第九章注水與油水井措施

1、第九章第九章 注水與油水井措施注水與油水井措施第一節(jié)第一節(jié) 水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng)水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng)一、水源選擇及水質(zhì)要求一、水源選擇及水質(zhì)要求1、水源選擇、水源選擇：油田注入水的選擇考慮的兩個(gè)方面：油田注入水的選擇考慮的兩個(gè)方面：（1）是否有足夠的）是否有足夠的水量水量，保證全年能達(dá)到油田設(shè)計(jì)所要求，保證全年能達(dá)到油田設(shè)計(jì)所要求的最大注入量；的最大注入量；（2）水質(zhì)是否）水質(zhì)是否穩(wěn)定穩(wěn)定，滿(mǎn)足注入水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)或處理工藝簡(jiǎn)便。，滿(mǎn)足注入水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)或處理工藝簡(jiǎn)便。 以上兩點(diǎn)不能同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，一般選擇水量充足的水源、以上兩點(diǎn)不能同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，一般選擇水量充足的水源、水質(zhì)可處理，我國(guó)最缺水國(guó)。通常的注水水

2、源有：水質(zhì)可處理，我國(guó)最缺水國(guó)。通常的注水水源有：地面水源地面水源淡水。江、河、湖、泉的地面水，已廣泛應(yīng)用于注水。這淡水。江、河、湖、泉的地面水，已廣泛應(yīng)用于注水。這種水的水源受限，常隨季節(jié)變化，且含氧高，攜帶各種懸浮物和微生種水的水源受限，常隨季節(jié)變化，且含氧高，攜帶各種懸浮物和微生物，不同季節(jié)的水質(zhì)也變化大，給水質(zhì)處理帶來(lái)麻煩。物，不同季節(jié)的水質(zhì)也變化大，給水質(zhì)處理帶來(lái)麻煩。來(lái)自河床等沖積層水源來(lái)自河床等沖積層水源淡水。通過(guò)打一些淺井到?jīng)_積層的頂部而得淡水。通過(guò)打一些淺井到?jīng)_積層的頂部而得到的水質(zhì)穩(wěn)定。到的水質(zhì)穩(wěn)定。地層水水源地層水水源淡水或鹽水。是根據(jù)地質(zhì)資料并通過(guò)鉆探而找到的地下淡水或

3、鹽水。是根據(jù)地質(zhì)資料并通過(guò)鉆探而找到的地下水源。水源。海水海水鹽水。淺海和海上油田注水，一般用海水。海水既多又方便，鹽水。淺海和海上油田注水，一般用海水。海水既多又方便，但有高含氧和鹽，懸浮的固體顆粒隨季度變化大等問(wèn)題，通常是在海但有高含氧和鹽，懸浮的固體顆粒隨季度變化大等問(wèn)題，通常是在海底鉆一些淺井，從井中取水以減少水的機(jī)械雜質(zhì)。底鉆一些淺井，從井中取水以減少水的機(jī)械雜質(zhì)。采出水采出水生產(chǎn)污水，是從油井隨原油一起采出的地下水或注入水，它生產(chǎn)污水，是從油井隨原油一起采出的地下水或注入水，它經(jīng)過(guò)油水分離和水質(zhì)處理后再注入油層，經(jīng)過(guò)油水分離和水質(zhì)處理后再注入油層，通常稱(chēng)為污水回注通常稱(chēng)為污水回注。

4、與地層。與地層配伍好，可以減少對(duì)水源需要量，改善污水對(duì)環(huán)境的污染，已被廣泛配伍好，可以減少對(duì)水源需要量，改善污水對(duì)環(huán)境的污染，已被廣泛應(yīng)用。符合時(shí)代要求。應(yīng)用。符合時(shí)代要求。2、水質(zhì)要求、水質(zhì)要求 對(duì)注水水質(zhì)的對(duì)注水水質(zhì)的總要求是總要求是：（1）沒(méi)有腐蝕性，不腐蝕地面和井下的管柱，設(shè)備）腐蝕）沒(méi)有腐蝕性，不腐蝕地面和井下的管柱，設(shè)備）腐蝕地污染水質(zhì)。地污染水質(zhì)。（2）不堵塞油層，不含有機(jī)雜和化學(xué)作用，生成沉淀而堵）不堵塞油層，不含有機(jī)雜和化學(xué)作用，生成沉淀而堵塞地層孔道，降低地層塞地層孔道，降低地層K。 因此，陸上石油行業(yè)制定了注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)，因此，陸上石油行業(yè)制定了注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)，即：即

