油田分层注水技术讲座

第一部分油田注水开发概述第二部分注水井分层注水、分层调剖和分层增注第三部分注水井的试注与投注第四部分分层注水工具及管柱第五部分分层配水技术第六部分注水水质及防膨技术油田分层注水技术讲座2020/12/81油田注水开发概述一、不注水开发油田思路二、注水开发油田的思路2020/12/82油田为什么要注水开发？注水开发油田是前苏联二十世纪三十年代实施的一种开发模式，以美国为代表的西方国家一般不搞注水开发。这是两种油田开发思路。油田注水开发概述2020/12/831.是枯竭式的畧夺式的开采，也就是单靠地层的原始能量（地层压力）进行一次采油。这种方式只能采出地质储量的5%－15%，大部分可采储量残留在地下，造成资源浪费。2.西方国家认为，注水开发成本太高。要增加水源工程、水处理工程、分注分采工程、加热脱水工程、污水回注工程等，这就带来了一系列油田生产难度，使原油生产成本不断升高。--不注水开发油田思路--油田注水开发概述2020/12/84一、不注水开发油田思路二、注水开发油田的思路油田注水开发概述2020/12/851.注水是对油田开发能量的补充油田投入生产以后，油田地层能量（地层压力）随之下降，为使地层压力保持在饱和压力附近，为保持油井的旺盛生产能力，需要注水补充地层能量。若不及时补充能量，靠原始地层弹性能量，溶解气能量、边底水能量、气顶能量以及重力能量等进行一次采油，待地层压力降到饱和压力以下时候，溶解在原油中的天然气就从原油中析出来，使原油的粘度急剧增加，流动性变差，使85%的原油留在了油层，大大地降低了采收率。注水开发油田思路油田注水开发概述2020/12/862.注水开发也是有效利用水驱油的作用，长时间注水后，岩石孔隙表面的原油不断被水带走，致使岩石呈白色，说明注水起到了有效的驱油作用。3.从能量平衡出发，采油工程也需要补充能量。有边水底水的油藏，在自喷开采阶段，随含水上升，井筒内液柱密度不断增大，流压上升，要保持一定的生产压差，就必须提高地层的压力，所以靠注水提高压力是经济有效的。当油井停喷后常使用人工举升的办法，降低生产流压，放大生产压差，使产液量不断得到提升，以此保持原油产量的稳定。注水开发油田思路油田注水开发概述2020/12/87总结油田注水开发概述由于注水开发能补充地层能量，使油井保持旺盛的生产能力，使采收率可以提高10%－25%，加之注聚的三次采油工艺，最终采收率可以达到50%－65%，比依靠自然能量一次开采的采收率提高45%－55%。因此我国和俄罗斯等国家的油田，95%都采用注水方式开发。我国现有采油井约18万口，注水井6万口，但由于油田陆续进入三高开发阶段，细分注水工艺的实施迫在眉睫。另外不少公司在美国，加拿大买断了一批枯竭油田，通过注水补充能量，单井产量可达到3－10t/d，取得了可观的经济效益。非洲的乍得和苏丹等国家的油田，一开始就搞注水开发方案，这充分说明注水开发油田模式已被人们认可。2020/12/88第一部分油田注水开发概述第二部分注水井分层注水、分层调剖和分层增注第三部分注水井的试注与投注第四部分分层注水工具及管柱第五部分分层配水技术第六部分注水水质及防膨技术油田分层注水技术讲座2020/12/89一、概要二、剖面三、三大矛盾注水井分层注水、分层调剖和分层增注2020/12/810注水井分层注水、分层调剖和分层增注本部分主要解决为什么对注水井实施分层分注、分层调剖、分层增注的问题。对于注水井实施分注、调剖、增注都是为了改善注水井的吸水剖面，解决注水后，油田出现的三大矛盾，即：层间、层内及平面，以此达到以下几个目的。控制各层水线的推进速度控制受效油井的含水上升速度提高油层的存水率改善水井的吸水剖面和出油剖面概要2020/12/811一、概要二、剖面三、三大矛盾注水井分层注水、分层调剖和分层增注2020/12/812注水井分层注水、分层调剖和分层增注剖面—在一口注水井中，同时在井口注水压力下，对多个油层注水，由于各油层的物性不同，因此各油层的吸水量也不同。