第九章注水与油水井措施

1、第九章第九章 注水与油水井措施注水与油水井措施第一节第一节 水源、水质及注水系统水源、水质及注水系统一、水源选择及水质要求一、水源选择及水质要求1、水源选择、水源选择：油田注入水的选择考虑的两个方面：油田注入水的选择考虑的两个方面：（1）是否有足够的）是否有足够的水量水量，保证全年能达到油田设计所要求，保证全年能达到油田设计所要求的最大注入量；的最大注入量；（2）水质是否）水质是否稳定稳定，满足注入水质的标准或处理工艺简便。，满足注入水质的标准或处理工艺简便。 以上两点不能同时满足时，一般选择水量充足的水源、以上两点不能同时满足时，一般选择水量充足的水源、水质可处理，我国最缺水国。通常的注水水

2、源有：水质可处理，我国最缺水国。通常的注水水源有：地面水源地面水源淡水。江、河、湖、泉的地面水，已广泛应用于注水。这淡水。江、河、湖、泉的地面水，已广泛应用于注水。这种水的水源受限，常随季节变化，且含氧高，携带各种悬浮物和微生种水的水源受限，常随季节变化，且含氧高，携带各种悬浮物和微生物，不同季节的水质也变化大，给水质处理带来麻烦。物，不同季节的水质也变化大，给水质处理带来麻烦。来自河床等冲积层水源来自河床等冲积层水源淡水。通过打一些浅井到冲积层的顶部而得淡水。通过打一些浅井到冲积层的顶部而得到的水质稳定。到的水质稳定。地层水水源地层水水源淡水或盐水。是根据地质资料并通过钻探而找到的地下淡水或

3、盐水。是根据地质资料并通过钻探而找到的地下水源。水源。海水海水盐水。浅海和海上油田注水，一般用海水。海水既多又方便，盐水。浅海和海上油田注水，一般用海水。海水既多又方便，但有高含氧和盐，悬浮的固体颗粒随季度变化大等问题，通常是在海但有高含氧和盐，悬浮的固体颗粒随季度变化大等问题，通常是在海底钻一些浅井，从井中取水以减少水的机械杂质。底钻一些浅井，从井中取水以减少水的机械杂质。采出水采出水生产污水，是从油井随原油一起采出的地下水或注入水，它生产污水，是从油井随原油一起采出的地下水或注入水，它经过油水分离和水质处理后再注入油层，经过油水分离和水质处理后再注入油层，通常称为污水回注通常称为污水回注。

4、与地层。与地层配伍好，可以减少对水源需要量，改善污水对环境的污染，已被广泛配伍好，可以减少对水源需要量，改善污水对环境的污染，已被广泛应用。符合时代要求。应用。符合时代要求。2、水质要求、水质要求 对注水水质的对注水水质的总要求是总要求是：（1）没有腐蚀性，不腐蚀地面和井下的管柱，设备）腐蚀）没有腐蚀性，不腐蚀地面和井下的管柱，设备）腐蚀地污染水质。地污染水质。（2）不堵塞油层，不含有机杂和化学作用，生成沉淀而堵）不堵塞油层，不含有机杂和化学作用，生成沉淀而堵塞地层孔道，降低地层塞地层孔道，降低地层K。 因此，陆上石油行业制定了注水水质推荐标准，因此，陆上石油行业制定了注水水质推荐标准，即：即

5、：碎屑岩油藏注水水质推荐标准（碎屑岩油藏注水水质推荐标准（SY/T5329-94），），海海上油田也参照该标准，结合海上油田的实际制定了海上油上油田也参照该标准，结合海上油田的实际制定了海上油田注水水质标准。田注水水质标准。 一般规定一般规定：（1）机械杂质含量：）机械杂质含量：2.0mg/L；（2）铁含量：）铁含量：0.5mg/L；（3）不和地层水发生反应生成沉淀；）不和地层水发生反应生成沉淀；（4）不含细菌（特别是硫酸还原菌、铁细菌、腐生菌等）；）不含细菌（特别是硫酸还原菌、铁细菌、腐生菌等）；（5）含氧量：）含氧量：0.01mg/L；（6）不含硫化氢（污水回污时，硫化物）不含硫化氢（污水

6、回污时，硫化物2.0mg/L）；）；（7）SO2：10mg/L；（8）PH：7-8；（1）、（）、（2）、（）、（3）是防止地层堵塞的。）是防止地层堵塞的。（5）、（）、（6）、（）、（7）是防止腐蚀的。）是防止腐蚀的。（4）既防腐也防堵塞。）既防腐也防堵塞。二、注入水处理技术二、注入水处理技术1、常规水处理技术、常规水处理技术（1）沉淀）沉淀。机械杂质，首先是通过沉淀除去。用沉淀池、加絮。机械杂质，首先是通过沉淀除去。用沉淀池、加絮凝剂，凝剂，Al2(SO4)3,FeSO4H2O，Fe2(SO4)3等。等。（2）过滤）过滤：来自沉淀池的水，还含有少量的很细悬浮物和细菌，：来自沉淀池的水，还含

7、有少量的很细悬浮物和细菌，通过过滤可以除去，一般都要过滤。通过过滤可以除去，一般都要过滤。（3）杀菌）杀菌：地层水中的藻类，铁细菌和硫酸还原菌等会堵塞地：地层水中的藻类，铁细菌和硫酸还原菌等会堵塞地层，注入时必须进杀菌处理。层，注入时必须进杀菌处理。一般选用两种以上杀菌剂，避免一般选用两种以上杀菌剂，避免产生抗药性。产生抗药性。 杀菌剂的种类较多杀菌剂的种类较多，常用的有氯或其他化合物，如：次氯，常用的有氯或其他化合物，如：次氯酸，次氯酸盐及氯化钙等。甲醛既杀菌又防腐。杀菌剂发展很酸，次氯酸盐及氯化钙等。甲醛既杀菌又防腐。杀菌剂发展很快，如固体长效杀菌剂等。快，如固体长效杀菌剂等。（4）脱氧）