5、：碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)（碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)（SY/T5329-94），），海海上油田也參照該標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合海上油田的實(shí)際制定了海上油上油田也參照該標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合海上油田的實(shí)際制定了海上油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 一般規(guī)定一般規(guī)定：（1）機(jī)械雜質(zhì)含量：）機(jī)械雜質(zhì)含量：2.0mg/L；（2）鐵含量：）鐵含量：0.5mg/L；（3）不和地層水發(fā)生反應(yīng)生成沉淀；）不和地層水發(fā)生反應(yīng)生成沉淀；（4）不含細(xì)菌（特別是硫酸還原菌、鐵細(xì)菌、腐生菌等）；）不含細(xì)菌（特別是硫酸還原菌、鐵細(xì)菌、腐生菌等）；（5）含氧量：）含氧量：0.01mg/L；（6）不含硫化氫（污水回污時(shí)，硫化物）不含硫化氫（污水

6、回污時(shí)，硫化物2.0mg/L）；）；（7）SO2：10mg/L；（8）PH：7-8；（1）、（）、（2）、（）、（3）是防止地層堵塞的。）是防止地層堵塞的。（5）、（）、（6）、（）、（7）是防止腐蝕的。）是防止腐蝕的。（4）既防腐也防堵塞。）既防腐也防堵塞。二、注入水處理技術(shù)二、注入水處理技術(shù)1、常規(guī)水處理技術(shù)、常規(guī)水處理技術(shù)（1）沉淀）沉淀。機(jī)械雜質(zhì)，首先是通過(guò)沉淀除去。用沉淀池、加絮。機(jī)械雜質(zhì)，首先是通過(guò)沉淀除去。用沉淀池、加絮凝劑，凝劑，Al2(SO4)3,FeSO4H2O，F(xiàn)e2(SO4)3等。等。（2）過(guò)濾）過(guò)濾：來(lái)自沉淀池的水，還含有少量的很細(xì)懸浮物和細(xì)菌，：來(lái)自沉淀池的水，還含

7、有少量的很細(xì)懸浮物和細(xì)菌，通過(guò)過(guò)濾可以除去，一般都要過(guò)濾。通過(guò)過(guò)濾可以除去，一般都要過(guò)濾。（3）殺菌）殺菌：地層水中的藻類(lèi)，鐵細(xì)菌和硫酸還原菌等會(huì)堵塞地：地層水中的藻類(lèi)，鐵細(xì)菌和硫酸還原菌等會(huì)堵塞地層，注入時(shí)必須進(jìn)殺菌處理。層，注入時(shí)必須進(jìn)殺菌處理。一般選用兩種以上殺菌劑，避免一般選用兩種以上殺菌劑，避免產(chǎn)生抗藥性。產(chǎn)生抗藥性。 殺菌劑的種類(lèi)較多殺菌劑的種類(lèi)較多，常用的有氯或其他化合物，如：次氯，常用的有氯或其他化合物，如：次氯酸，次氯酸鹽及氯化鈣等。甲醛既殺菌又防腐。殺菌劑發(fā)展很酸，次氯酸鹽及氯化鈣等。甲醛既殺菌又防腐。殺菌劑發(fā)展很快，如固體長(zhǎng)效殺菌劑等?？?，如固體長(zhǎng)效殺菌劑等。（4）脫氧）

8、脫氧：氧造成系統(tǒng)腐蝕應(yīng)除去。還有（：氧造成系統(tǒng)腐蝕應(yīng)除去。還有（CO2）H2S氣體，氣體，在原理上和脫氧（機(jī)械和化學(xué)法）有相似處。常用的化學(xué)在原理上和脫氧（機(jī)械和化學(xué)法）有相似處。常用的化學(xué)脫氧劑有脫氧劑有亞硫酸鈉亞硫酸鈉（Na2SO3）、）、SO2、聯(lián)氨（、聯(lián)氨（N2H4）等，）等，最常用的是最常用的是Na2SO3，還有逆流氣，脫氧和機(jī)械真空脫氧，還有逆流氣，脫氧和機(jī)械真空脫氧兩種方法，真空脫氧最經(jīng)濟(jì)。兩種方法，真空脫氧最經(jīng)濟(jì)。 2Na2SO3+O22Na2SO4（5）曝曬）曝曬：曝曬處理，可使碳酸鹽沉淀，使水質(zhì)穩(wěn)定，從：曝曬處理，可使碳酸鹽沉淀，使水質(zhì)穩(wěn)定，從而減少注水因碳酸鹽沉淀而堵塞地

