注水技术基础培训

注水技术基础培训主要内容前言一、注水基础知识二、（转）合注井的工艺设计三、分注的目的与意义四、分注原理五、高压分注技术六、特殊井分注技术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，当时，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。油田注水开发概述前言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1.是枯竭式的掠夺式的开采，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1.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2.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小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。一、注水基础知识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、水质及注水系统；2.注水井吸水能力分析；3.分层注水技术；4.注水指示曲线的分析和应用；水井油井（一）、注水工艺外排环境进一步处理水源井采出液油水分离油水水质净化除油、除悬浮物水质稳定防腐、防垢、杀菌注水站（二）、水质及注水系统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.CO23.H2S4.细菌1.无机垢2.有机垢1、水质要求注水引起的油层损害主要类型：堵塞、腐蚀、结垢。水质要求主要根据油藏孔隙结构和渗透性分级、流体物理化学性质以及水源水型有关。注入层平均空气渗透率，×10-3μm2＜100100～600＞600标准分级A1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指标悬浮固体含量，mg/l1.02.03.03.04.05.05.07.010.0悬浮物颗粒直径中值，μm1.01.52.02.02.53.03.03.54.0含油量，mg/l5.06.08.08.010.015.015.02030平均腐蚀率，mm/a0.076点腐蚀A1、B1、C1级：试片各面都无点腐蚀A2、B2、C2级：试片有轻微点腐蚀A3、B3、C3级：试片有明显点腐蚀SRB菌，个/ml010250102501025铁细菌，个/ml103104105腐生菌，个/ml1031041052、推荐水质主要指标3、注入水处理技术目的：使注入水达到水质标准内容：包括除去机械杂质、悬浮物、腐蚀性细菌和氧等方法：水源不同，水处理工艺不同（1）、沉淀悬浮的固体颗粒借自身的重力而沉淀下来。（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。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（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（三）、注水地面系统水源泵站水处理站注水站配水间注水井1、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的确定注水站管辖范围内注水井总日注量2、配水间设施调节、控制和计量注水井的注水量作用分水器、注水和旁通备用管线、压力表和流量计3、注水井注水井井口和注水管线连接方式井下系统悬挂井内管柱；密封油、套环形空间；控制注水和洗井方式；进行井下作业。（四）、注水井投注程序投注程序1.排液（生产一段时间）2.洗井：清除井筒内腐蚀物，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1、注水井指示曲线（五）、注水井吸水能力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。（1）、指示曲线的几种形状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。注入量Q注入压力Pa.直线型b、折线型指示曲线曲线1：直线递增式，反映了地层的吸水规律。曲线2：垂直式，曲线出现在油层渗透性极差的情况，或测试故障或水嘴堵死。曲线3：递减式，是一种不正常的曲线。曲线4：曲折式，反映仪器设备有问题。曲线5：上翘式，与仪表、操作、设备、油层性质有关。曲线6：折线式，表示有新油层在注水压力较高时开始吸水，或地层产生微小裂缝。(2)、用指示曲线分析油层吸水能力的变化指示曲线右移，斜率变小：吸水指数变大，地层吸水能力变好。指数曲线左移，斜率变大：吸水指数变小，地层吸水能力变差。指示曲线平行上移，斜率不变：吸水能力未变，地层压力升高。指示曲线平行下移，斜率不变：吸水能力未变，而是地层压力下降所致。2、吸水指数吸水指数指注水井在单位井底压差下的日注水量，单位用m3/MPa.d。静压流压日注水量注水压差日注水量吸水指数压差相应两种工作制度下流量两种工作制度下日注水吸水指数吸水指数表示注水井单井或单层的吸水能力。3、视吸水指数视吸水指数指日注水量与井口注入压力之比，单位用m3/MPa.d。井口压力日注水量视吸水指数（六）、影响吸水能力的因素铁的沉淀：2eF3)(OHFe2)(OHFe2O5.33.3PH处于胶体质点状态PH接近于6～6.5时，处于胶凝状态7.8PH呈棉絮状的胶体物5.4~4PH以后的氢氧化铁，注入地层后将发生明显的堵塞作用，从而降低吸水能力。22232)(4OOHHCOFe238)(4COOHFe铁菌碳酸盐沉淀：2322COOHCO32HCO222428HCOSOCaOHSHCaCO2233硫酸盐还原菌细菌堵塞：细菌自身及产物堵塞（七）、改善吸水能力的措施（七）、改善吸水能力的措施（七）、改善吸水能力的措施(八）、分层吸水能力及测试方法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。对于多层注水井，相对吸水量指在相同条件下某小层的吸水量与全井吸水量之比。%100全井吸水量小层吸水量相对吸水量相对吸水量表示了各小层的相对吸水能力。分层指示曲线1、放射性同位素载体法测吸水剖面2、投球法分层测试3、浮子流量计测试4、井温曲线测试二、（转）合注井的工艺设计1、（转）合注井的洗井及油层保护洗井：80℃+0.4%活性水洗井水量控制在井筒体积的2-2.5倍油层保护：入井液全部使用活性水（or油井产出水）注水前先注防膨剂防膨剂类型：有机类、无机类注水引起的地层伤害类型伤害类型原因后果水敏注入水引起粘土膨胀缩小渗流通道、堵塞孔喉速敏注水强度过大或操作不平衡内部微粒运移、堵塞渗流通道悬浮物堵塞注入水含有过量的机械杂质、油污、细菌及系统的腐蚀产物运移、沉淀、堵塞孔喉结垢注入水与地层流体不配伍产生的无机垢和有机垢损害设备，堵塞渗流通道腐蚀由于水质控制不当而引起，腐蚀方式有电化学腐蚀和细菌腐蚀两种加剧腐蚀、为细菌提供生长繁殖场所，堵塞渗流通道2、合注井的管柱设计根据口袋大小确定管脚口袋大于20m口袋小于20mΦ89mm喇叭口油层下界5-10mΦ105mm喇叭口油层上界5-10m三、分注的目的与意义我国大部分油田都时非均质多油层砂岩油藏，各类油层在层间、平面和层内有很大差异性，通过分不同的开发层系，每口井仍有几十或十几个小层进行开采。各层之间的渗透率存在较大差异，这些差异对注水开发效果有很大影响。分层注水就是在同一口注水井中，利用封隔器将多油层分隔为若干层段，通过调整井下配水嘴的节流损失，以此调节不同渗透率油层吸水量的差异。三大矛盾注水井分层注水剖面—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注水井分层注水剖面—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。采油井产液剖面图注水井分层注水三大矛盾—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。层间矛盾注水井分层注水三大矛盾—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。注水井分层注水三大矛盾—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。注水井分层注水三大矛盾四、分注原理（一）分注基本原理根据地质需要进行层系划分后，利用封隔器将各层分隔开，并在相同的井口压力的情况下，利用配水嘴节流损失的大小对各个层段的注水量进行控制，达到分层定量配水的目的。(二）配套工具原理1、封隔器套管封隔器是在井筒中把不同的油层、水层分隔开并承受一定压差的井下工具。其满足采油工艺要求。