8、脱氧：氧造成系统腐蚀应除去。还有（：氧造成系统腐蚀应除去。还有（CO2）H2S气体，气体，在原理上和脱氧（机械和化学法）有相似处。常用的化学在原理上和脱氧（机械和化学法）有相似处。常用的化学脱氧剂有脱氧剂有亚硫酸钠亚硫酸钠（Na2SO3）、）、SO2、联氨（、联氨（N2H4）等，）等，最常用的是最常用的是Na2SO3，还有逆流气，脱氧和机械真空脱氧，还有逆流气，脱氧和机械真空脱氧两种方法，真空脱氧最经济。两种方法，真空脱氧最经济。 2Na2SO3+O22Na2SO4（5）曝晒）曝晒：曝晒处理，可使碳酸盐沉淀，使水质稳定，从：曝晒处理，可使碳酸盐沉淀，使水质稳定，从而减少注水因碳酸盐沉淀而堵塞地

9、层。而减少注水因碳酸盐沉淀而堵塞地层。2、污水处理、污水处理 为节约水源和保护环境，污水回注意义量大。要解为节约水源和保护环境，污水回注意义量大。要解决的问题有：决的问题有：（1）处理后的污水应达到注水水质标准；）处理后的污水应达到注水水质标准；（2）在设备和管线中不产生结垢堵塞，不产生腐蚀；）在设备和管线中不产生结垢堵塞，不产生腐蚀；（3）不与地层水发生化学反应，生面沉淀而堵塞地层，含）不与地层水发生化学反应，生面沉淀而堵塞地层，含油污水处理的主要是除去油及悬浮物。油污水处理的主要是除去油及悬浮物。（1）平流隔油池）平流隔油池，油滴在池中聚集上浮，然后用撇油器排除。，油滴在池中聚集上浮，然后

10、用撇油器排除。根据水温选择水在池中停留的时间和破乳剂的浓度，达到根据水温选择水在池中停留的时间和破乳剂的浓度，达到最佳效果最佳效果50-70，停留，停留1-2hr，破乳剂的发展也很快，品，破乳剂的发展也很快，品种也是比较多的。种也是比较多的。 （2）平流式混凝除油池）平流式混凝除油池 加入混凝剂的污水，经过泵打入混凝除油池，池前是加入混凝剂的污水，经过泵打入混凝除油池，池前是反应部分，后部为隔油池，停留反应部分，后部为隔油池，停留1-2小时，可以降到小时，可以降到10mg/L左右。左右。（3）压力滤灌）压力滤灌，能过滤污水中的机械杂质，石英滤料具有破，能过滤污水中的机械杂质，石英滤料具有破乳作

11、用，可除去二次除油后残存的小量乳化油。乳作用，可除去二次除油后残存的小量乳化油。 注水水体改造油田很重视，我国胜利油田注水水体改造油田很重视，我国胜利油田700万元工万元工程项目。程项目。 3 3海水处理海水处理 海水处理主要是进行海水处理主要是进行净化和脱氧净化和脱氧。因此，海水处理装置也。因此，海水处理装置也主要由净化及脱氧两大部分组成。主要由净化及脱氧两大部分组成。 (1)(1)净化部分净化部分 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、金属网状筒式三级过滤器。第一级普遍采用石英砂，土滤器、金属网状筒式三级过滤器。第一级普

12、遍采用石英砂，也有采用石榴石、活性炭、无烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为也有采用石榴石、活性炭、无烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为 滤料。滤料。 (2)(2)脱氧部分脱氧部分 主要有真空主要有真空( (减压减压) )脱氧、气提脱氧和化学脱氧三种脱氧类脱氧、气提脱氧和化学脱氧三种脱氧类型及其相关的设备。型及其相关的设备。三、注水地面系统三、注水地面系统 注水地面系统指从水源到注水井的全套设备和流程。注水地面系统指从水源到注水井的全套设备和流程。 包括：包括：水源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井水源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井。 水源水经水源泵站送到水处理站（净化站）进行处理，水源水经水源泵站

13、送到水处理站（净化站）进行处理，合格后被送到注水站。合格后被送到注水站。1、注水站：、注水站：任务（工作）：将来水升压，满足注水井的压力任务（工作）：将来水升压，满足注水井的压力要求。应设在注水井的要求。应设在注水井的中心地带中心地带。 主要设施：主要设施： 高压泵组（多级离心泵或柱塞泵）；高压泵组（多级离心泵或柱塞泵）； 流量计和将高压水向各配水间分配的分水器等；流量计和将高压水向各配水间分配的分水器等； 储存水的储罐。储存水的储罐。2、配水间作用、配水间作用：是将从注水站来水按注水井的注入量及注入是将从注水站来水按注水井的注入量及注入压力分配到各注水井上。压力分配到各注水井上。 主要设施：

14、分水器主要设施：分水器，又分为正常注水和旁通备用两部，又分为正常注水和旁通备用两部分，分， 旁通备用部分旁通备用部分：只有正常注水部分进行维修又不停泵：只有正常注水部分进行维修又不停泵注水或需用大排量洗井时使用。注水或需用大排量洗井时使用。3、注水井、注水井: 是水进入地层经过的最后装置，在井口有一套控是水进入地层经过的最后装置，在井口有一套控制设备，其作用是悬挂井口管柱，密封油、套环形空间，制设备，其作用是悬挂井口管柱，密封油、套环形空间，控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗。控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗。四、注水井投注程序四、注水井投注程序（一）注水井投

15、注程序（一）注水井投注程序，包括排液、洗井、试注，包括排液、洗井、试注1、排液、排液，目的：清除井底周围油层内的，目的：清除井底周围油层内的“脏物脏物”和井底地区造成低压带，和井底地区造成低压带，为注水创造条件，并得出部分弹性油量，减少损失。为注水创造条件，并得出部分弹性油量，减少损失。2、洗井：、洗井：是把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来，避免油层被污染是把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来，避免油层被污染物堵塞，影响注水。物堵塞，影响注水。3、试注：、试注：是确定地层注水能力的大小，根据要求注入量选定注入压力，是确定地层注水能力的大小，根据要求注入量选定注入压力，即油层吸水启动压力和吸水