9、層。而減少注水因碳酸鹽沉淀而堵塞地層。2、污水處理、污水處理 為節(jié)約水源和保護(hù)環(huán)境，污水回注意義量大。要解為節(jié)約水源和保護(hù)環(huán)境，污水回注意義量大。要解決的問(wèn)題有：決的問(wèn)題有：（1）處理后的污水應(yīng)達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；）處理后的污水應(yīng)達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（2）在設(shè)備和管線中不產(chǎn)生結(jié)垢堵塞，不產(chǎn)生腐蝕；）在設(shè)備和管線中不產(chǎn)生結(jié)垢堵塞，不產(chǎn)生腐蝕；（3）不與地層水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生面沉淀而堵塞地層，含）不與地層水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生面沉淀而堵塞地層，含油污水處理的主要是除去油及懸浮物。油污水處理的主要是除去油及懸浮物。（1）平流隔油池）平流隔油池，油滴在池中聚集上浮，然后用撇油器排除。，油滴在池中聚集上浮，然后

10、用撇油器排除。根據(jù)水溫選擇水在池中停留的時(shí)間和破乳劑的濃度，達(dá)到根據(jù)水溫選擇水在池中停留的時(shí)間和破乳劑的濃度，達(dá)到最佳效果最佳效果50-70，停留，停留1-2hr，破乳劑的發(fā)展也很快，品，破乳劑的發(fā)展也很快，品種也是比較多的。種也是比較多的。 （2）平流式混凝除油池）平流式混凝除油池 加入混凝劑的污水，經(jīng)過(guò)泵打入混凝除油池，池前是加入混凝劑的污水，經(jīng)過(guò)泵打入混凝除油池，池前是反應(yīng)部分，后部為隔油池，停留反應(yīng)部分，后部為隔油池，停留1-2小時(shí)，可以降到小時(shí)，可以降到10mg/L左右。左右。（3）壓力濾灌）壓力濾灌，能過(guò)濾污水中的機(jī)械雜質(zhì)，石英濾料具有破，能過(guò)濾污水中的機(jī)械雜質(zhì)，石英濾料具有破乳作

11、用，可除去二次除油后殘存的小量乳化油。乳作用，可除去二次除油后殘存的小量乳化油。 注水水體改造油田很重視，我國(guó)勝利油田注水水體改造油田很重視，我國(guó)勝利油田700萬(wàn)元工萬(wàn)元工程項(xiàng)目。程項(xiàng)目。 3 3海水處理海水處理 海水處理主要是進(jìn)行海水處理主要是進(jìn)行凈化和脫氧凈化和脫氧。因此，海水處理裝置也。因此，海水處理裝置也主要由凈化及脫氧兩大部分組成。主要由凈化及脫氧兩大部分組成。 (1)(1)凈化部分凈化部分 目前一般采用多級(jí)過(guò)濾凈化處理，依次為：砂濾器、硅藻目前一般采用多級(jí)過(guò)濾凈化處理，依次為：砂濾器、硅藻土濾器、金屬網(wǎng)狀筒式三級(jí)過(guò)濾器。第一級(jí)普遍采用石英砂，土濾器、金屬網(wǎng)狀筒式三級(jí)過(guò)濾器。第一級(jí)普

12、遍采用石英砂，也有采用石榴石、活性炭、無(wú)煙煤、聚苯乙烯發(fā)泡小球作為也有采用石榴石、活性炭、無(wú)煙煤、聚苯乙烯發(fā)泡小球作為 濾料。濾料。 (2)(2)脫氧部分脫氧部分 主要有真空主要有真空( (減壓減壓) )脫氧、氣提脫氧和化學(xué)脫氧三種脫氧類(lèi)脫氧、氣提脫氧和化學(xué)脫氧三種脫氧類(lèi)型及其相關(guān)的設(shè)備。型及其相關(guān)的設(shè)備。三、注水地面系統(tǒng)三、注水地面系統(tǒng) 注水地面系統(tǒng)指從水源到注水井的全套設(shè)備和流程。注水地面系統(tǒng)指從水源到注水井的全套設(shè)備和流程。 包括：包括：水源泵站、水處理站、注水站、配水間和注水井水源泵站、水處理站、注水站、配水間和注水井。 水源水經(jīng)水源泵站送到水處理站（凈化站）進(jìn)行處理，水源水經(jīng)水源泵站

13、送到水處理站（凈化站）進(jìn)行處理，合格后被送到注水站。合格后被送到注水站。1、注水站：、注水站：任務(wù)（工作）：將來(lái)水升壓，滿(mǎn)足注水井的壓力任務(wù)（工作）：將來(lái)水升壓，滿(mǎn)足注水井的壓力要求。應(yīng)設(shè)在注水井的要求。應(yīng)設(shè)在注水井的中心地帶中心地帶。 主要設(shè)施：主要設(shè)施： 高壓泵組（多級(jí)離心泵或柱塞泵）；高壓泵組（多級(jí)離心泵或柱塞泵）； 流量計(jì)和將高壓水向各配水間分配的分水器等；流量計(jì)和將高壓水向各配水間分配的分水器等； 儲(chǔ)存水的儲(chǔ)罐。儲(chǔ)存水的儲(chǔ)罐。2、配水間作用、配水間作用：是將從注水站來(lái)水按注水井的注入量及注入是將從注水站來(lái)水按注水井的注入量及注入壓力分配到各注水井上。壓力分配到各注水井上。 主要設(shè)施：

