第5章注水-new.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,采油工程,第五章 注 水,Water Injection,水源、水质及注水系统,Water sources,water quality&injection system,主要内容,(2)注水井吸水能力分析,Analysis of injection capacity,(3)分层注水技术,Separate layer injection,(4)注水指示曲线分析与应用,Analysis and application of Water injection IPR Curve,(5)注水井调剖技术,Profile control,第一节 水源、水质及注水系统,Water source,water quality&injection system,一、水源选择,selection of water source,水源选择要求,：,水量充足、水质稳定。,水源类型,地面水源,地面淡水水源,海水水源,来自河床等冲积层水源,地层水水源,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.,CO、CO,2,3.H,2,S,4.,细菌,1.,无机垢,2.有机垢,二、水质要求,Requirements of water quality,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。,三、,注入水处理技术,Water treatment technology,（1）沉淀,Precipitation,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5-1 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,Filtration,图5-2 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,Bactericidal action,（4）脱氧,Deoxidization,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5-3 真空脱氧示意图,（5）曝晒,Expose to the sun,处理过饱和碳酸盐。,含油污水处理的措施。,污水回注的优点：,Produced water,reinjection,污水中含表面活性物质，能提高洗油能力；,高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率；,污水回注保护了环境，提高了水的利用率。,（6）除油,Oil removal,四、注水系统,Water injection System,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,Water injection plant,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,：,2.配水间,water allocating station,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,Injection well,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,五、注水井投注程序,Beginning injection,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,清除油层内的堵塞物；,在井底附近造成低压带，为注水创造有利条件；,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。,2.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。,4.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。,第二节 注水井吸水能力分析,Analysis of injection capacity,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。,图5-7 注水井指示曲线,吸水指数：,Water,Injectivity,Index,单位注水压差下的日注水量。,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,Factors affecting injection capacity,(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,三、改善吸水能力的措施,Measures to improve,injectivity,(1)加强注水井日常管理,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；,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；,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,CaCO,3,、,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,稀酸活性液不排液法,醋酸缓冲稀酸活性液增注,逆土酸增注法,胶束（活性柴油）逆土酸增注法,(4)粘土防膨,无机盐类,KCl,、NH,4,Cl,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,无机盐和有机物混合的处理剂,第三节 分层注水技术,Separate layer injection,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,分层注水指示曲线：,Water injection IPR of separate layer,注水层段注入压力与注入量的相关曲线,图,5-8 某井分层指示曲线,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：,Injection Profile,一定注入压力下各层段的注入量(吸水量)的分布。,图5-9 载体法测吸水剖面曲线,放射性同位素载体法测吸水剖面的基本原理与测试过程。,(二)投球法分层测试,图5-10 投球测试管柱示意图,(1)测全井指示曲线,(2)测分层指示曲线,(3)资料整理,第层段注水量=投最后一个球后测得的注水量,第层段注水量=(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,有效井口压力：,P,ef,P,pm,P,fr,P,zf,P,v,P,p,真实流压：,P,ewf,P,pm,P,w,P,fr,P,zf,P,v,P,p,表5-3 分层测试成果表,(三)浮子式流量计法,(四)井温测井法,图5-11 各种情况下的井温曲线,图5-12 井温分布曲线,二、分层注水管柱,water Injection string,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5-13 活动配水管柱图,图5-14 偏心配水管柱图(),图5-15 偏心配水管柱图(),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,Analysis and application of Water injection IPR Curve,一、指示曲线的几种形状,图,5-16 几种指示曲线的形状,（1）直线型指示曲线,图,5-17 由指示曲线求吸水指数,递增式,垂直式,油层性质很差，虽然泵压增加了，但注水量没有增加；,仪表不灵或测试有误差；,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,（2）折线型指示曲线,曲拐式,仪器设备有问题，不能应用,上翘式,图,5-16 几种指示曲线的形状,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,折线式,新油层开始吸水或油层产生微小裂缝,注水量很大而配水嘴直径很小，可能产生汽穴现象,图,5-18 嘴后有回压出现汽穴的嘴损曲线,在一定的嘴前压力下，当嘴前与嘴后的压差,P,Pcr,时，注水量,Q,将保持为常数，其值等于,Qcr,。,图,5-21 曲线平行上移、吸水能力不变,图,5-20 曲线左移、斜率变大，,吸水能力下降,图,5-19 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,图,5-22 曲线平行下移、吸水能力不变,(2)注意事项,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；,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,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,合注井：,油、套压平衡；改正注后，套压随油压变化而变化,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,水嘴堵塞,水嘴孔眼刺大,掉水嘴前后指示曲线,底部阀不密封,四、配注准确程度和分配层段注水量检查,1.检查配注准确程度的方法,配注误差为“正”说明未达到注入量，称欠注,配注误差为“负”则说明注入量超过配注量，称超注,2.分配层段注水量,(1)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,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,图,5-27 某井实测层段指示曲线,表5-4 各层段相对注水量,第层段日注水量=23039.9=91.7,m,3,/d,第层段日注水量=23023.1=53.2,m,3,/d,第层段日注水量=23037.0=85.1,m,3,/d,五、嘴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5-28,KGD-110,配水器嘴损曲线,油层无控制（不装水嘴）注水,Q=KP,P=P,t,P,H,P,fr,P,e,P=P,t,P,H,P,fr,油层控制（装上水嘴）注水,Q,d,=KP,d,P,d,=P,t,P,H,P,fr,P,cf,P,e,P,d,=P,t,P,H,P,fr,（一）新投注井水嘴选择方法,用745-5定压单流阀等组成的注水管柱进行投球测试,整理出分层及全井指示曲线,用各层段配注量,Q,d,在分层指示曲线上查得各层的配注压力,P,d,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，在相应的觜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,根据下入管柱投球测试资料整理出各层段的指示曲线,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,P,cf,由嘴损曲线求出水嘴直径,注入量,压力,d,0,d,Q,0,Q,d,P,cf,注意事项,测试资料准确程度要求高，一般要求连续两次以上的测试资料基本相同，调整水嘴才能准确；,要对水井的资料和动态等作经常分析，及时掌握油层变化情况，找出变化原因；,每次调整配水嘴必须检查原水嘴与配水管柱，修正实测资料的准确程度。,第五节 注水井调剖,Profile control,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,(,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,石灰乳,硅酸溶胶,铬冻胶,硫酸,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,沉淀型堵剂,凝胶型堵剂,冻胶型堵剂,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、无串槽和层间串漏现象的注水井。,三、措施效果检查,处理层吸水指数较调剖前下降50%以上；,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；,压降曲线明显变缓。,(完),