16、指数，以便根据注水量选定注入压力。因即油层吸水启动压力和吸水指数，以便根据注水量选定注入压力。因此，要进行水井测试，求出注入压力和地层吸入能力。效果好（与邻此，要进行水井测试，求出注入压力和地层吸入能力。效果好（与邻井进行比较），即可进行转注。如果效果不好，要进行调整，或采用井进行比较），即可进行转注。如果效果不好，要进行调整，或采用酸化、压裂等措施提高注入能力（或吸水能力）。酸化、压裂等措施提高注入能力（或吸水能力）。4、转注、转注 注水井通过排液、洗井、试注，取全取准试注的资料并给出注水注水井通过排液、洗井、试注，取全取准试注的资料并给出注水指示曲线，再经过配水就可以转为正常注水。指示曲线

17、，再经过配水就可以转为正常注水。第二节第二节 注水井吸水能力及分析注水井吸水能力及分析一、注水井吸水能力一、注水井吸水能力 注水井吸水能力的大小，主要采用下面的几个指标来体现：注水井吸水能力的大小，主要采用下面的几个指标来体现：1、注水井指示曲线、注水井指示曲线：是表示在稳定流动情况下，注入压力与是表示在稳定流动情况下，注入压力与日注水量之间的关系曲线日注水量之间的关系曲线，如图，如图11-1。 分层注水时，用水层指示曲线表示各小层注入压力（经分层注水时，用水层指示曲线表示各小层注入压力（经过水嘴后的压力与小层注水量之间的关系曲线。正常情况下过水嘴后的压力与小层注水量之间的关系曲线。正常情况下

18、为直线关系。为直线关系。 PMPa注水量 m3/d02、吸水指数、吸水指数：它表示在单位压差下的日注入水量它表示在单位压差下的日注入水量，m3/（d.MPa) 即：吸水指数即：吸水指数= = 其大小，表示这个地层吸水能力的好坏或强弱。正常生产时，其大小，表示这个地层吸水能力的好坏或强弱。正常生产时，如果不能测得井静压（因不能停注）时，可采用指示曲线，取如果不能测得井静压（因不能停注）时，可采用指示曲线，取得在不同流压下的注水量，用下式计算：得在不同流压下的注水量，用下式计算： 吸水指数吸水指数= ， 即指示曲线的斜率的倒数为地层吸水指数。即指示曲线的斜率的倒数为地层吸水指数。 注水压差日注水量

19、注水井静压注水井流压日注水量压之差相应两种工作制度下流水量之差两种工作制度下的日注 为进行有效对比，常采用为进行有效对比，常采用“吸水指数吸水指数”或或“每米吸每米吸水指数水指数”为指标。即地层的吸水指数除以地层的有效厚度为指标。即地层的吸水指数除以地层的有效厚度所得到的数值。所得到的数值。3、视吸水指数视吸水指数=日注水量日注水量/井口压力，在日常管理中使用，井口压力，在日常管理中使用，用油管注水时取套压，用套管注水时取油管压力用油管注水时取套压，用套管注水时取油管压力。4、相对吸水量相对吸水量= 100%即同一注入压力下某一小层吸水量占全井注水量的百分数。即同一注入压力下某一小层吸水量占全

20、井注水量的百分数。全井吸水量小层吸水量二、地层吸水能力分析二、地层吸水能力分析1、指示曲线的几种形状、指示曲线的几种形状 （1）直线型指示曲线）直线型指示曲线，图，图1-2中第一种指示曲线，它反映了油层吸水中第一种指示曲线，它反映了油层吸水量与注入压力成正比，在直线上任取两点（图量与注入压力成正比，在直线上任取两点（图11-3），由相应的注入压），由相应的注入压力力P1、P2，注入量，注入量Q1、Q2计算出油层的吸水指数计算出油层的吸水指数K，单位，单位m3/(d.Mpa) 可以看出，吸水指数可以看出，吸水指数K就是直线斜率的倒数。图中的就是直线斜率的倒数。图中的第二种为垂直指第二种为垂直指示

21、曲线示曲线，这种情况出现在油层渗透率很差的情况下。，这种情况出现在油层渗透率很差的情况下。1212PPQQK(1)(2)(3)(4)注入量 /(m3.d-1)/MPa注入压力图图1-2/MPa注入压力p2p1Q1 Q212注入量 /(m3.d-1)图图11-3（2）折线型指示曲线）折线型指示曲线 图中图中第三种为上翘式第三种为上翘式，除了与仪表、操作、设备有，除了与仪表、操作、设备有关外，还与油层性质有关。即油层条件差，连通性不好或关外，还与油层性质有关。即油层条件差，连通性不好或不连通的不连通的“死胡同死胡同”油层。油层。 图中图中第四种为折线式第四种为折线式，表示在注入压力较高时，开始，表

22、示在注入压力较高时，开始吸水，或是当注入压力增加到一定程度后，油层产生微小吸水，或是当注入压力增加到一定程度后，油层产生微小裂缝。裂缝。2、用指示曲线分析油层吸水能力的变化、用指示曲线分析油层吸水能力的变化 正确的指示曲线反映了油层吸水规律和吸水能力，正确的指示曲线反映了油层吸水规律和吸水能力，因此对不同时间内所测得的指示曲线进行分析，就可以了因此对不同时间内所测得的指示曲线进行分析，就可以了解油层吸水能力的变化。解油层吸水能力的变化。（1）指示曲线右移，斜率变小）指示曲线右移，斜率变小，如图，如图11-4，说明油层吸水能，说明油层吸水能力增强，吸水指数变大。力增强，吸水指数变大。 曲线曲线为

23、先测，曲线为先测，曲线为过一段时间后所测。为过一段时间后所测。（2）指示曲线左移，斜率变大）指示曲线左移，斜率变大，如图，如图11-5，则油层吸水能力，则油层吸水能力下降，吸水指数变小。下降，吸水指数变小。 教材上的图标错了。教材上的图标错了。（3）指示曲线平行上移，）指示曲线平行上移，斜率未变，说明吸水指数未变，斜率未变，说明吸水指数未变，只是油层的注入压力升高了，也是变差了。只是油层的注入压力升高了，也是变差了。（4）指示曲线平行下移）指示曲线平行下移，斜率未变，吸水指数未变，但注，斜率未变，吸水指数未变，但注入压力降低了，有所改善。入压力降低了，有所改善。2 1三、检查配注准确程度和分配

