注水井工况诊断技术研究

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注水井工况诊断技术研究

一、油田注水概述及国内发展现状二、注水井系统分析三、单层注水工况诊断四、多层注水工况诊断老爷庙作业区注水井工况诊断技术研究一、油田注水概述及国内发展现状老爷庙作业区1.概述一个油田在进行开发时，为了保护油田较长开发周期和原油产量的稳定，基本上都要采用保持地层压力开采的方法。为了提高油田的采收率，世界上很多国家都在研究如何用人工的办法保持地层压力，向油层补充能量，使之达到多出油、出好油的目的。目前比较成熟的措施有注水、注气及注蒸汽等。油田注水是采油生产中最重要的工作之一，在油田的开发中具有极其重要的意义。

从1954年开始在玉门油田首先采用注水以来，国内的各大主要油田先后都进行了油田注水开发，以使油田长期稳定高产。20世纪60年代大庆采用早期注水、分层开采获得成功以后，相继在东部渤海湾盆地、大港、胜利、辽河、中原等地区有大批新油田投入注水开发。近几年来我国注水开发油田方面进行大量的科技攻关和研究试验，比较全面地掌握了陆相油田地质特征、油水渗流机理和规律，形成了配套的工艺技术，积累了丰富的实践经验。现在我国注水开发油田的技术水平已处于世界油田开发的先进行列。２.国内发展现状老爷庙作业区

１.理论模型

注水井注水系统包括地面水平管流、井筒垂直管流、管柱嘴流以及注入水在地层中的渗流四个阶段。二、注水井系统分析

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注入水从配水间到注水井井口之间的流动属于地面水平管流。在此部分中，由于是单相水流，因此，压力损失主要是沿程摩阻损失。

注入水从井口通过油管或套管到达井底，属于地下垂直管流。在此部分中，能量损失包括沿程压力损失和静液柱压力损失，但静液柱压力损失是负的。因此，注水井井底流压等于井口压力加上静液柱重量减去沿程摩阻损失。数学表达式如下老爷庙作业区

２.地面水平管流

３.井筒垂直管流

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4.管柱嘴流

为了加强中低渗透层注水，控制高渗透层的注水量，防止注入水单层突进，提出了分层配注方法。该方法是根据各油层需要的注水量安装不同直径的配水嘴，利用配水嘴的节流作用，实现分层定量注水。

注入水通过配水嘴的压力损失可用下式表示:

式中——流量系数，取值为0.82。５.注人水在地层中的渗流

注入水在油层中的渗流规律可用达西定律来描述，其计算式为：老爷庙作业区

三、单层注水工况诊断１.TPR曲线的绘制

所谓TPR曲线即井底压力与注水量Q的关系曲线。由前面的注水井系统分析中的垂直管流可知井底压力的计算公式为：经变形得：

２.IPR曲线的绘制

IPR曲线是井底部分参数得出的有效注水压力与日注水量Q之间的关系曲线。由前面一节的注水井系统分析中的注入水在油层中的渗流可知，注入水在油层中的渗流规律可用达西定律来描述，其计算公式为经变形得：老爷庙作业区３.允许压差-注水量关系曲线的绘制

IPR曲线和TPR曲线的交点即为裸眼井或无伤害完成井的协调点，其对应的注水量称为理想协调注水量（）。当注水量小于协调注水量时，注水量Q每一个值都相应地有一个两曲线之间的压差，此压差称为完井允许压差。在所绘的IPR和TPR图中，求出一系列的注水量，，…（）所对应的允许压差值（，，…）。用这些数据，即可作出允许压差-注水量关系曲线。

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4.标准射孔完井压降曲线的绘制为确定流体通过炮眼所造成的压降与注水量的关系，我们将炮眼转

