油田注水课件注水

油田注水课件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最广泛的一项技术措施。主要内容包括：1.水源及水处理；2.分层吸水能力研究；3.注水指示曲线的分析和应用；4.防止吸水能力降低及改善吸水剖面的方法。第五章注水第一节水源及水处理一、水源选择：充足的水量和稳定的水质可供选择水源：江、湖、泉、地层水、海水、污水1.地面淡水：江、河、湖、水库优点：矿化度低，廉价；缺点：江河湖泥沙含量大，湖、水库含氧高，细菌多2.地层水：淡水或盐水：浅层〔淡水〕：水质好，杂质多；深层〔盐水〕：矿化度高，但不含氧3.含油污水：采出水油层产出水，含铁少，矿化度高，含碳酸盐少，硬度小。4.海水：盐水含氧，腐蚀性强，固体颗粒多，一般在海底钻浅经，海底浅层水水质稳定第五章注水第一节水源及水处理二、水质及水处理注入水引起地层伤害的主要原因有两个：1.与储层性质不相配伍的注水水源；

2.不科学的水质处理及注水工艺。二者全都导致地层孔隙堵塞，吸水能力下降，注入压力上升。第五章注水第一节水源及水处理二、水质及水处理1、水质要求对油田注入水，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)对注水设施腐蚀性小；5)当一种水源量缺乏，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。2、水质标准第五章注水第一节水源及水处理二、水质及水处理3、水质推荐指标1)悬浮物固体含量及颗粒直径、腐生菌、硫酸盐复原菌、膜滤系数(MF)值见上表。2)含油量指标，当地层渗透率≤0.1μm2时,含油量≤5.0mg/l；当地层渗透率＞0.1μm2时,含油量≤10.0mg/l；3)总铁含量应小于0.5mg/l；4)溶解氧含量地层水总矿化度＞5000mg/l时溶解氧≤0.05mg/l；总矿化度≤5000mg/l时溶解氧≤0.5mg/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10.0mg/l；7)硫化物(指二价硫)含量应小于等于10.0mg/l。根本原那么：不堵塞空隙，不产生沉淀，没有腐蚀性，具有良好的洗油能力⑴悬浮的机械杂质不超过2mg/l⑵含铁量不超过0.5mg/l⑶没有腐蚀性(H2S和CO2不超过10mg/l,PH=7～8〕⑷含氧量不超过0.5mg/l⑸不含藻类、细菌和其他微生物⑹化学稳定性好，不生成沉淀，不会使地层中的粘土膨胀，不与地层水发生变化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1000ml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1000ml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，假设MF值降低说明水质变差了。第五章注水第一节水源及水处理二、水质及水处理4、水处理措施目的：使注入水到达水质标准内容：包括除去机械杂质、悬浮物、腐蚀性细菌和氧等方法：视水源不同改变方法三、常用水处理措施三、常用水处理措施1、沉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。在水中参加聚(絮、混)凝剂，通过中和外表电性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。三、常用水处理措施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0.1～0.3m/h；快速滤罐可达15m/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：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)。三、常用水处理措施2、过滤三、常用水处理措施3、杀菌地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐复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。三、常用水处理措施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。三、常用水处理措施4、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，但不易到达较高的最终脱氧指标，有时要用化学脱氧来弥补。〔2〕物理法脱氧三、常用水处理措施5、曝晒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。四、水处理工艺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。

