第七章注水

1第七章注水(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2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地下水源③油层采出水(主要水源)各自特点31.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；硫化物含量；含油量；pH值；堵塞、腐蚀、结垢。矿化度。4三、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。常用的聚凝剂反应沉淀池结构示意图硫酸铝，硫酸铁三氯化铁偏铝酸钠5（2）过滤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。三、注入水处理技术6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。真空脱氧示意图三、注入水处理技术7（5）曝晒(提高温度)处理过饱和碳酸盐(高温下不稳定，易产生沉淀)。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）除油三、注入水处理技术8四、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、配水间和注水井。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间主要设施：92.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四、注水系统10五、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。1.排液①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。112.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。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。五、注水井投注程序124.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。五、注水井投注程序13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)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=（正常注水不可能经常关井测静压）14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一、注水井吸水能力实际生产中，为了及时掌握吸水能力变化，采用井口压力15二、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等有关的因素(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16三、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。17(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三、改善吸水能力的措施18(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、盐酸或土酸处理三、改善吸水能力的措施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19(4)粘土防膨（防膨剂）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，施工容易三、改善吸水能力的措施20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/d注入压力(MPa)5678920406080100第三小层第一小层第二小层图6-8某井分层指示曲线某井分层指示曲线21一、分层吸水能力及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：一定注入压力下各层段的注入量(吸水量)的分布。22放射性同位素载体法测吸水剖面的基本原理与测试过程。%100=全井总异常面积小层异常面积相对吸水量一、分层吸水能力及测试方法载体法测吸水剖面曲线23(二)投球法分层测试(1)测全井指示曲线(2)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)一、分层吸水能力及测试方法投球测试管柱示意图24(三)井温测井法各种情况下的井温曲线井温分布曲线一、分层吸水能力及测试方法基线停注注水过程25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图6-16几种指示曲线的形状注入压力(MPa)注入量，m3/d图6-17由指示曲线求吸水指数注入压力(MPa)21P2P1Q1Q2(2)(4)(1)(5)(6)(3)几种指示曲线的形状（1）直线型指示曲线注入量，m3/d图6-16几种指示曲线的形状注入压力(MPa)注入量，m3/d图6-17由指示曲线求吸水指数注入压力(MPa)21P2P1Q1Q2(2)(4)(1)(5)(6)(3)由指示曲线求吸水指数1212PPQQK递增式26注入量，m3/d图6-16几种指示曲线的形状注入压力(MPa)注入量，m3/d图6-17由指示曲线求吸水指数注入压力(MPa)21P2P1Q1Q2(2)(4)(1)(5)(6)(3)几种指示曲线的形状垂直式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。递减式不正常的曲线仪表、设备等有问题（曲线3）（2）折线型指示曲线曲拐式仪器设备有问题，不能应用（曲线4）上翘式仪表、操作、设备、油层性质有关油层条件差、连通性不好或不连通油层（曲线5）折线式新油层开始吸水或油层产生微小裂缝(曲线6)一、指示曲线的几种形状27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(MPa)注入量，m3/d图6-21曲线平行上移，吸水能力未变，油层压力升高注入压力(MPa)ⅠⅡ曲线平行上移、吸水能力不变二、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/dB图6-18嘴后有回压出现汽穴时的嘴损曲线注入压力(MPa)注入量，m3/d图6-19曲线右移，斜率变小，吸水能力增强注入压力(MPa)ⅡⅠ△PcrQcrA嘴后有回压P2P1QⅠ1QⅠ2QⅡ1QⅡ2曲线右移、斜率变小，吸水能力增强注入量，m3/dⅠⅡ图6-22曲线平行下移，吸水能力未变，油层压力下降注入压力(MPa)曲线平行下移、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(MPa)注入量，m3/d图6-21曲线平行上移，吸水能力未变，油层压力升高注入压力(MPa)ⅠⅡ曲线左移、斜率变大，吸水能力下降注水井静压注水井流压日注水量吸水指数-28第五节注水井调剖注水井调剖由于油层的不均质，注入的85%的水都被高渗透层吸收，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。29一、调剖方法(一)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Ca(OH)2②硅酸溶胶（胶凝）③铬冻胶④硫酸(生成CaSO4)⑤水包稠油（乳状液）30(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（胶凝作用）③冻胶型堵剂（交联作用）④胶体分散体型堵剂（泡沫和乳状液）一、调剖方法31二、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。