24、层段注水量三、检查配注准确程度和分配层段注水量1、检查配注准确程度的方法、检查配注准确程度的方法通常用配注误差来表示配注准确程度，通常用配注误差来表示配注准确程度，其定义为：其定义为：配注误差配注误差= 100%零，未达到配注量，称欠注；零，未达到配注量，称欠注；零，注入量超过配注量，称超注。零，注入量超过配注量，称超注。其值在一定范围内为合格，否则为不合格。其值在一定范围内为合格，否则为不合格。在计算出各层段是否合格之后，进一步根据合格层段计算出全井的总合格在计算出各层段是否合格之后，进一步根据合格层段计算出全井的总合格率，即：率，即： 全井层段合格率全井层段合格率= 100%2、分配层段注

25、水量、分配层段注水量正常时，一般只测得全井的注水量，有方法不讲了。正常时，一般只测得全井的注水量，有方法不讲了。设计配注量实际注水量设计配注量注水层段数合格层段四、影响吸水能力的因素及恢复措施四、影响吸水能力的因素及恢复措施1、吸水能力降低的原因、吸水能力降低的原因（1）与注水井井下作业有关的因素：）与注水井井下作业有关的因素：因钻井液性能不当，以及固井、射孔因钻井液性能不当，以及固井、射孔等，使之侵入地层，造成堵塞，酸化措施不当引起的堵塞等；等，使之侵入地层，造成堵塞，酸化措施不当引起的堵塞等；（2）与水质性质有关的因素：）与水质性质有关的因素：注入水质不符合要求，造成设备腐蚀，引起注入水质

26、不符合要求，造成设备腐蚀，引起地层堵塞，细菌、机杂等超标引起堵塞。地层堵塞，细菌、机杂等超标引起堵塞。（3）地层的粘土矿物水化膨胀）地层的粘土矿物水化膨胀，注入水引起膨胀。，注入水引起膨胀。（4）地层压力升高了）地层压力升高了，而引起注入压力升高属正常情况。，而引起注入压力升高属正常情况。2、措施、措施（1）加强水质的分析）加强水质的分析 a、杂质；、杂质；b、化学测定分析（配伍性）；、化学测定分析（配伍性）；c、细菌；、细菌；d、粘土膨胀试验后加、粘土膨胀试验后加入防膨剂。入防膨剂。（2）加强管理，确保水质，严格操作程序）加强管理，确保水质，严格操作程序（3）采取措施，改善设备，精滤，加入化

27、学剂杀菌，加入防膨剂等。）采取措施，改善设备，精滤，加入化学剂杀菌，加入防膨剂等。 最后是酸化、最后是酸化、 压裂解堵。压裂解堵。第三节第三节 分层注水技术分层注水技术 由于油层的非均质性，各层的吸水能力互相有差异，主要是由于油层的由于油层的非均质性，各层的吸水能力互相有差异，主要是由于油层的K、原油粘度和油层压力引起的，因此要区别对得，应对不同性质的层段采取、原油粘度和油层压力引起的，因此要区别对得，应对不同性质的层段采取不同的注水方式，才能提高注水效率。不同的注水方式，才能提高注水效率。 一、分层吸水能力的测试方法一、分层吸水能力的测试方法 主要有两类：主要有两类：一类一类是测定注水井的吸

28、水剖面，用各层的相对吸水量表示是测定注水井的吸水剖面，用各层的相对吸水量表示分层吸水能力的大小。分层吸水能力的大小。 相对吸水量相对吸水量= 100% 即同一注入压力下某一小层吸水量占全井注水量的百分数。即同一注入压力下某一小层吸水量占全井注水量的百分数。 另一类另一类是在注水过程中直接进行分层测试，并整理分层指示曲线，求出分是在注水过程中直接进行分层测试，并整理分层指示曲线，求出分层的吸水指数进行分析。层的吸水指数进行分析。全井吸水量小层吸水量1、确定注水井吸水剖面的方法、确定注水井吸水剖面的方法 吸水剖面吸水剖面就是在一定的压力下，井筒各射开层吸收注就是在一定的压力下，井筒各射开层吸收注入

29、水量的多少（即分层的吸水量）入水量的多少（即分层的吸水量）。 测定：测定：它可以通过它可以通过放射同位素载体法放射同位素载体法、点测流量计法点测流量计法、井温测井法和连续流量计法来井温测井法和连续流量计法来测定，图测定，图11-12给出了测得给出了测得的吸水剖面。的吸水剖面。2、注水井分层测试方法、注水井分层测试方法（直接进行分层测试，绘出分层指（直接进行分层测试，绘出分层指示曲线，求得分层的吸水指数）。示曲线，求得分层的吸水指数）。 方法有两种，即：方法有两种，即：(1)投球测试方法投球测试方法，使用投产测试管柱图，使用投产测试管柱图1-131）测全气指示曲线，改变压力，测流量。）测全气指示

30、曲线，改变压力，测流量。4-5个压力个压力2）测分层指示曲线。）测分层指示曲线。a、先投入小球入井，到最低，、先投入小球入井，到最低，封住第封住第层，测上面各层的压层，测上面各层的压力与流量（四、五层）个；力与流量（四、五层）个；b、再投入第二个球，自下而上、再投入第二个球，自下而上封住第封住第层，同样进行测试，依次类推。层，同样进行测试，依次类推。3）资料整理：求流量与压力）资料整理：求流量与压力流量流量层层=流量流量全井全井-流量流量第一投第一投流量流量层层=流量流量第一投第一投-流量流量第二投第二投流量流量层层=流量流量第二投第二投P有效有效=P实测实测-P管损管损-P嘴损嘴损-P凡尔凡

31、尔绘曲线图绘曲线图1.油管油管2.封隔器封隔器3.配水器配水器4.球座球座5.底部阀底部阀（2）用井下浮子流量计进行分层流量测试）用井下浮子流量计进行分层流量测试 在使用偏心配水器分层注水的注水井，其用井下流量计在使用偏心配水器分层注水的注水井，其用井下流量计和测试封隔器相配合进行的。和测试封隔器相配合进行的。 二、分层注水管柱二、分层注水管柱 分层注水的工艺方法比较多，分层注水的工艺方法比较多，油套管分层注水，单管分油套管分层注水，单管分层注水，多管分层注水层注水，多管分层注水等。等。 单分层注水用的较多，井下只下一根管柱，利用封隔器单分层注水用的较多，井下只下一根管柱，利用封隔器将整个注水