2、地下水处理四、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pH＜6.8的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低；2〕接触催化法：(天然锰砂过滤)适用于pH≥6.0，水中含铁不超过30mg/L的地下水，应用较普遍；人工石英砂法利用在石英砂外表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、地下水处理参加〔N2、天然气〕地下水源井锰砂除铁滤罐石英砂滤罐缓冲水罐加药输水泵输出除悬浮物四、水处理工艺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别离，除去浮油及颗粒较大的分散油。2)絮凝别离法：含油污水中油粒小于10μm以下时，自然沉降难以别离。通常油粒带有负电荷，假设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到达油水别离的目的。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〔1〕含油污水处理方法含油污水处理的优点：1)污水中含外表活性物质，能提高洗油能力；2)高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率；3〕污水回注保护了环境提高了水的利用率。〔2〕含油污水处理工艺流程四、水处理工艺海水处理可分为净化及脱氧两大局部。净化局部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三级过滤器。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。脱氧局部主要用真空、气提和化学脱氧。4、海水处理砂滤器硅藻土滤器金属网状筒式三级过滤器五、注水站作用〔1〕注入水增压，泵到各注水井〔2〕满足注水量注水站流程来水进站计量水质处理储水罐泵出注水井井口控制设备作用：悬挂井内管柱；密封油、套环形空间；控制注水和洗井方式；进行井下作业。流量计来水管线储水罐高压泵出水管线配水间注水井压力表注水站主要设施提高水压的高压泵组测水量的流量计从进到出的地面流程注水站规模确实定注水站管辖范围内注水井总日注量日注水量计算公式四、注水井投注程序1.排液〔生产一段时间〕2.洗井：去除井筒内腐蚀物，杂质等物；3.试注：求得油层吸水启动压力和吸水指数；4.转注投注程序注水方式注水要求正注：油管注入反注：套管注入合注：笼统注水分注：分层注水洗井正洗：油管进，环空出反洗：环空进，油管出第五章注水第二节分层注水技术由于油层各层系的非均质性，吸水能力也各不相同，为了解决层间矛盾，需要进行分层注水。分注也是目前油田应用的最为普遍的一种控制抽油井含水的工艺措施。一、分层注水管柱分层注水工艺方法油套分层注水多管分层注水单管分层注水

地面工艺流程组成：油套分注嘴子套、控制放压水嘴套、同位素投放口等。油套分注嘴子套是地面配水的关键部件，用于安装大小适宜的配水水嘴，以控制油套同时按配注要求注水。高压油套分注工艺技术高压油套分注工艺技术油层1油层2水力锚Y341封隔器节流器底部球座坐封球座适用于压力小于35MPa注水井井下工艺管柱适用于压力大于等于35MPa注水井油层1油层2卡瓦Y221封隔器多功能滑套底部球座油层1油层21.下管柱2.磁定位校深3.反洗井合格4.投球5.打压验管柱密封(8-10MPa)6.继续打压坐封(18-20MPa)7.打掉滑套，注水通道翻开8.正打压25MPa，观察套管溢流量变化9、上提油管，解封起钻坐Y341工艺管柱适用于压力小于35MPa注水井1.下管柱2.校深合格3.投球4.打压验管柱密封性(8-10MPa)5.继续打压〔20-25MPa〕打掉滑套，连通油套环空。6.座井口反洗井合格7.上提管柱适当高度8.右旋1/4圈9.