14、分水器主要設(shè)施：分水器，又分為正常注水和旁通備用兩部，又分為正常注水和旁通備用兩部分，分， 旁通備用部分旁通備用部分：只有正常注水部分進(jìn)行維修又不停泵：只有正常注水部分進(jìn)行維修又不停泵注水或需用大排量洗井時(shí)使用。注水或需用大排量洗井時(shí)使用。3、注水井、注水井: 是水進(jìn)入地層經(jīng)過(guò)的最后裝置，在井口有一套控是水進(jìn)入地層經(jīng)過(guò)的最后裝置，在井口有一套控制設(shè)備，其作用是懸掛井口管柱，密封油、套環(huán)形空間，制設(shè)備，其作用是懸掛井口管柱，密封油、套環(huán)形空間，控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗?？刂谱⑺拖淳绞剑缯?、反注、合注、正洗、反洗。四、注水井投注程序四、注水井投注程序（一）注水井投

15、注程序（一）注水井投注程序，包括排液、洗井、試注，包括排液、洗井、試注1、排液、排液，目的：清除井底周?chē)蛯觾?nèi)的，目的：清除井底周?chē)蛯觾?nèi)的“臟物臟物”和井底地區(qū)造成低壓帶，和井底地區(qū)造成低壓帶，為注水創(chuàng)造條件，并得出部分彈性油量，減少損失。為注水創(chuàng)造條件，并得出部分彈性油量，減少損失。2、洗井：、洗井：是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來(lái)，避免油層被污染是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來(lái)，避免油層被污染物堵塞，影響注水。物堵塞，影響注水。3、試注：、試注：是確定地層注水能力的大小，根據(jù)要求注入量選定注入壓力，是確定地層注水能力的大小，根據(jù)要求注入量選定注入壓力，即油層吸水啟動(dòng)壓力和吸水

16、指數(shù)，以便根據(jù)注水量選定注入壓力。因即油層吸水啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)，以便根據(jù)注水量選定注入壓力。因此，要進(jìn)行水井測(cè)試，求出注入壓力和地層吸入能力。效果好（與鄰此，要進(jìn)行水井測(cè)試，求出注入壓力和地層吸入能力。效果好（與鄰井進(jìn)行比較），即可進(jìn)行轉(zhuǎn)注。如果效果不好，要進(jìn)行調(diào)整，或采用井進(jìn)行比較），即可進(jìn)行轉(zhuǎn)注。如果效果不好，要進(jìn)行調(diào)整，或采用酸化、壓裂等措施提高注入能力（或吸水能力）。酸化、壓裂等措施提高注入能力（或吸水能力）。4、轉(zhuǎn)注、轉(zhuǎn)注 注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全取準(zhǔn)試注的資料并給出注水注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全取準(zhǔn)試注的資料并給出注水指示曲線，再經(jīng)過(guò)配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。指示曲線

17、，再經(jīng)過(guò)配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。第二節(jié)第二節(jié) 注水井吸水能力及分析注水井吸水能力及分析一、注水井吸水能力一、注水井吸水能力 注水井吸水能力的大小，主要采用下面的幾個(gè)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)：注水井吸水能力的大小，主要采用下面的幾個(gè)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)：1、注水井指示曲線、注水井指示曲線：是表示在穩(wěn)定流動(dòng)情況下，注入壓力與是表示在穩(wěn)定流動(dòng)情況下，注入壓力與日注水量之間的關(guān)系曲線日注水量之間的關(guān)系曲線，如圖，如圖11-1。 分層注水時(shí)，用水層指示曲線表示各小層注入壓力（經(jīng)分層注水時(shí)，用水層指示曲線表示各小層注入壓力（經(jīng)過(guò)水嘴后的壓力與小層注水量之間的關(guān)系曲線。正常情況下過(guò)水嘴后的壓力與小層注水量之間的關(guān)系曲線。正常情況下