32、井段封隔成几个互不相通的层段，每个层段都装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，注入到各层中。单管分层注水管柱，按配水器结控制水量，注入到各层中。单管分层注水管柱，按配水器结构可分为如下三种：构可分为如下三种：1、固定式配水管柱、固定式配水管柱：由固定式配水器、水力压差式封隔器、：由固定式配水器、水力压差式封隔器、测试定位接箍和底部循环凡尔等油管、套管组成，结构简单，测试定位接箍和底部循环凡尔等油管、套管组成，结构简单，配注层位可任意多级。配注层位可任意多级。2、活动

33、式配水管柱、活动式配水管柱 分别使用桥式配水器或空心配水器、封隔器，底部循环分别使用桥式配水器或空心配水器、封隔器，底部循环凡尔等组成，可配注凡尔等组成，可配注3-4层。层。3、偏心配水管柱、偏心配水管柱，与活动式相比，只用偏心配水器代替了桥，与活动式相比，只用偏心配水器代替了桥式配水器。式配水器。 优点：配水层数可以不受限制，合格率高，但复杂，目优点：配水层数可以不受限制，合格率高，但复杂，目前用的较多。前用的较多。注水井分层配水的原则与方法注水井分层配水的原则与方法 实际注水过程是复杂的，由于地层性质的不同和实际实际注水过程是复杂的，由于地层性质的不同和实际注入量与配注量之差异，使各层段注

34、水情况产生不同的变注入量与配注量之差异，使各层段注水情况产生不同的变化。化。 注水层段的性质一般可分为三种：注水层段的性质一般可分为三种：1、油层在注水井中为、油层在注水井中为高渗透率，在高、中渗透率层，水推高渗透率，在高、中渗透率层，水推进快，定为限制层，要控制较低的注水强度。进快，定为限制层，要控制较低的注水强度。2、油层在注水井中为低渗透层，水推进慢，定为加强层，油层在注水井中为低渗透层，水推进慢，定为加强层，需要提高注水强度。需要提高注水强度。3、油层在注水井中为中渗透率层，定为均衡层，注水强度油层在注水井中为中渗透率层，定为均衡层，注水强度保持稳定。保持稳定。三、注水井调剖三、注水井

35、调剖 对非均质地层，吸水剖面很不均匀的井，不能对非均质地层，吸水剖面很不均匀的井，不能分层注水时，为了提高注入水的波及系数，改善水分层注水时，为了提高注入水的波及系数，改善水驱油效果，必须对注水井的剖面进行调整。驱油效果，必须对注水井的剖面进行调整。 其方法是其方法是向地层中的高渗透层注入化学药剂，向地层中的高渗透层注入化学药剂，药剂凝固或膨胀后，降低油层的渗透率，迫使注入药剂凝固或膨胀后，降低油层的渗透率，迫使注入水增加对低含水的低渗透油层部位，这种工艺措施，水增加对低含水的低渗透油层部位，这种工艺措施，称为注水井调剖。称为注水井调剖。1、水井调剖封堵高渗透层的方法、水井调剖封堵高渗透层的方

36、法（1）单液法：）单液法：注入一种液体，靠自身反应，生成的物质可封堵注入一种液体，靠自身反应，生成的物质可封堵高渗透层，降高渗透层的渗透率，实现堵水作用。高渗透层，降高渗透层的渗透率，实现堵水作用。（2）双液法：）双液法：是向地层注入由隔离液分开的两种可反应的液体是向地层注入由隔离液分开的两种可反应的液体，到达地层一定深度后，两种液体就可以发生反应，产生堵塞物。到达地层一定深度后，两种液体就可以发生反应，产生堵塞物。由于高由于高K层吸入的多，故封堵主要在高层吸入的多，故封堵主要在高K层发生，达到调剖的目的。层发生，达到调剖的目的。 有：有：沉淀型堵剂，凝胶型堵剂，冻胶型堵剂，学院的沉淀型堵剂，

37、凝胶型堵剂，冻胶型堵剂，学院的AD胶。胶。 方法与调剖剂发展很快，还有固体颗粒堵剂等。方法与调剖剂发展很快，还有固体颗粒堵剂等。2、注水井调剖选井条件、注水井调剖选井条件 有四方面要考虑：有四方面要考虑：3、注水井调剖施工设计、注水井调剖施工设计 主要包括：井的有关资料。之前的作业史，施工管理主要包括：井的有关资料。之前的作业史，施工管理及地面设备，调剖剂的组成、性能及配制方法，计算用量、及地面设备，调剖剂的组成、性能及配制方法，计算用量、施工步骤、注入压力控制、后续工作（包括关井、开井后施工步骤、注入压力控制、后续工作（包括关井、开井后的施工措施等）。的施工措施等）。效果判断：效果判断：处理

38、层吸水指数较之前下降处理层吸水指数较之前下降50%以上；以上；剖面明显改善，低吸水层增加吸水量剖面明显改善，低吸水层增加吸水量10%以上。以上。压降曲线明显变缓。压降曲线明显变缓。第四节第四节 油水井措施油水井措施 一、水力压裂技术一、水力压裂技术1 1、水力压裂的基本原理、水力压裂的基本原理 它是利用地面高压泵组（压裂车组），将高粘液体以大大超过油层它是利用地面高压泵组（压裂车组），将高粘液体以大大超过油层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近蹩起高压，此压力超过井壁吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近蹩起高压，此压力超过井壁附近的附近的地应力地应力及及岩石的抗张强度岩石的抗张强度时，在井

39、底附近地层将形成裂缝。继续时，在井底附近地层将形成裂缝。继续将带有支撑剂的压裂液注入缝中，使裂缝向前沿伸，支撑剂沿裂缝分布将带有支撑剂的压裂液注入缝中，使裂缝向前沿伸，支撑剂沿裂缝分布填充。这样泵停止后，即可在油层中形成足够长度和一定宽及高度的填充。这样泵停止后，即可在油层中形成足够长度和一定宽及高度的填填砂裂缝砂裂缝，具有很高的导流能力，大大降低了油气流入井内或注入水进入，具有很高的导流能力，大大降低了油气流入井内或注入水进入地层的阻力，从而达到增产、增注目的。地层的阻力，从而达到增产、增注目的。 另一方面还改变了井底附近的流体渗流状态另一方面还改变了井底附近的流体渗流状态。由于。由于有垂直

