壓力與注水量之間的關(guān)系曲線。注 入 量 ， m3/d注入壓力(MPa)圖5-7 注水井指示曲線吸水指數(shù)：單位注水

8、壓差下的日注水量。注水井靜壓注水井流壓日注水量注水壓差日注水量吸水指數(shù)-=壓之差相應(yīng)兩種工作制度下流量之差兩種工作制度下日注水吸水指數(shù)=比吸水指數(shù)或每米吸水指數(shù)：地層吸水指數(shù)除以地層有效厚度所得的數(shù)值。一米厚地層在一個兆帕注水壓差下的日注水量。視吸水指數(shù)：日注水量除以井口壓力.井口壓力日注水量視吸水指數(shù) =油管注水，井口壓力取套管壓力套管注水，井口壓力取油管壓力二、影響吸水能力的因素(1) 與注水井井下作業(yè)及注水井管理操作有關(guān)的因素(2) 與水質(zhì)有關(guān)的因素(3) 組成油層的粘土礦物遇水后發(fā)生膨脹(4) 注水井地層壓力上升產(chǎn)生堵塞的原因(1) 鐵的沉淀 氫氧化鐵 硫化亞鐵(2) 碳酸鹽沉淀(3)

9、 細(xì)菌堵塞(4) 粘土膨脹三、改善吸水能力的措施(1) 加強注水井日常管理 及時取水樣化驗分析，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格時，應(yīng)立即采取措施，保證不把不合格的水注入油層； 按規(guī)定沖洗地面管線、儲水設(shè)備和洗井，保證地面管線、儲水設(shè)備和井內(nèi)清潔； 保證平穩(wěn)注水，減少波動，以免破壞油層結(jié)構(gòu)和防止管壁上的腐蝕物污染水質(zhì)和堵塞油層。(2) 壓裂增注普通壓裂：分層壓裂：吸水指數(shù)低、注水壓力高的低滲地層和嚴(yán)重污染地層;油層較厚、層內(nèi)巖性差異大或多油層層間差異大;(3) 酸化增注解除井底堵塞物；提高中低滲透層的絕對滲透率;無機物堵塞有機堵塞物CaCO3、FeS、Fe(OH)3以及泥質(zhì)等鹽酸或土酸處理藻類和細(xì)菌甲醛水溶液、

10、鹽酸或土酸處理 稀酸活性液不排液法 醋酸緩沖稀酸活性液增注 逆土酸增注法 膠束（活性柴油）逆土酸增注法(4) 粘土防膨無機鹽類:KCl、NH4Cl有效期短無機物表面活性劑:鐵鹽類施工條件要求嚴(yán)，成本高，有效期短離子型表面活性劑:聚季胺有效期長，成本較低，施工容易無機鹽和有機物混合的處理劑 注水工藝注水工藝按注入通道可分為：按注入通道可分為： 油管注水油管注水( (正注正注) )； 油套環(huán)空注水油套環(huán)空注水( (反注反注) )； 油套管同時注水油套管同時注水( (合注合注) )。 按是否分層又可分為：按是否分層又可分為： 籠統(tǒng)注水籠統(tǒng)注水 分層注水：分層注水： 分層注水分層注水是在進行非均質(zhì)多油

11、層開采時，為加強中、低滲是在進行非均質(zhì)多油層開采時，為加強中、低滲透層注水和控制高滲透層注水，把油層性質(zhì)、含油飽和度、壓透層注水和控制高滲透層注水，把油層性質(zhì)、含油飽和度、壓力等相近的油層，根據(jù)開發(fā)方案要求劃分幾個注水層段，按配力等相近的油層，根據(jù)開發(fā)方案要求劃分幾個注水層段，按配注要求，在注水井中實現(xiàn)分層控制注入的注水方式。注要求，在注水井中實現(xiàn)分層控制注入的注水方式。第三節(jié) 分層注水技術(shù)第三節(jié) 分層注水技術(shù)一、分層吸水能力及測試方法相對吸水量： 在同一注入壓力下，某一層吸水量占全井吸水量的百分?jǐn)?shù)%100=全井吸水量小層吸水量相對吸水量分層注水指示曲線：注水層段注入壓力與注入量的相關(guān)曲線 注