下放管柱，加压〔8-12t〕坐封封隔器10、正打压25MPa，观察套管溢流量变化11、上提油管，解封起钻油层1油层2高压油套分注工艺技术坐Y221工艺管柱适用于压力大于等于35MPa注水井1.下管柱2.校深合格3.投球4.打压验管柱密封性(8-10MPa)5.继续打压〔20-25MPa〕打掉滑套，连通油套环空。6.座井口反洗井合格7.上提管柱适当高度8.右旋1/4圈9.下放管柱，加压〔8-12t〕坐封封隔器10、正打压25MPa，观察套管溢流量变化11、上提油管，解封起钻油层1油层2高压油套分注工艺技术坐Y221工艺管柱适用于压力大于等于35MPa注水井管柱结构二级二段高压分注工艺水力锚Y341封隔器衡流堵塞器底部球座坐封解封根本原理与Y341型油套分注管柱类似，不同点在于：加压至18-20MPa时，同时坐封两级封隔器，连通油套环空，实现分层注水。二级二段高压分注工艺技术保护层注水层Y341工艺管柱结构及原理水力锚封隔器导流器球座高压顶封注下段工艺技术保护层注水层座封高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。座封保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。座封保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。座封保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。座封保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱1、正打压2MPa，水力锚撑开。2、增压至15MPa，坐封封隔器。3、投杆翻开导流器，实现油套连通。座封保护层注水层注水高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱保护层注水层反洗高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱保护层注水层高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱解封保护层注水层解封高压顶封注下段工艺技术Y341工艺管柱工作原理：参见Y221油套分注管柱局部。可对封隔器以下层段进行注水，到达保护上段套管目的。高压油套分注工艺技术高压顶封注下段工艺技术Y221工艺管柱油层1油层2卡瓦Y221封隔器多功能滑套底部球座Y111-114封隔器结构上接头胶筒下接头承压接头隔环内有中心管、销钉、坐封剪钉等。工作原理封隔器下入设计位置时，上提管柱一定高度，然后下放管柱，由于管柱支撑到井底或套管内壁，局部油管重量压缩封隔器密封件，使密封件径向张开，到达密封油套环形空间的目的。起封隔器时，上提管柱，封隔器即可恢复原状，便可起出。上接头作用是连接上部工具或管柱密封胶筒作用是在管柱或工具的重量下，直径变大密封油套环空支撑卡瓦卡牢在套管的内避上，支撑上部管柱完成坐封扶正器作用是扶正封隔器和带动滑环销钉上下运动，实现坐封轨迹中心管作用是滑环销钉上下运动的轨道和液体流通的通道下接头作用是连接下部管柱或工具Y211-114封隔器结构工作原理封隔器下井时，轨道销钉处于短轨道的上死点，下至设计位置时，上提管柱一定高度再慢慢下放管柱，这时，轨道销钉沿着短轨道自动滑入长轨道内，同时，锥体插入扶正卡瓦中，使卡瓦张开与套管接触并卡在套管内壁上，油管继续下放，油管局部重量压在封隔器密封件上，使之胀大，密封油套环形空间。上接头胶筒本体下接头内有胶囊锁紧、洗井活塞、坐封活塞、解封锁块等1、Y341-114封隔器结构工作原理封下到设计位置后，装井口，从油管加液压15Mpa以上，使反洗井活塞下行关闭洗井通道，同时，坐封活塞上行压缩胶筒，利用坐封锁紧，使胶筒始终处于工作状态，实现分层注水。洗井时，自套管加液压，启开洗井活塞，实现反洗井，解封时，上提管柱，卸下油管挂，接3-5m油管短接，下放管柱，使解封锁块失去支撑，从而解封。S112901270S213001320S313301260配水器1265K344封1272配水器1295配水器1325K344封1302撞击筒1335底球1345人工井底1400二级三段偏心配水管柱配水器配水器偏心配水器固定式配水器活动式配水器665-2配水器PY114-52745-4745-5403、404……401、402、结构上接头下接头工作筒出液孔内有堵塞器、中心管等2、工作原理注水时，高压液体流经放在工作筒偏孔中堵塞器的水嘴而流向工作筒的出液孔注入地层。