第05章注水分解

1、(1) 水源、水质及注水系统主要内容：(2) 注水井吸水能力分析(3) 分层注水技术(4) 注水指示曲线分析与应用(5) 注水井调剖技术简介第一节 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、CO23. H2S4. 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)；溶解氧含量

2、；硫化物含量；含油量；pH值；堵塞、腐蚀、结垢。矿化度。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)。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) 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.

3、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，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，

4、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。 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图5-1 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）过滤图5-2 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）；真空脱氧法。图5-3 真空脱氧示意图

5、（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）除油污水回注应注意的问题：污水回注应注意的问题：水质要达标！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、注水井和管网系统。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

6、间主要设施：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、杂质等污物冲洗出来，避免油层被污

7、物堵塞影响注水。洗井方式：一种是，水从油管进井，从油套环形空间返回地面；另一种是，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。注 入 量 ， m3/d注入压力(MPa)图5-7 注水井指示曲线吸水指数：单位注水

8、压差下的日注水量。注水井静压注水井流压日注水量注水压差日注水量吸水指数-=压之差相应两种工作制度下流量之差两种工作制度下日注水吸水指数=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.井口压力日注水量视吸水指数 =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二、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产生堵塞的原因(1) 铁的沉淀 氢氧化铁 硫化亚铁(2) 碳酸盐沉淀(3)

9、 细菌堵塞(4) 粘土膨胀三、改善吸水能力的措施(1) 加强注水井日常管理 及时取水样化验分析，发现水质不合格时，应立即采取措施，保证不把不合格的水注入油层； 按规定冲洗地面管线、储水设备和洗井，保证地面管线、储水设备和井内清洁； 保证平稳注水，减少波动，以免破坏油层结构和防止管壁上的腐蚀物污染水质和堵塞油层。(2) 压裂增注普通压裂：分层压裂：吸水指数低、注水压力高的低渗地层和严重污染地层;油层较厚、层内岩性差异大或多油层层间差异大;(3) 酸化增注解除井底堵塞物；提高中低渗透层的绝对渗透率;无机物堵塞有机堵塞物CaCO3、FeS、Fe(OH)3以及泥质等盐酸或土酸处理藻类和细菌甲醛水溶液、

10、盐酸或土酸处理 稀酸活性液不排液法 醋酸缓冲稀酸活性液增注 逆土酸增注法 胶束（活性柴油）逆土酸增注法(4) 粘土防膨无机盐类:KCl、NH4Cl有效期短无机物表面活性剂:铁盐类施工条件要求严，成本高，有效期短离子型表面活性剂:聚季胺有效期长，成本较低，施工容易无机盐和有机物混合的处理剂 注水工艺注水工艺按注入通道可分为：按注入通道可分为： 油管注水油管注水( (正注正注) )； 油套环空注水油套环空注水( (反注反注) )； 油套管同时注水油套管同时注水( (合注合注) )。 按是否分层又可分为：按是否分层又可分为： 笼统注水笼统注水 分层注水：分层注水： 分层注水分层注水是在进行非均质多油

11、层开采时，为加强中、低渗是在进行非均质多油层开采时，为加强中、低渗透层注水和控制高渗透层注水，把油层性质、含油饱和度、压透层注水和控制高渗透层注水，把油层性质、含油饱和度、压力等相近的油层，根据开发方案要求划分几个注水层段，按配力等相近的油层，根据开发方案要求划分几个注水层段，按配注要求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。注要求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。第三节 分层注水技术第三节 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%100=全井吸水量小层吸水量相对吸水量分层注水指示曲线：注水层段注入压力与注入量的相关曲线 注

12、入量，m3/d注入压力(MPa)5678920406080100第三小层第一小层第二小层图5-8 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:一定注入压力下沿井筒各层段注入量(吸水量)的分布情况。图5-9 载体法测吸水剖面曲线放射性同位素(zn65)载体(医用骨质活性炭)法测吸水剖面。%100=全井总异常面积小层异常面积相对吸水量(二) 投球法分层测试图5-10 投球测试管柱示意图(1) 测全井指示曲线

13、(2) （投球）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井口压力井底流压油层砂面压力 表5-3 分层测试成果表注入压力，MPa109876层 段注入水量，m3/d全 井741671602533465396351313272232124110968369272241217189163345320289261233P= PtPHPfr Pp 不装水嘴不装水嘴P= PtPHPfr Pcf Pv Pp 装水嘴装水嘴(三) 流量计法

14、(四) 井温测井法图5-11 各种注水情况下的井温曲线图5-12 停注后井温分布曲线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： （a）同心式注水管柱 （b）偏心式注水管柱。活动式(1) 同心式注水管柱扩张式封隔器固定式配水器测试球座 扩张式封隔器空心活动配水器循环阀 筛管固定式同心式注水管柱二、分层注水管柱二、分层注水管柱 ：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。