12、入量，m3/d注入壓力(MPa)5678920406080100第三小層第一小層第二小層圖5-8 某井分層指示曲線分層吸水能力測試方法：測定注水井的吸水剖面：直接進行分層測試：用各層的相對吸水量來表示分層吸水能力的大小。用分層測試整理分層指示曲線，求出分層吸水指數(shù)來表示分層吸水能力的好壞。(一) 放射性同位素載體法測吸水剖面吸水剖面:一定注入壓力下沿井筒各層段注入量(吸水量)的分布情況。圖5-9 載體法測吸水剖面曲線放射性同位素(zn65)載體(醫(yī)用骨質(zhì)活性炭)法測吸水剖面。%100=全井總異常面積小層異常面積相對吸水量(二) 投球法分層測試圖5-10 投球測試管柱示意圖(1) 測全井指示曲線

13、(2) （投球）測分層指示曲線(3) 資料整理第層段注水量=投最后一個球后測得的注水量第層段注水量=(投第一個球后的注水量)(投第二個球后的注水量)第層段注水量=(全井注水量)(投第一個球后的注水量)(4) 分層指示曲線的壓力校正井口壓力井底流壓油層砂面壓力 表5-3 分層測試成果表注入壓力，MPa109876層 段注入水量，m3/d全 井741671602533465396351313272232124110968369272241217189163345320289261233P= PtPHPfr Pp 不裝水嘴不裝水嘴P= PtPHPfr Pcf Pv Pp 裝水嘴裝水嘴(三) 流量計法

14、(四) 井溫測井法圖5-11 各種注水情況下的井溫曲線圖5-12 停注后井溫分布曲線分層注水是通過分層注水管柱來實現(xiàn)的。分層注水管柱一般分二類： （a）同心式注水管柱 （b）偏心式注水管柱。活動式(1) 同心式注水管柱擴張式封隔器固定式配水器測試球座 擴張式封隔器空心活動配水器循環(huán)閥 篩管固定式同心式注水管柱二、分層注水管柱二、分層注水管柱 ：其配水嘴裝在配水器芯子上，各級配水器的芯子直徑自上而下，從大到小，故應(yīng)從下而上逐級投送，打撈配水器芯子時相反。由于配水器芯子與管柱軸線同心，為保證每級投送順利受油管內(nèi)通徑限制不可能分級過多，一般為三級，最多為四級。換水嘴時只需打撈配水器芯子，不需起管柱。

15、 二、分層注水管柱固定式注水管柱： 管柱技術(shù)要求是各級配水器啟動壓力必須大于和等于封隔器坐封壓力，以保證封隔器坐封。由于是固定式配水器，所以換水嘴時需要起管柱。二、分層注水管柱(2) 偏心注水管柱 配水器芯子堵塞器與油管軸線不同心，故稱偏心。偏心式注水管柱按其所用又分為可洗井、不可洗井兩種管柱。 二、分層注水管柱第四節(jié) 注水指示曲線的分析和應(yīng)用一、指示曲線的幾種形狀注入量，m3/d注入壓力(MPa)(2)(4)(1)(5)(6)(3)圖5-16 幾種指示曲線的形狀（1）直線型指示曲線注入量，m3/d注入壓力(MPa)21P2P1Q1Q2(6)圖5-17 由指示曲線求吸水指數(shù)1212PPQQK遞

16、增式（遞增式（1）垂直式（垂直式（2）：）： 油層性質(zhì)很差，雖然泵壓增加了，但注水量沒有增加； 儀表不靈或測試有誤差； 井下管柱有問題，如水嘴堵死等。遞減式（遞減式（3）：）：不正常的曲線儀表、設(shè)備等有問題（2）折線型指示曲線曲拐式（曲拐式（4）：）：儀器設(shè)備有問題，不能應(yīng)用上翹式（上翹式（5）：）：注入量，m3/d注入壓力(MPa)(2)(4)(1)(5)(6)(3)圖5-16 幾種指示曲線的形狀儀表、操作、設(shè)備、油層性質(zhì)有關(guān)例如：油層條件差、連通性不好或不連通油層。折線式（折線式（6）：）：新油層開始吸水或者注水壓力大于破裂壓力，油層產(chǎn)生微小裂縫。注入量，m3/d注入壓力(MPa)圖5-2

17、1 曲線平行上移、 吸水能力不變注入量，m3/d注入壓力(MPa)圖5-20 曲線左移、斜率變大， 吸水能力下降注入量，m3/d注入壓力(MPa)P2P1Q1Q2Q1Q2圖5-19 曲線右移、斜率變小， 吸水能力增強二、用指示曲線分析油層吸水能力的變化（1）幾種典型曲線變化注入量，m3/d注入壓力(MPa)圖5-22 曲線平行下移、吸水能力不變(2)注意事項分析油層吸水能力的變化必須用有效壓力來繪制油層真實指示曲線；用指示曲線對比來分析油層吸水能力時，應(yīng)考慮井下工具工作狀況的改變對指示曲線的影響。三、井下配水工具工作狀況的判斷（一）封隔器失效封隔器失效原因封隔器膠皮筒變形或破裂，使膠皮筒無法密