18、為直線關(guān)系。為直線關(guān)系。 PMPa注水量 m3/d02、吸水指數(shù)、吸水指數(shù)：它表示在單位壓差下的日注入水量它表示在單位壓差下的日注入水量，m3/（d.MPa) 即：吸水指數(shù)即：吸水指數(shù)= = 其大小，表示這個(gè)地層吸水能力的好壞或強(qiáng)弱。正常生產(chǎn)時(shí)，其大小，表示這個(gè)地層吸水能力的好壞或強(qiáng)弱。正常生產(chǎn)時(shí)，如果不能測(cè)得井靜壓（因不能停注）時(shí)，可采用指示曲線，取如果不能測(cè)得井靜壓（因不能停注）時(shí)，可采用指示曲線，取得在不同流壓下的注水量，用下式計(jì)算：得在不同流壓下的注水量，用下式計(jì)算： 吸水指數(shù)吸水指數(shù)= ， 即指示曲線的斜率的倒數(shù)為地層吸水指數(shù)。即指示曲線的斜率的倒數(shù)為地層吸水指數(shù)。 注水壓差日注水量

19、注水井靜壓注水井流壓日注水量壓之差相應(yīng)兩種工作制度下流水量之差兩種工作制度下的日注 為進(jìn)行有效對(duì)比，常采用為進(jìn)行有效對(duì)比，常采用“吸水指數(shù)吸水指數(shù)”或或“每米吸每米吸水指數(shù)水指數(shù)”為指標(biāo)。即地層的吸水指數(shù)除以地層的有效厚度為指標(biāo)。即地層的吸水指數(shù)除以地層的有效厚度所得到的數(shù)值。所得到的數(shù)值。3、視吸水指數(shù)視吸水指數(shù)=日注水量日注水量/井口壓力，在日常管理中使用，井口壓力，在日常管理中使用，用油管注水時(shí)取套壓，用套管注水時(shí)取油管壓力用油管注水時(shí)取套壓，用套管注水時(shí)取油管壓力。4、相對(duì)吸水量相對(duì)吸水量= 100%即同一注入壓力下某一小層吸水量占全井注水量的百分?jǐn)?shù)。即同一注入壓力下某一小層吸水量占全

20、井注水量的百分?jǐn)?shù)。全井吸水量小層吸水量二、地層吸水能力分析二、地層吸水能力分析1、指示曲線的幾種形狀、指示曲線的幾種形狀 （1）直線型指示曲線）直線型指示曲線，圖，圖1-2中第一種指示曲線，它反映了油層吸水中第一種指示曲線，它反映了油層吸水量與注入壓力成正比，在直線上任取兩點(diǎn)（圖量與注入壓力成正比，在直線上任取兩點(diǎn)（圖11-3），由相應(yīng)的注入壓），由相應(yīng)的注入壓力力P1、P2，注入量，注入量Q1、Q2計(jì)算出油層的吸水指數(shù)計(jì)算出油層的吸水指數(shù)K，單位，單位m3/(d.Mpa) 可以看出，吸水指數(shù)可以看出，吸水指數(shù)K就是直線斜率的倒數(shù)。圖中的就是直線斜率的倒數(shù)。圖中的第二種為垂直指第二種為垂直指示

21、曲線示曲線，這種情況出現(xiàn)在油層滲透率很差的情況下。，這種情況出現(xiàn)在油層滲透率很差的情況下。1212PPQQK(1)(2)(3)(4)注入量 /(m3.d-1)/MPa注入壓力圖圖1-2/MPa注入壓力p2p1Q1 Q212注入量 /(m3.d-1)圖圖11-3（2）折線型指示曲線）折線型指示曲線 圖中圖中第三種為上翹式第三種為上翹式，除了與儀表、操作、設(shè)備有，除了與儀表、操作、設(shè)備有關(guān)外，還與油層性質(zhì)有關(guān)。即油層條件差，連通性不好或關(guān)外，還與油層性質(zhì)有關(guān)。即油層條件差，連通性不好或不連通的不連通的“死胡同死胡同”油層。油層。 圖中圖中第四種為折線式第四種為折線式，表示在注入壓力較高時(shí)，開(kāi)始，表

22、示在注入壓力較高時(shí)，開(kāi)始吸水，或是當(dāng)注入壓力增加到一定程度后，油層產(chǎn)生微小吸水，或是當(dāng)注入壓力增加到一定程度后，油層產(chǎn)生微小裂縫。裂縫。2、用指示曲線分析油層吸水能力的變化、用指示曲線分析油層吸水能力的變化 正確的指示曲線反映了油層吸水規(guī)律和吸水能力，正確的指示曲線反映了油層吸水規(guī)律和吸水能力，因此對(duì)不同時(shí)間內(nèi)所測(cè)得的指示曲線進(jìn)行分析，就可以了因此對(duì)不同時(shí)間內(nèi)所測(cè)得的指示曲線進(jìn)行分析，就可以了解油層吸水能力的變化。解油層吸水能力的變化。（1）指示曲線右移，斜率變小）指示曲線右移，斜率變小，如圖，如圖11-4，說(shuō)明油層吸水能，說(shuō)明油層吸水能力增強(qiáng)，吸水指數(shù)變大。力增強(qiáng)，吸水指數(shù)變大。 曲線曲線為