40、裂缝的存在，油气向井底的渗流由原来的径向流改有垂直裂缝的存在，油气向井底的渗流由原来的径向流改变为先从油层基本上是单向流入裂缝，再由裂缝单向流入变为先从油层基本上是单向流入裂缝，再由裂缝单向流入井筒的线性流，消除了径向节流损失，降低了能耗，因而井筒的线性流，消除了径向节流损失，降低了能耗，因而油气井产量或注水井的注入量会大幅提高。压裂还消除了油气井产量或注水井的注入量会大幅提高。压裂还消除了井壁附近地层的堵塞情况。井壁附近地层的堵塞情况。（1 1）裂缝形成的条件）裂缝形成的条件条件：条件： 根据破裂理论，要在地层中产生裂缝，根据破裂理论，要在地层中产生裂缝，外加压力必须外加压力必须能克服岩石所

41、承受的应力和岩石本身的强度能克服岩石所承受的应力和岩石本身的强度。地层的破裂。地层的破裂压力能使地产生裂缝的最小井底注入压力，用压力能使地产生裂缝的最小井底注入压力，用P PF F表示，表示，把把地层破裂压力与地层深度之比称为破裂压力梯度，地层破裂压力与地层深度之比称为破裂压力梯度，a a表示，表示，即：即： （MPa/mMPa/m）HPaFa a、岩石所受的地应力、岩石所受的地应力 一般情况下，地层中的岩石处于应力状态。拿出某单元体，其上所一般情况下，地层中的岩石处于应力状态。拿出某单元体，其上所受的应力有：垂直向主应力受的应力有：垂直向主应力Z Z和水平主应力和水平主应力H H（H H又分

42、为两个互相垂又分为两个互相垂直的应力直的应力x x 、y y ），如图：），如图： 单元体上的垂向主应力单元体上的垂向主应力Z Z来自上来自上覆岩层的重量覆岩层的重量，而，而 Z Z=0.1=0.1r rH HH H为地层深度，米为地层深度，米 r r上覆岩层的平均密度，吨上覆岩层的平均密度，吨/ /米米3 3， 一般取一般取2.32.3这时，这时，Z Z=0.23H=0.23H（0.1MPa0.1MPa）实际上，实际上，Z Z=(0.23-0.25)H=(0.23-0.25)H（0.1MPa0.1MPa） 由于地层有一定的孔隙压力（地层由于地层有一定的孔隙压力（地层压力），所以上覆岩层的压力

43、被孔隙介质中的流体压力压力），所以上覆岩层的压力被孔隙介质中的流体压力P PS S所支持，故有效所支持，故有效垂向应力垂向应力Z Z=0.023H-P=0.023H-PS S（MPaMPa）。）。yZxyzx 如果岩石处于弹性状态，岩石的有效水平应力与有效垂向应力的关如果岩石处于弹性状态，岩石的有效水平应力与有效垂向应力的关系，可根据广义虎克定律求出，即：系，可根据广义虎克定律求出，即： 式中：式中： 岩石的泊松比。岩石的泊松比。 侧压系数。侧压系数。 泊松比：横向应变与轴向应变的绝对值之比，是一个常数。泊松比：横向应变与轴向应变的绝对值之比，是一个常数。 实际油层，由于构造的影响，岩石的水平

44、应力与垂向应力之间的关实际油层，由于构造的影响，岩石的水平应力与垂向应力之间的关系要比上式描述的复杂的多，岩石力学专门研究这些关系。系要比上式描述的复杂的多，岩石力学专门研究这些关系。Zx11b b、裂缝的形态及方位、裂缝的形态及方位 如果岩石是均质的各向同性的材料，岩石破裂时，裂缝面总是垂如果岩石是均质的各向同性的材料，岩石破裂时，裂缝面总是垂直于最小应力轴直于最小应力轴。 如果如果Z Zx x=y y裂缝面垂直于裂缝面垂直于Z Z轴，轴，形成水平裂缝（裂缝面与井轴垂直）。形成水平裂缝（裂缝面与井轴垂直）。裂缝尺寸裂缝尺寸系指裂缝的长度、宽度和高度。系指裂缝的长度、宽度和高度。缝长是裂缝从井

45、筒向外延伸的长度。缝长是裂缝从井筒向外延伸的长度。缝宽是指裂缝的两个壁面间的距离。缝宽是指裂缝的两个壁面间的距离。缝高是指裂缝在井筒（轴）方向扩张的高缝高是指裂缝在井筒（轴）方向扩张的高度（度（垂直裂缝垂直裂缝）。）。 由于在井壁上的最小周应力是在由于在井壁上的最小周应力是在0 0 和和180180 两个方向同时出现，两个方向同时出现，因而形成的垂直因而形成的垂直裂缝总是以井轴为对称的两条裂缝总是以井轴为对称的两条，其确切的，其确切的方位是由地应力的分布确定的。预测是很方位是由地应力的分布确定的。预测是很困难的。困难的。xyzyZx裂缝形成的条件裂缝形成的条件： 要使地层破裂，应在井底增加压力

46、要使地层破裂，应在井底增加压力PP（向井内注高压液（向井内注高压液体），致使在井壁上产生的周向张应力体），致使在井壁上产生的周向张应力Q Q不但能抵消由于地不但能抵消由于地应力所形成的周向应力应力所形成的周向应力Q Q，并且还要大于岩石的抗张强度，并且还要大于岩石的抗张强度t t。 对于垂直裂缝：对于垂直裂缝：周向张应力周向张应力地层水平方向压力地层水平方向压力+ +岩石岩石在水平方向上的抗张强度在水平方向上的抗张强度。即：即：Q QZ Z+t tV V P=P P=PF F-P-PS S + +t tV VP PF F破裂时的井底压力；破裂时的井底压力；P PS S油层压力；油层压力； 、