18、封；配水器彈簧失靈及管柱底部閥不嚴(yán)，使油管內(nèi)外壓差達(dá)不到封隔器膠皮筒脹開所需要的壓力差。主要表現(xiàn) 油套壓平衡注水壓力不變（或下降）而注入量上升.第一級封隔器失效的判斷油、套壓及注水量變化正注井：油、套壓平衡；注水量突然增加，油壓相應(yīng)下降，套壓上升.合注井：油、套壓平衡；改正注后，套壓隨油壓變化而變化.第一級以下各級封隔器密封性的判斷油壓下降（或穩(wěn)定），套壓不變，注水量上升（二）配水嘴故障注入量，m3/d注入壓力(MPa)塞堵嘴水注入量，m3/d注入壓力(MPa)大刺眼孔嘴水注入量，m3/d注入壓力(MPa)曲線示指后前掉水嘴注入量，m3/d注入壓力(MPa)封密不閥底部四、配注準(zhǔn)確程度和分配層

19、段注水量檢查1.檢查配注準(zhǔn)確程度的方法%100設(shè)計配注量實際注水量設(shè)計配注量配注誤差配注誤差為“正”說明未達(dá)到注入量,稱欠注;配注誤差為“負(fù)”說明注入超過配注量,稱超注.%100注入層段數(shù)合格層段數(shù)層段合格率2.分配層段注水量1) 用分層測試資料整理成層段指示曲線2) 在曲線上求出目前正常注水壓力下各層注水量及全井注水量3)計算相應(yīng)注入壓力下各層段的相對注水量%100全井注水量某層段注水量某層段相對注水量4)把目前實測全井注水量按上式計算的比例分配給各層段目前某層段注水量=某層段相對注水量全井實測注水量 20 40 60 80 100046810注入壓力(MPa)注入量，m3/d圖5-27 某

20、井實測層段指示曲線 層 段 全井 注水量， m3/d 相對注水量，% 88 39.9 51 23.1 81.5 37.0 220.5 100表5-4 8.5MPa下各層段相對注水量第層段日注水量=23039.9=91.7 m3/d第層段日注水量=23023.1=53.2 m3/d第層段日注水量=23037.0=85.1 m3/d五、嘴損曲線與配水嘴的選擇配水嘴尺寸、配水配水嘴尺寸、配水量和通過配水嘴的量和通過配水嘴的節(jié)流損失三者之間節(jié)流損失三者之間的定量關(guān)系曲線。的定量關(guān)系曲線。嘴損曲線：圖5-28 KGD-110配水器嘴損曲線分層配水：分層配水：是在井口壓力相同的情況下，是在井口壓力相同的情

21、況下，利用不同水嘴的過流能力及產(chǎn)生的壓力損利用不同水嘴的過流能力及產(chǎn)生的壓力損失的大小，對各層段注水量進行控制，達(dá)失的大小，對各層段注水量進行控制，達(dá)到分層段定量配水的目的，因此通過水嘴到分層段定量配水的目的，因此通過水嘴需要降低的壓力值，可求得配水嘴尺寸。需要降低的壓力值，可求得配水嘴尺寸。Q=KPP=PtPHPfrPeP= PtPHPfr 不裝水嘴井底注水壓力不裝水嘴井底注水壓力油層裝上水嘴（控制注水）（控制注水）:Qd=KPdPd = PtPHPfrPcfPePd= PtPHPfr Pcf 裝水嘴井底注水壓力裝水嘴井底注水壓力1. 層段注水量與注水壓差的關(guān)系 當(dāng)油層不裝水咀（無控制注水）（無控制注水）注水時，注水量和注入壓力之間的關(guān)系：（1）新投注井水嘴選擇方法下入分層測試管柱，并進行分層測試。根據(jù)分層測試資料整理出分層與全井指示曲線(按實測井口注入壓力繪制) 2. 水嘴選擇用各層段配注量Qd在分層指示曲線上查得各層的配注壓力Pd 用已確定的井口壓力減分層配水壓力求各層的井口嘴損，pcf=pt-pd 根據(jù)各層需要的嘴損和配注量，在相應(yīng)的嘴損曲線上查得應(yīng)選用的水嘴大小和個數(shù).確定井口注入壓力pt（2）帶有水嘴井的水嘴調(diào)配 根據(jù)已下入管柱進行分層測試，得到各層段的指示曲線 根據(jù)分層配注量要求，在層段指示曲線上求出相應(yīng)的井口分層配注壓力pd 根