23、先測(cè)，曲線為先測(cè)，曲線為過(guò)一段時(shí)間后所測(cè)。為過(guò)一段時(shí)間后所測(cè)。（2）指示曲線左移，斜率變大）指示曲線左移，斜率變大，如圖，如圖11-5，則油層吸水能力，則油層吸水能力下降，吸水指數(shù)變小。下降，吸水指數(shù)變小。 教材上的圖標(biāo)錯(cuò)了。教材上的圖標(biāo)錯(cuò)了。（3）指示曲線平行上移，）指示曲線平行上移，斜率未變，說(shuō)明吸水指數(shù)未變，斜率未變，說(shuō)明吸水指數(shù)未變，只是油層的注入壓力升高了，也是變差了。只是油層的注入壓力升高了，也是變差了。（4）指示曲線平行下移）指示曲線平行下移，斜率未變，吸水指數(shù)未變，但注，斜率未變，吸水指數(shù)未變，但注入壓力降低了，有所改善。入壓力降低了，有所改善。2 1三、檢查配注準(zhǔn)確程度和分配

24、層段注水量三、檢查配注準(zhǔn)確程度和分配層段注水量1、檢查配注準(zhǔn)確程度的方法、檢查配注準(zhǔn)確程度的方法通常用配注誤差來(lái)表示配注準(zhǔn)確程度，通常用配注誤差來(lái)表示配注準(zhǔn)確程度，其定義為：其定義為：配注誤差配注誤差= 100%零，未達(dá)到配注量，稱(chēng)欠注；零，未達(dá)到配注量，稱(chēng)欠注；零，注入量超過(guò)配注量，稱(chēng)超注。零，注入量超過(guò)配注量，稱(chēng)超注。其值在一定范圍內(nèi)為合格，否則為不合格。其值在一定范圍內(nèi)為合格，否則為不合格。在計(jì)算出各層段是否合格之后，進(jìn)一步根據(jù)合格層段計(jì)算出全井的總合格在計(jì)算出各層段是否合格之后，進(jìn)一步根據(jù)合格層段計(jì)算出全井的總合格率，即：率，即： 全井層段合格率全井層段合格率= 100%2、分配層段注

25、水量、分配層段注水量正常時(shí)，一般只測(cè)得全井的注水量，有方法不講了。正常時(shí)，一般只測(cè)得全井的注水量，有方法不講了。設(shè)計(jì)配注量實(shí)際注水量設(shè)計(jì)配注量注水層段數(shù)合格層段四、影響吸水能力的因素及恢復(fù)措施四、影響吸水能力的因素及恢復(fù)措施1、吸水能力降低的原因、吸水能力降低的原因（1）與注水井井下作業(yè)有關(guān)的因素：）與注水井井下作業(yè)有關(guān)的因素：因鉆井液性能不當(dāng)，以及固井、射孔因鉆井液性能不當(dāng)，以及固井、射孔等，使之侵入地層，造成堵塞，酸化措施不當(dāng)引起的堵塞等；等，使之侵入地層，造成堵塞，酸化措施不當(dāng)引起的堵塞等；（2）與水質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的因素：）與水質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的因素：注入水質(zhì)不符合要求，造成設(shè)備腐蝕，引起注入水質(zhì)

26、不符合要求，造成設(shè)備腐蝕，引起地層堵塞，細(xì)菌、機(jī)雜等超標(biāo)引起堵塞。地層堵塞，細(xì)菌、機(jī)雜等超標(biāo)引起堵塞。（3）地層的粘土礦物水化膨脹）地層的粘土礦物水化膨脹，注入水引起膨脹。，注入水引起膨脹。（4）地層壓力升高了）地層壓力升高了，而引起注入壓力升高屬正常情況。，而引起注入壓力升高屬正常情況。2、措施、措施（1）加強(qiáng)水質(zhì)的分析）加強(qiáng)水質(zhì)的分析 a、雜質(zhì)；、雜質(zhì)；b、化學(xué)測(cè)定分析（配伍性）；、化學(xué)測(cè)定分析（配伍性）；c、細(xì)菌；、細(xì)菌；d、粘土膨脹試驗(yàn)后加、粘土膨脹試驗(yàn)后加入防膨劑。入防膨劑。（2）加強(qiáng)管理，確保水質(zhì)，嚴(yán)格操作程序）加強(qiáng)管理，確保水質(zhì)，嚴(yán)格操作程序（3）采取措施，改善設(shè)備，精濾，加入化