47、、 x x、y y、z z方向上的有效地应力方向上的有效地应力=x x-P-PS S，=y y-P-PS S，=z z-P-PS Sxyzz2 2）裂缝的延伸）裂缝的延伸a a、裂缝延伸条件及影响裂缝尺寸的因素、裂缝延伸条件及影响裂缝尺寸的因素 当井底压力由于注入压裂液而上升达到裂缝形成条件时，地层开始当井底压力由于注入压裂液而上升达到裂缝形成条件时，地层开始破裂，形成裂缝。如果继续注入，裂缝将向前延伸、扩大。在裂缝延伸破裂，形成裂缝。如果继续注入，裂缝将向前延伸、扩大。在裂缝延伸过程中，会出现压裂液通过裂缝向地层的漏失。过程中，会出现压裂液通过裂缝向地层的漏失。因此，保证裂缝继续延因此，保证

48、裂缝继续延伸的条件是：伸的条件是： 压裂液的注入量压裂液的注入量= =压裂液滤失量压裂液滤失量+ +延伸裂缝体积的压裂液量延伸裂缝体积的压裂液量 Q Q注注=Q=Q滤滤+Q+Q缝缝 或或 Q Q注注-Q-Q滤滤=Q=Q缝缝 随着裂缝面积的增加，滤失量不断增加，当漏失量等于注入量时，随着裂缝面积的增加，滤失量不断增加，当漏失量等于注入量时，裂缝便停止延伸。裂缝便停止延伸。 在注入量一定的条件下，滤失愈小，造缝的体积则愈大，反之，则在注入量一定的条件下，滤失愈小，造缝的体积则愈大，反之，则小。小。 而影响滤失量大小的主要因素是压裂液的粘度和造壁性能。而影响滤失量大小的主要因素是压裂液的粘度和造壁性

49、能。在压裂在压裂液滤失性一定的条件下，注入量愈大，造缝的体积愈大。液滤失性一定的条件下，注入量愈大，造缝的体积愈大。2 2、压裂液、压裂液 压裂液：是油层水力压裂时所用液体的总称，按过程中压裂液：是油层水力压裂时所用液体的总称，按过程中不同阶段的任务不同分为前置液、携砂液及顶替液。不同阶段的任务不同分为前置液、携砂液及顶替液。（1 1）前置液作用：）前置液作用：破裂地层，并造成一定几何尺寸的裂缝以备破裂地层，并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入裂缝。还可以起一定隔温作用。还可以加后面的携砂液进入裂缝。还可以起一定隔温作用。还可以加入细砂（粒径入细砂（粒径100-140100-140目，

50、砂目，砂10%10%左右），堵塞裂缝，以减少左右），堵塞裂缝，以减少液体的滤失量。液体的滤失量。（2 2）携砂液作用：）携砂液作用：用来从地面将支撑剂（一般是砂子）带入裂用来从地面将支撑剂（一般是砂子）带入裂缝，并携到裂缝中的预定位置，还有延伸裂缝的作用。缝，并携到裂缝中的预定位置，还有延伸裂缝的作用。（3 3）顶替液：）顶替液：又分为中间顶替液和未尾顶替液。又分为中间顶替液和未尾顶替液。 中间顶替液用来将携砂液送到预定的位置。中间顶替液用来将携砂液送到预定的位置。 注完全部携砂液后就用未尾顶替液将井中携砂液全部替入注完全部携砂液后就用未尾顶替液将井中携砂液全部替入裂缝中。裂缝中。（一）对压裂

51、液性能的要求（一）对压裂液性能的要求（1 1）滤失量少，有利于造长缝、宽缝，加降滤失剂；）滤失量少，有利于造长缝、宽缝，加降滤失剂；（2 2）携砂能力强，主要取决于粘度或有足够的粘度，用冻胶较）携砂能力强，主要取决于粘度或有足够的粘度，用冻胶较多；多；（3 3）摩阻低，即流动阻力小，使地面马力更多地用来造缝，即）摩阻低，即流动阻力小，使地面马力更多地用来造缝，即有效的造缝马力大，加减阻剂来实现。有效的造缝马力大，加减阻剂来实现。（4 4）稳定性好，应具有热稳定性，不能温度升高，粘度下降太）稳定性好，应具有热稳定性，不能温度升高，粘度下降太快、太低，还有抗剪切稳定性，不因流速增加发生大幅度降快、

52、太低，还有抗剪切稳定性，不因流速增加发生大幅度降低粘度。低粘度。（5 5）配伍性好，不与岩石以及地层液发生物理、化学反应。）配伍性好，不与岩石以及地层液发生物理、化学反应。（6 6）低残渣，低的水不溶解物质，以免降低地层）低残渣，低的水不溶解物质，以免降低地层K K。（7 7）货源广，便于配制，价钱便宜。）货源广，便于配制，价钱便宜。（二）压裂液的类型（二）压裂液的类型 国内外压裂液的发展非常迅速。已经形成了水基、油国内外压裂液的发展非常迅速。已经形成了水基、油基、乳状、泡沫、酸基和醇基共六大类，以水基和油基为多。基、乳状、泡沫、酸基和醇基共六大类，以水基和油基为多。 一）一） 水基压裂液是以

53、水作为溶剂或分散介质配制而成的水基压裂液是以水作为溶剂或分散介质配制而成的。（1 1）稠化水压裂液）稠化水压裂液，是一种线型高分子聚合物的水溶液。，是一种线型高分子聚合物的水溶液。 特别：粘度比水高，携砂好，滤失小。特别：粘度比水高，携砂好，滤失小。 如：聚丙烯酰胺（如：聚丙烯酰胺（PAMPAM），部分水解聚丙烯酰胺（），部分水解聚丙烯酰胺（PHPPHP），），羟乙基纤维素（羟乙基纤维素（HECHEC）等，浓度）等，浓度0.1-0.4%0.1-0.4%。（2 2）活性水压裂液，）活性水压裂液，用于浅井，可作前置液、洗井液。用于浅井，可作前置液、洗井液。(3)(3)水冻胶压裂液水冻胶压裂液是将线