角，然后把它看成是小井眼，并作如下假定：

1.小井眼周围没有污染带；

2.小井眼周围压实带渗透率取地层渗透率10%（正压射孔）或40%（负压射孔）；

3.压实带厚度为1/2英寸（1.27cm）；

4.小井眼处于一个无限的油藏中，即在压实带边缘，保持不变。

在上述的假定下，流体通过射孔孔眼所造成的压差与注水量Q的关系式定出老爷庙作业区

在孔密n一定的条件下，假定一组注水量，用上式就可得出相应的一组压降。将所得值在允许压差-注水量关系曲线同一坐标图上作图，即可得出射孔压降曲线。允许压降-注水量关系曲线与射孔压降曲线的交点所对应的注水量，即此射孔条件下的协调注水量。5.求每一孔密条件下的注水量（射孔工况诊断）作出上述曲线后，即可对注水井进行分析。例如某注水井实际注水量于，孔密为10孔/m，作出该井上述曲线（上图）可作如下分析：

老爷庙作业区老爷庙作业区1.由图可知，该井理想注水量为，该注水量是注水井为裸眼无地层伤害条件下的注水井的最大协调注水量。2.该井孔密度为10孔/m时，协调注水量为，而实际注水量为（仅相当于孔密度为5孔/m炮眼未射开地层或是遭堵塞，假如该井所有炮眼都是有效的，则使该井注水量降低的原因可归纳为：射孔完井造成的地层伤害（如孔径、孔深等尺寸造成的伤害和射孔压实带造成的伤害）。3.该井孔密为10孔/m时，协调注水量为，而实际注水量为，相当于孔密度为15孔/m是的协调注水量，从图3可以看出，明显大于，这说明该井欲提高注水效率，一是增加孔密或提高炮眼的有效率，二是消除地层污染。

四多层注水工况诊断将注水井看成一个系统，该系统从井口到油层中部为止。包括井筒的管流、过水嘴的嘴流以及注入水在油层中的渗流，见图

老爷庙作业区多层注水指示曲线

⑴注水井指示曲线多层注水指示曲线是注水层段注入压力与注入量的相关曲线。指示曲线的形状取决于油层条件和井下配水工具的工作状况。因此，同一层段在不同时间里的指示曲线的变化，反映了油层吸水能力的变化及井下工具的工作情况。

⑵吸水指数

吸水指数表示单位注水压差的日注水量，单位为

吸水指数的大小表示油层吸水能力的好坏。正常生产时，不可能经常关井测注水井静压，所以采用测指示曲线的办法取得在不同流压下的注水量。一般用下式计算吸水指数：即每层的吸水指数

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根据吸水指数和及即可画出分层注水指示曲线，如下图2.多层注水量的确定

根据多层注水指示曲线（如上图），可得一直线表达式子：

上式经变形得老爷庙作业区

注水井注入地层的总水量：3.井底压力和有效注水压力的确定

前面已经推算过井底压力和有效注水压力的计算公式，多层注水井底压力和有效注水压力的计算也跟单层注水一样，即上式说明：由于多层注水层段之间距离相对井深而言是很小的，在加上沿程摩阻系数也是非常小的，所以层段之间的沿程压力损失可忽律不计。老爷庙作业区4.射孔压差及未损水嘴的压差的确定

⑴射孔压差计算前面一章我们已经介绍过：即⑵计算未损（正常的）水嘴的压差5.水嘴工况诊断

注水井的多层注水的实质是在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段的注水量进行控制，达到多层定量注水的目的。是通过老爷庙作业区配水嘴来实现的，因此，多层定量注水时配水嘴工况诊断是非常重要的。⑴实际水嘴压差

式中——注入水打开配水器节流阀时所产生的压力损失，根据配套使用的475-8型封隔器的要求，为0.5-07MPa.

⑵水嘴工况诊断：本论文判断水嘴工况的方法是由理想注水（即射孔所有炮眼都是有效的、地层未受伤害、地层没有污染）时，注入水通过水嘴所产生的实际水嘴压差与未损水嘴的压差来判断。根据上式对水