这就构成了注水井的吸水剖面。注水井吸水剖面图注水井的吸水剖面2020/12/813注水井分层注水、分层调剖和分层增注剖面—采油井的出油剖面（也叫产液剖面）在一口油井中，同时合采多个油层，由于各层的油层物性不同（即渗透率不同，油层压力不同，含油饱和度不同，水推进的速度不同等）因此储油层的采油采液强度不同，含水高低也不同。这就构成了油井的出油或产液剖面。采油井产液剖面图2020/12/814一、概要二、剖面三、三大矛盾注水井分层注水、分层调剖和分层增注2020/12/815注水井分层注水、分层调剖和分层增注三大矛盾—层与层之间由于渗透率差异达几百上千倍，注水后，各层受效时间、地层压力、产油速度、含水率都不一样。层间矛盾2020/12/816注水井分层注水、分层调剖和分层增注三大矛盾—平面矛盾一口注水井要对应两口以上的油井注水，由于沉积相的影响，各油井受效情况差异很大。2020/12/817注水井分层注水、分层调剖和分层增注三大矛盾—层内矛盾在同一油层内，由于油层的非均匀质存在，影响该层的注水采收率。大厚油层层内矛盾岩性变压的层内矛盾2020/12/818这三大矛盾，使所有注水开发的油田都是躲不过绕不开的问题。因此，地质家和工程师都在忙此事。解决这三大矛盾的关键是：就如何改善出油剖面和调整吸水剖面，以达到稳产、增产、提高采收率的目的。因此在注水井中，对各油层要进行分层定量注水，即分层注水；对完不成配注的个别层要进行分层改造（压裂或酸化）；对特高渗透层除实行分层配注手段外，还要进行单独注调剖剂，限制水的推进进度，同时达到提高存水率和扩大波及体积的目的。为解决三大矛盾，也要同时在油井上采取分层堵水、分层压裂、分层酸化、分层采油等技术措施。注水井分层注水、分层调剖和分层增注三大矛盾2020/12/819第一部分油田注水开发概述第二部分注水井分层注水、分层调剖和分层增注第三部分注水井的试注与投注第四部分分层注水工具及管柱第五部分分层配水技术第六部分注水水质及防膨技术油田分层注水技术讲座2020/12/820注水井的试注与投注一、排液二、洗井三、试注2020/12/821排液排液的目的一是排出钻井、完井过程中对地层伤害和堵塞物；二是使井底的油层附近造成低压区，为注水创造条件。排液要求一是排液强度以不伤害油层孔隙结构为原则，含砂≦0.2%；二是排液体积，一般排液界限为2倍井筒容积再加上10倍的地层伤害体积，计算公式：注水井的试注与投注2πVHRVHR式中——伤害体积，m3；——地层有效厚度，m；——伤害半径，m；（0.5m－1.5m）——地层孔隙度，%；2020/12/822注水井的试注与投注一、排液二、洗井三、试注2020/12/823洗井注水井的试注与投注1、首先下入带有筛管和套管刮腊器的洗井管柱，边下边用密度1－1.18的盐水反冲洗井内的死油和污垢，并落实人工井底。2、起出井内管柱，按地质方案要求下入分层测试管柱，并座好井口。（后面介绍分层测试管柱）3、洗井，用泵站供给的高压合格水进行反洗井，洗井排量由小到大，即15m3/h、20m3/h、30m3/h，三个排量都要到达水质进出口一致为洗井合格。2020/12/824(１)分层启动压力测试重要性①能真实认识各层吸水能力②可以确定最高注水压力界限③为管柱合理配置(锚定)提供依据④减少大量的后期调配工作量⑤为注水系统地面建设提供设计依据分层测试管柱多年来，跨层系开发、合注、笼统措施，使分层监测不到位，搅乱了层系之间的压力系统；地质分析困难，认识不清，控制层分开后，反而不吸水；带来分层很大的盲目性,造成后期返工、反复调配工作量大。注水井的试注与投注2020/12/825(２)管柱结构封隔器定泄压阀阀座筛管丝堵注水井的试注与投注分层测试管柱2020/12/826(３)工作原理管柱到位后首先打压使封隔器坐封，然后继续打压将最下面一级定压阀打掉，其余定压阀均处于密封状态，实现最下一个层段资料的录取，待最下一级资料录取完毕后，从井口投球实现上一层段资料的录取，依次类推逐步实现上部各层段资料的录取。