27、學(xué)劑殺菌，加入防膨劑等。）采取措施，改善設(shè)備，精濾，加入化學(xué)劑殺菌，加入防膨劑等。 最后是酸化、最后是酸化、 壓裂解堵。壓裂解堵。第三節(jié)第三節(jié) 分層注水技術(shù)分層注水技術(shù) 由于油層的非均質(zhì)性，各層的吸水能力互相有差異，主要是由于油層的由于油層的非均質(zhì)性，各層的吸水能力互相有差異，主要是由于油層的K、原油粘度和油層壓力引起的，因此要區(qū)別對(duì)得，應(yīng)對(duì)不同性質(zhì)的層段采取、原油粘度和油層壓力引起的，因此要區(qū)別對(duì)得，應(yīng)對(duì)不同性質(zhì)的層段采取不同的注水方式，才能提高注水效率。不同的注水方式，才能提高注水效率。 一、分層吸水能力的測(cè)試方法一、分層吸水能力的測(cè)試方法 主要有兩類(lèi)：主要有兩類(lèi)：一類(lèi)一類(lèi)是測(cè)定注水井的吸

28、水剖面，用各層的相對(duì)吸水量表示是測(cè)定注水井的吸水剖面，用各層的相對(duì)吸水量表示分層吸水能力的大小。分層吸水能力的大小。 相對(duì)吸水量相對(duì)吸水量= 100% 即同一注入壓力下某一小層吸水量占全井注水量的百分?jǐn)?shù)。即同一注入壓力下某一小層吸水量占全井注水量的百分?jǐn)?shù)。 另一類(lèi)另一類(lèi)是在注水過(guò)程中直接進(jìn)行分層測(cè)試，并整理分層指示曲線，求出分是在注水過(guò)程中直接進(jìn)行分層測(cè)試，并整理分層指示曲線，求出分層的吸水指數(shù)進(jìn)行分析。層的吸水指數(shù)進(jìn)行分析。全井吸水量小層吸水量1、確定注水井吸水剖面的方法、確定注水井吸水剖面的方法 吸水剖面吸水剖面就是在一定的壓力下，井筒各射開(kāi)層吸收注就是在一定的壓力下，井筒各射開(kāi)層吸收注入

29、水量的多少（即分層的吸水量）入水量的多少（即分層的吸水量）。 測(cè)定：測(cè)定：它可以通過(guò)它可以通過(guò)放射同位素載體法放射同位素載體法、點(diǎn)測(cè)流量計(jì)法點(diǎn)測(cè)流量計(jì)法、井溫測(cè)井法和連續(xù)流量計(jì)法來(lái)井溫測(cè)井法和連續(xù)流量計(jì)法來(lái)測(cè)定，圖測(cè)定，圖11-12給出了測(cè)得給出了測(cè)得的吸水剖面。的吸水剖面。2、注水井分層測(cè)試方法、注水井分層測(cè)試方法（直接進(jìn)行分層測(cè)試，繪出分層指（直接進(jìn)行分層測(cè)試，繪出分層指示曲線，求得分層的吸水指數(shù)）。示曲線，求得分層的吸水指數(shù)）。 方法有兩種，即：方法有兩種，即：(1)投球測(cè)試方法投球測(cè)試方法，使用投產(chǎn)測(cè)試管柱圖，使用投產(chǎn)測(cè)試管柱圖1-131）測(cè)全氣指示曲線，改變壓力，測(cè)流量。）測(cè)全氣指示

30、曲線，改變壓力，測(cè)流量。4-5個(gè)壓力個(gè)壓力2）測(cè)分層指示曲線。）測(cè)分層指示曲線。a、先投入小球入井，到最低，、先投入小球入井，到最低，封住第封住第層，測(cè)上面各層的壓層，測(cè)上面各層的壓力與流量（四、五層）個(gè)；力與流量（四、五層）個(gè)；b、再投入第二個(gè)球，自下而上、再投入第二個(gè)球，自下而上封住第封住第層，同樣進(jìn)行測(cè)試，依次類(lèi)推。層，同樣進(jìn)行測(cè)試，依次類(lèi)推。3）資料整理：求流量與壓力）資料整理：求流量與壓力流量流量層層=流量流量全井全井-流量流量第一投第一投流量流量層層=流量流量第一投第一投-流量流量第二投第二投流量流量層層=流量流量第二投第二投P有效有效=P實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)-P管損管損-P嘴損嘴損-P凡爾凡

