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第05章注水

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05 注水
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第五章 注 水(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① 地面水源 地面淡水水源 海水水源② 来自河床等冲积层水源③ 地层水水源④ 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. 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;硫化物含量;含油量;塞、腐蚀、结垢。矿化度。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真空脱氧示意图( 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:① 污水中含表面活性物质,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。( 6)除油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。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间主要设施 : 用来调节、控制和计量各注水井的注水量主要设施 :分类 :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 :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。清除油层内的堵塞物;② 在井底附近造成低压带,为注水创造有利条件;③ 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。把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来,避免油层被污物堵塞影响注水。洗井方式 :一种是 正洗 ,水从油管进井,从油套环形空间返回地面;另一种是 反洗 ,水从油套环形空间进井,从油管返回地面。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。 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/ 5注水井指示曲线吸水指数:单位注水压差下的日注水量。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 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) 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① 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;② 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;③ 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H)3以及泥质等盐酸或土酸处理藻类和细菌甲醛水溶液、盐酸或土酸处理① 稀酸活性液不排液法② 醋酸缓冲 — 稀酸活性液增注③ 逆土酸增注法④ 胶束(活性柴油)逆土酸增注法(4) 粘土防膨无机盐类 : 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入量, m3/M P a )5678920 40 60 80 100第三小层第一小层第二小层图 6 - 8 某井分层指示曲线图 5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载体法测吸水剖面曲线放射性同位素(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投球测试管柱示意图(1) 测全井指示曲线(2) (投球)测分层指示曲线(3) 资料整理第 Ⅰ 层段注水量 =投最后一个球后测得的注水量第 Ⅱ 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 Ⅲ 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 流压表 5分层测试成果表注入压力, M P a 10 9 8 7 6层 段 注入水量, m3/井 7 4 1 6 7 1 6 0 2 5 3 3 4 6 5Ⅰ+Ⅱ 3 9 6 3 5 1 3 1 3 2 7 2 2 3 2Ⅰ 1 2 4 1 1 0 96 83 69Ⅱ 2 7 2 2 4 1 2 1 7 1 8 9 1 6 3Ⅲ 3 4 5 3 2 0 2 8 9 2 6 1 2 3 3(三 ) 流量计法(四 ) 井温测井法图 5各种注水情况下的井温曲线 图 5停注后井温分布曲线二、分层注水管柱油、套管分层注水、 单管分层配水、多管分层注水单管配水器多层段配水方式井中只下一根管柱,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,注入到各层段的地层中。单管分层注水管柱结构按配水器结构分类:固定配水管柱; 活动配水管柱; 偏心配水管柱;图 5活动配水管柱图 图 5偏心配水管柱图 (Ⅰ ) 图 5偏心配水管柱图 (Ⅱ )分层配水管柱设计的主要依据:注水层的注水指示曲线配水嘴的嘴损曲线第四节 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/ - 1 6 几种指示曲线的形状注入压力( M P a )注入量, m3/ - 1 7 由指示曲线求吸水指数注入压力( M P a )21 )(4 )(1 )(5 )(6 )(3 )图 5种指示曲线的形状( 1)直线型指示曲线注 入量, m3/ - 1 6 几种指示曲线的形状注入压力( M P a )注入量, m3/ - 1 7 由指示曲线求吸水指数注入压力( M P a )21 Q 2(2 )(4 )(1 )(5 )(6 )(3 )图 5指示曲线求吸水指数1212递增式( 1)垂直式( 2):① 油层性质很差,虽然泵压增加了,但注水量没有增加;② 仪表不灵或测试有误差;③ 井下管柱有问题,如水嘴堵死等。