注水井的试注与投注分层测试管柱2020/12/8272049.62062.3S3中1，5号层1.4/1S3上4，1号层3.1/1S3上4，4号层5.5/12042.12043.52019.82025.32007.52010.6Y341-114封隔器2047Y341-114封隔器2030Y341-114封隔器2047筛管2062丝堵2065定压阀阀座S3中1，6-10号层9.3/5S3中2，11-13号层4.5/32020/12/8282049.62062.3S3中1，5号层1.4/1S3上4，1号层3.1/1S3上4，4号层5.5/12042.12043.52019.82025.32007.52010.6Y341-114封隔器2047Y341-114封隔器2030Y341-114封隔器2047筛管2062丝堵2065阀座定压阀S3中1，6-10号层9.3/5S3中2，11-13号层4.5/32020/12/829阀座定压阀2049.62062.32042.12043.52019.82025.32007.52010.6S3中1，5号层1.4/1S3上4，1号层3.1/1S3上4，4号层5.5/1S3中1，6-10号层9.3/5S3中2，11-13号层4.5/3Y341-114封隔器2047Y341-114封隔器2030Y341-114封隔器2047筛管2062丝堵20652020/12/830阀座定压阀2049.62062.32042.12043.52019.82025.32007.52010.6S3中1，5号层1.4/1S3上4，1号层3.1/1S3上4，4号层5.5/1S3中1，6-10号层9.3/5S3中2，11-13号层4.5/3Y341-114封隔器2047Y341-114封隔器2030Y341-114封隔器2047筛管2062丝堵20652020/12/831现场试验情况XH5-114测试录取的分层启动压力资料序号注水层位测试层段厚度/层数启动压力(MPa)1S3上412007.5-2010.63.1/122.252S3上442019.8-2025.85.5/112.73S3中152042.1-2043.51.4/118.684S3中16.7.8.9.10S3中211.12.132049.6-2084.213.8/816.79注水井的试注与投注分层测试管柱2020/12/8329.4115.7813.3838.14103.9758.5680.6427.5321.3313.86125.7075.1743.5216.9623.3623.5432.4247.4654.9571.46051015202530350102030405060708090100110120130注水量注水压力S3上4的1号小层S3中1的6.7.8.9.10小层S3中1的5号小层S3上4的4号小层12.716.718.622.25XH5-114井分层启动压力测试结果层间启动压力相差最高9.55MPa注水井的试注与投注分层测试管柱2020/12/833油层数据测试日期：2002.9.11，测试方法：同位素注水压力：19.5MPa，日注85方序号解释层号层位射孔井段厚度/层数相对吸水绝对吸水11S3上42007.5-2010.63.1/15.5%4.724S3上42019.8-2025.35.5/159.0%50.135S3中12042.1-2043.51.4/18.0%6.846S3中12049.6-2051.01.4/120.8%17.757S3中12051.3-2055.34.0/168S3中12056.2-2057.61.4/16.7%5.7启动22.25MPa启动12.7MPa启动18.68MPa启动16.79MPa启动16.79MPaＸＨ５-１