15、 二、分层注水管柱固定式注水管柱： 管柱技术要求是各级配水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。二、分层注水管柱(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又分为可洗井、不可洗井两种管柱。 二、分层注水管柱第四节 注水指示曲线的分析和应用一、指示曲线的几种形状注入量，m3/d注入压力(MPa)(2)(4)(1)(5)(6)(3)图5-16 几种指示曲线的形状（1）直线型指示曲线注入量，m3/d注入压力(MPa)21P2P1Q1Q2(6)图5-17 由指示曲线求吸水指数1212PPQQK递

16、增式（递增式（1）垂直式（垂直式（2）：）： 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（递减式（3）：）：不正常的曲线仪表、设备等有问题（2）折线型指示曲线曲拐式（曲拐式（4）：）：仪器设备有问题，不能应用上翘式（上翘式（5）：）：注入量，m3/d注入压力(MPa)(2)(4)(1)(5)(6)(3)图5-16 几种指示曲线的形状仪表、操作、设备、油层性质有关例如：油层条件差、连通性不好或不连通油层。折线式（折线式（6）：）：新油层开始吸水或者注水压力大于破裂压力，油层产生微小裂缝。注入量，m3/d注入压力(MPa)图5-2

17、1 曲线平行上移、 吸水能力不变注入量，m3/d注入压力(MPa)图5-20 曲线左移、斜率变大， 吸水能力下降注入量，m3/d注入压力(MPa)P2P1Q1Q2Q1Q2图5-19 曲线右移、斜率变小， 吸水能力增强二、用指示曲线分析油层吸水能力的变化（1）几种典型曲线变化注入量，m3/d注入压力(MPa)图5-22 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

18、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）配水嘴故障注入量，m3/d注入压力(MPa)塞堵嘴水注入量，m3/d注入压力(MPa)大刺眼孔嘴水注入量，m3/d注入压力(MPa)曲线示指后前掉水嘴注入量，m3/d注入压力(MPa)封密不阀底部四、配注准确程度和分配层

19、段注水量检查1.检查配注准确程度的方法%100设计配注量实际注水量设计配注量配注误差配注误差为“正”说明未达到注入量,称欠注;配注误差为“负”说明注入超过配注量,称超注.%100注入层段数合格层段数层段合格率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%100全井注水量某层段注水量某层段相对注水量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 20 40 60 80 100046810注入压力(MPa)注入量，m3/d图5-27 某

20、井实测层段指示曲线 层 段 全井 注水量， m3/d 相对注水量，% 88 39.9 51 23.1 81.5 37.0 220.5 100表5-4 8.5MPa下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=23037.0=85.1 m3/d五、嘴损曲线与配水嘴的选择配水嘴尺寸、配水配水嘴尺寸、配水量和通过配水嘴的量和通过配水嘴的节流损失三者之间节流损失三者之间的定量关系曲线。的定量关系曲线。嘴损曲线：图5-28 KGD-110配水器嘴损曲线分层配水：分层配水：是在井口压力相同的情况下，是在井口压力相同的情

21、况下，利用不同水嘴的过流能力及产生的压力损利用不同水嘴的过流能力及产生的压力损失的大小，对各层段注水量进行控制，达失的大小，对各层段注水量进行控制，达到分层段定量配水的目的，因此通过水嘴到分层段定量配水的目的，因此通过水嘴需要降低的压力值，可求得配水嘴尺寸。需要降低的压力值，可求得配水嘴尺寸。Q=KPP=PtPHPfrPeP= PtPHPfr 不装水嘴井底注水压力不装水嘴井底注水压力油层装上水嘴（控制注水）（控制注水）:Qd=KPdPd = PtPHPfrPcfPePd= PtPHPfr Pcf 装水嘴井底注水压力装水嘴井底注水压力1. 层段注水量与注水压差的关系 当油层不装水咀（无控制注水）（无控制注水）注水时，注水量和注入压力之间的关系：（1）新投注井水嘴选择方法下入分层测试管柱，并进行分层测试。根据分层测试资料整理出分层与全井指示曲线(按实测井口注入压力绘制) 2. 水嘴选择用各层段配注量Qd在分层指示曲线上查得各层的配注压力Pd 用已确定的井口压力减分层配水压力求各层的井口嘴损，pcf=pt-pd 根据各层需要的嘴损和配注量，在相应的嘴损曲线上查得应选用的水嘴大小和个数.确定井口注入压力pt（2）带有水嘴井的水嘴调配 根据已下入管柱进行分层测试，得到各层段的指示曲线 根据分层配注量要求，在层段指示曲线上求出相应的井口分层配注压力pd 根