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( 4): 仪器设备有问题,不能应用上翘式( 5):注 入量, m3/ - 1 6 几种指示曲线的形状注入压力( M P a )注入量, m3/ - 1 7 由指示曲线求吸水指数注入压力( M P a )21 Q 2(2 )(4 )(1 )(5 )(6 )(3 )图 5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( 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/dⅠⅡ图 6- 20 曲线左移,斜率变大,吸水能力下降注入压力( M P a )注入量, m3/- 21 曲线平行上移,吸水能力未变,油层压力升高注入压力( M P a )ⅠⅡ图 5曲线平行上移、 吸水能力不变注入量, m3/dⅠⅡ图 6- 20 曲线左移,斜率变大,吸水能力下降注入压力( M P a )注入量, m3/- 21 曲线平行上移,吸水能力未变,油层压力升高注入压力( M P a )ⅠⅡ图 5曲线左移、斜率变大,吸水能力下降注入量, m3/- 18 嘴后有回压出现汽穴时的嘴损曲线注入压力( M P a )注入量, m3/ - 1 9 曲线右移,斜率变小,吸水能力增强注入压力( M P a )ⅡⅠ△ P c rQ c 1Q Ⅰ2Q Ⅱ1Q Ⅱ2图 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/dⅠⅡ图 6 - 2 2 曲线平行下移,吸水能力未变,油层压力下降注入压力( M P a )图 5曲线平行下移、吸水能力不变(2)注意事项① 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;② 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 .① 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 、套压平衡;改正注后,套压随油压变化而变化 .② 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/dⅡⅠ图 6 - 2 3 水嘴堵塞注入压力( M P a )注入量, m3/ - 2 4 水嘴孔眼被刺大注入压力( M P a )ⅠⅠ'Ⅱ'Ⅲ'水嘴堵塞注入量, m3/dⅡⅠ图 6 - 2 3 水嘴堵塞注入压力( M P a )注入量, m3/ - 2 4 水嘴孔眼被刺大注入压力( M P a )ⅠⅠ'Ⅱ'Ⅲ'水嘴孔眼刺大注入量, m3/dⅠⅡ图 6- 25 掉水嘴前后指示曲线注入压力( M P a )注入量, m3/- 26 底部阀不密封注入压力( M P a )ⅠⅡ掉水嘴前后指示曲线注入量, m3/dⅠⅡ图 6- 25 掉水嘴前后指示曲线注入压力( M P a )注入量, m3/- 26 底部阀不密封注入压力( M P a )ⅠⅡ底部阀不密封四、00 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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 ]ⅡⅢ Ⅰ20 40 60 80 100046810注入压力( M P a )注入量, m3/ - 2 7 某井实测层段指示曲线图 5井实测层段指示曲线层 段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 全井注水量, m 3 /%8 83 9 . 95 12 3 . 18 1 . 53 7 . 02 2 0 . 51 0 0表 5 层段日注水量 =230× 1.7 m3/ 层段日注水量 =230× 3.2 m3/ 层段日注水量 =230× 5.1 m3/损曲线与配水嘴的选择配水嘴尺寸、配水量和通过配水嘴的节流损失三者之间的定量关系曲线嘴损曲线:图 5装水嘴)注水Q=K·Δt+ 装水嘴井底注水压力油层控制(装上水嘴)注水·Δ 水嘴井底注水压力(一)新投注井水嘴选择方法① 用 745整理出分层及全井指示曲线③ 用各层段配注量 d④ 用已确定的井口压力减分层配水压力求各层的井口嘴损, 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(二)带有水嘴井的水嘴调配① 根据下入管柱投球测试资料整理出各层段的指示曲线② 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 根据实际情况确定井口注入压力 求出水嘴损失 由嘴损曲线求出水嘴直径第五节 注水井调剖注水井调剖为了调整注水井的吸水剖面 ,提高注入水的波及系数 ,改善水驱效果 ,向地层中的高渗透层 (区 )注入化学药剂 ,药剂凝固或膨胀后 ,降低油层的渗透率 ,迫使注入水增加对低含水部位的驱油作用的工艺措施。一、调剖方法(1) 单液法向油层注入一种液体,液体进入油层后,依靠自身发生反应,随后变成的物质可封堵高渗透层,降低渗透率,实现堵水。常用堵剂① 石灰乳 ② 硅酸溶胶 ③ 铬冻胶④ 硫酸 ⑤ 水包稠油(二 ) 双液法向油层注入由隔离液隔开的两种可反应(或作用)的液体。当将这两种液体向油层内部推至一定距离后 ,隔离液将变薄至不起隔离作用 ,两种液体就可发生反应(或作用) ,产生封堵地层的物质 ,达到封堵高渗透层的目的。常用堵剂① 沉淀型堵剂 ② 凝胶型堵剂③ 冻胶型堵剂 ④ 胶体分散体型堵剂二、选井条件(1) 位于综合含水高、采出程度较低、剩余油饱和度较高的注水井;(2) 与井组内油井连通情况好的注水井;(3) 吸水和注水状况良好的注水井;(4) 固井质量好、无串槽和层间无串漏现象的注水井。三、措施效果检查① 处理层吸水指数较调剖前下降 50%以上;② 吸水剖面发生明显合理变化,高吸水层降低吸水量,低吸水层增加吸水量 10%以上;③ 压降曲线明显变缓。 (完 )
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