实现配注水量的目的。改变配注水量时，利用打捞工具将堵塞器捞出，更换水嘴即可。固定配水管柱井中只下一根管柱，利用封隔器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控制水量，注入到各层段地层中。单管分层配水管柱结构按配水器结构分类单管分层配水方式活动配水管柱偏心配水管柱不便调水量多级分注广泛使用二、分层吸水能力研究为了研究分层注水能力，需要研究各层吸水能力，以便确定合理的注水强度。研究分层注水能力，常采用以下几个方式：〔1〕注水井指示曲线表示注水井在稳定流动条件下，注水压力与注水量的关系曲线。在分层注水情况下，各小层指示曲线表示各层注水压力与注水量之间的关系。注入压力注入量〔2〕吸水指数〔类似于采油指数〕表示单位压差下的日注水量，m3/d.kPa反映了地层吸水能力的好坏。正常生产时：比吸水指数：单位有效厚度地层吸水指数。〔3〕视吸水指数表示井口压力与日注水量的比值m3/d.kPa〔4〕相对吸水量指在同一注入压力下，某小井吸水量占全井吸水量的百分数。三、吸水剖面的测定目前我国研究分层吸水能力的主要方法有两类：放射性同位素法和投球测试法。吸水剖面：在任一注入压力下，沿井筒射开层段各小层吸水量确实定。〔一〕放射性同位素测吸水剖面的方法。1.原理：将吸附有放射性同位素的固相载体参加水中，调配成带有放射性的活化悬浮液注入井中，由于固相载体的颗粒直径稍大于地层孔隙半径，因而吸附在岩层外表，然后利用放射性仪器沿井筒测定射开层位的放射性强度，可以确定分层的吸水能力。2.吸水剖面解释——确定吸水层及相对吸水量〔1〕与自然伽马曲线比照，曲线重合。〔2〕与自然伽马曲线比照，曲线不重合。泥岩段和不吸水井段〔未射开〕吸水层位〔3〕相对吸水量计算各层同位素异常面积与各层吸水量成正比用异常面积来计算分层相对吸水量。〔二〕投球测试法测分层指示曲线。〔1〕测全井指示曲线井下各注水层段全部吸水时，注入压力与全井吸水量间的关系曲线。一般测4～5个测试点，各测试点的压力相差5～10MPa。〔二〕投球测试法测分层指示曲线。〔2〕测分层指示曲线第一层段注水量投第3个球后测得的注水量第二层段注水量投第2个球后测得的注水量减去投第3个球后测得的注水量第三层段注水量投第1个球后测得的注水量减去投第2个球后测得的注水量〔三〕井温法确定吸水层位。第五章注水第三节注水指示曲线的分析和应用按实测井口压力绘制的指示曲线，不仅反映了地层情况，而且也反映了井下配水器的工作状况，所以通过对注水指示曲线的分析，可以对地层和井下工具进行分析和判断。一、指示曲线的几种形状注入量Q

注入压力P1.直线型注入量Q

注入压力P2.折线型〔1〕地层堵死或仪器失灵〔2〕速敏反响〔1〕裂缝性油藏〔2〕注入压力大于破裂压力二、用注水指示曲线分析油层吸水能力的变化1、典型曲线分析〔一〕指示曲线右移，斜率变小注入压力注入量说明地层吸水能力增强二、用注水指示曲线分析油层吸水能力的变化1、典型曲线分析〔二〕指示曲线左移，斜率变大说明地层吸水能力下降，吸水指数变小注入压力注入量二、用注水指示曲线分析油层吸水能力的变化1、典型曲线分析〔三〕指示曲线平行上移，斜率不变说明注水层吸水能力未变〔吸水指数未变〕但地层压力上升了注入压力注入量二、用注水指示曲线分析油层吸水能力的变化1、典型曲线分析〔四〕指示曲线平行下移，斜率不变说明注水层吸水能力未变〔吸水指数未变〕但地层压力下降了注入压力注入量2、本卷须知用井下有效注入压力，消除管柱影响；井下工具工况对指示曲线也会有影响。三、井下配水工具状况分析1.封隔器失效主要表现为：油套压平衡，注水量上升〔高渗层吸水量增加〕注水压力不变〔下降〕，注水量上升三、井下配水工具状况分析2.配水器堵塞、刺大、掉落注入压力注入量水嘴堵塞注入压力注入量水嘴孔眼被刺大注入压力注入量水嘴掉落三、井下配水工具状况分析3.底部阀不密封注入压力注入量四、配水嘴的选择分层注水是由分层注水管柱实现的分层定量注水〔配水〕是由水嘴直径和个数确定的。分层注水实质井口压力相同的情况下，利用配水嘴节流损失的大小对各层注水量进行控制。图表法〔水嘴确定方法〕〔1〕指示曲线；〔2〕根据配注量确定注入压力〔嘴后压力〕〔3〕由嘴损曲线确定水嘴直径和个数一、注水井吸水能力下降的原因⑴与注水井井下作业及注水井管理操作有关；⑵与水质有关；⑶组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀；⑷注水井地层压力上升。堵塞物质：硫化亚铁，氢氧化铁，碳酸钙，