54、型高分子聚合物水溶液经适当交联是将线型高分子聚合物水溶液经适当交联而成的粘度极高的冻胶。而成的粘度极高的冻胶。 特点：携砂能力强，摩阻比较低。特点：携砂能力强，摩阻比较低。 为了易于排出，一般交联剂与破交剂一起加到压裂液为了易于排出，一般交联剂与破交剂一起加到压裂液中，使之在地层中经过一定时间破胶排出，因而不伤害地中，使之在地层中经过一定时间破胶排出，因而不伤害地层。层。 主要有：豆胶（胡芦巴胶、爪儿胶、槐豆胶、主要有：豆胶（胡芦巴胶、爪儿胶、槐豆胶、 田菁田菁胶、瓜胶等）以及它们的衍生物，田菁胶、瓜胶用得较多，胶、瓜胶等）以及它们的衍生物，田菁胶、瓜胶用得较多，破胶剂为一类是氧化剂另一类是酸

55、和酶。破胶剂为一类是氧化剂另一类是酸和酶。(4)(4)水包油压裂液水包油压裂液 以水作为分散介质的水包油乳状液。以水作为分散介质的水包油乳状液。 特点：摩阻低，在地层吸附后就不破胶，但粘度低。特点：摩阻低，在地层吸附后就不破胶，但粘度低。 二）二） 油基压裂液，以油作为分散介质油基压裂液，以油作为分散介质。稠化油稠化油，高分子溶于油中配成的，具有油溶性，还具有直，高分子溶于油中配成的，具有油溶性，还具有直 链线型或短支链高分子结构，如聚异丁烯、聚苯乙烯等。链线型或短支链高分子结构，如聚异丁烯、聚苯乙烯等。 携砂能力好，摩阻低，不伤害油层。携砂能力好，摩阻低，不伤害油层。凝汽油冻胶凝汽油冻胶，是

56、用凝汽油剂使汽油稠化的压裂液，为脂肪酸，是用凝汽油剂使汽油稠化的压裂液，为脂肪酸铝盐，汽油、煤油、柴油、原油冻胶，粘度高，滤失量低，铝盐，汽油、煤油、柴油、原油冻胶，粘度高，滤失量低，携砂能力强，地层条件下转化为低粘度。携砂能力强，地层条件下转化为低粘度。凝胶原油凝胶原油，原油加少量的脂肪酸皂配成。，原油加少量的脂肪酸皂配成。油包水压裂液油包水压裂液，以水作为分散相，油为分，以水作为分散相，油为分散介质的油包水乳化液，粘度高，携砂好，散介质的油包水乳化液，粘度高，携砂好，滤失小，摩阻小。滤失小，摩阻小。 发展方向：发展方向：酸基压裂液或油包酸液压酸基压裂液或油包酸液压裂液，压裂酸化一体化操作裂

57、液，压裂酸化一体化操作，效果会更好，效果会更好，还有醇基液。还有醇基液。 高温型水基压裂液，高温型水基压裂液，180180以上。以上。3 3、支撑剂、支撑剂支撑裂缝不让其闭合的物质叫支撑剂支撑裂缝不让其闭合的物质叫支撑剂。（1 1）支撑剂的作用）支撑剂的作用在裂缝中沉积排列后支撑裂缝；在裂缝中沉积排列后支撑裂缝；增大孔隙度，提高渗透率，使裂缝具有较高的导流能力。增大孔隙度，提高渗透率，使裂缝具有较高的导流能力。（2 2）支撑剂的类型）支撑剂的类型脆性支撑剂：脆性支撑剂：如石英砂、空心玻璃珠等，适应坚硬地层，特如石英砂、空心玻璃珠等，适应坚硬地层，特点是硬度大，变形很小（普通使用石英砂，易形成层

58、积排列，点是硬度大，变形很小（普通使用石英砂，易形成层积排列，可保证裂缝的流通性）。可保证裂缝的流通性）。韧性支撑剂：韧性支撑剂：如核桃壳、塑料球、铅球、合金球等，前两种如核桃壳、塑料球、铅球、合金球等，前两种具有可塑性，不会被压碎，比较可能形成单层排列，后两种具有可塑性，不会被压碎，比较可能形成单层排列，后两种韧性大、强度大、微形变，含杂少，易形成层积排列。韧性大、强度大、微形变，含杂少，易形成层积排列。（3 3）对支撑剂的性能要求）对支撑剂的性能要求粒径均匀，提高承压能力和粒径均匀，提高承压能力和K K；强度高，不能被压碎；强度高，不能被压碎；圆球度高；圆球度高；含杂少；含杂少；货源广，成

59、本低。货源广，成本低。4 4、压裂工艺、压裂工艺 （一）压裂井选择有以下几个方面：（一）压裂井选择有以下几个方面：（1 1）判断油井低产原因。）判断油井低产原因。通过压力恢复测试或中途测试通过压力恢复测试或中途测试油井低产是由于近井地带被污染所致，可以压裂；油井低产是由于近井地带被污染所致，可以压裂；油井低产是由于地层油井低产是由于地层K K过低所致，可以压裂；过低所致，可以压裂；地层能量枯竭所致，一般说来效果不好。地层能量枯竭所致，一般说来效果不好。（2 2）对于新区所井）对于新区所井 根据地层的油气水含量及地层压力系数值分析判断，根据地层的油气水含量及地层压力系数值分析判断，对低渗透油田（

60、对低渗透油田（K10K10m10m，下隔层，下隔层5m5m，不被，不被压穿。压穿。（5 5）油层厚度）油层厚度1m,1m,50m50m。（9 9）根据邻井情况判断。）根据邻井情况判断。（二）分层压裂简介，主要是采用分层压裂（二）分层压裂简介，主要是采用分层压裂1 1、暂堵剂分层压裂、暂堵剂分层压裂 是将颗粒状堵塞剂或纤维状的堵剂，随同压裂液注入井中，较大的是将颗粒状堵塞剂或纤维状的堵剂，随同压裂液注入井中，较大的堵塞剂在缝口或缝内桥架起来小颗粒充填大颗粒之间，从而将已形成的裂堵塞剂在缝口或缝内桥架起来小颗粒充填大颗粒之间，从而将已形成的裂缝堵住，使该层吸水量下降，井底压力增加，而将其它低渗透层