31、爾繪曲線圖繪曲線圖1.油管油管2.封隔器封隔器3.配水器配水器4.球座球座5.底部閥底部閥（2）用井下浮子流量計(jì)進(jìn)行分層流量測(cè)試）用井下浮子流量計(jì)進(jìn)行分層流量測(cè)試 在使用偏心配水器分層注水的注水井，其用井下流量計(jì)在使用偏心配水器分層注水的注水井，其用井下流量計(jì)和測(cè)試封隔器相配合進(jìn)行的。和測(cè)試封隔器相配合進(jìn)行的。 二、分層注水管柱二、分層注水管柱 分層注水的工藝方法比較多，分層注水的工藝方法比較多，油套管分層注水，單管分油套管分層注水，單管分層注水，多管分層注水層注水，多管分層注水等。等。 單分層注水用的較多，井下只下一根管柱，利用封隔器單分層注水用的較多，井下只下一根管柱，利用封隔器將整個(gè)注水

32、井段封隔成幾個(gè)互不相通的層段，每個(gè)層段都裝將整個(gè)注水井段封隔成幾個(gè)互不相通的層段，每個(gè)層段都裝有配水器。注入水從油管入井，由每個(gè)層段配水器上的水嘴有配水器。注入水從油管入井，由每個(gè)層段配水器上的水嘴控制水量，注入到各層中。單管分層注水管柱，按配水器結(jié)控制水量，注入到各層中。單管分層注水管柱，按配水器結(jié)構(gòu)可分為如下三種：構(gòu)可分為如下三種：1、固定式配水管柱、固定式配水管柱：由固定式配水器、水力壓差式封隔器、：由固定式配水器、水力壓差式封隔器、測(cè)試定位接箍和底部循環(huán)凡爾等油管、套管組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試定位接箍和底部循環(huán)凡爾等油管、套管組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配注層位可任意多級(jí)。配注層位可任意多級(jí)。2、活動(dòng)

33、式配水管柱、活動(dòng)式配水管柱 分別使用橋式配水器或空心配水器、封隔器，底部循環(huán)分別使用橋式配水器或空心配水器、封隔器，底部循環(huán)凡爾等組成，可配注凡爾等組成，可配注3-4層。層。3、偏心配水管柱、偏心配水管柱，與活動(dòng)式相比，只用偏心配水器代替了橋，與活動(dòng)式相比，只用偏心配水器代替了橋式配水器。式配水器。 優(yōu)點(diǎn)：配水層數(shù)可以不受限制，合格率高，但復(fù)雜，目?jī)?yōu)點(diǎn)：配水層數(shù)可以不受限制，合格率高，但復(fù)雜，目前用的較多。前用的較多。注水井分層配水的原則與方法注水井分層配水的原則與方法 實(shí)際注水過(guò)程是復(fù)雜的，由于地層性質(zhì)的不同和實(shí)際實(shí)際注水過(guò)程是復(fù)雜的，由于地層性質(zhì)的不同和實(shí)際注入量與配注量之差異，使各層段注

34、水情況產(chǎn)生不同的變注入量與配注量之差異，使各層段注水情況產(chǎn)生不同的變化。化。 注水層段的性質(zhì)一般可分為三種：注水層段的性質(zhì)一般可分為三種：1、油層在注水井中為、油層在注水井中為高滲透率，在高、中滲透率層，水推高滲透率，在高、中滲透率層，水推進(jìn)快，定為限制層，要控制較低的注水強(qiáng)度。進(jìn)快，定為限制層，要控制較低的注水強(qiáng)度。2、油層在注水井中為低滲透層，水推進(jìn)慢，定為加強(qiáng)層，油層在注水井中為低滲透層，水推進(jìn)慢，定為加強(qiáng)層，需要提高注水強(qiáng)度。需要提高注水強(qiáng)度。3、油層在注水井中為中滲透率層，定為均衡層，注水強(qiáng)度油層在注水井中為中滲透率層，定為均衡層，注水強(qiáng)度保持穩(wěn)定。保持穩(wěn)定。三、注水井調(diào)剖三、注水井

35、調(diào)剖 對(duì)非均質(zhì)地層，吸水剖面很不均勻的井，不能對(duì)非均質(zhì)地層，吸水剖面很不均勻的井，不能分層注水時(shí)，為了提高注入水的波及系數(shù)，改善水分層注水時(shí)，為了提高注入水的波及系數(shù)，改善水驅(qū)油效果，必須對(duì)注水井的剖面進(jìn)行調(diào)整。驅(qū)油效果，必須對(duì)注水井的剖面進(jìn)行調(diào)整。 其方法是其方法是向地層中的高滲透層注入化學(xué)藥劑，向地層中的高滲透層注入化學(xué)藥劑，藥劑凝固或膨脹后，降低油層的滲透率，迫使注入藥劑凝固或膨脹后，降低油層的滲透率，迫使注入水增加對(duì)低含水的低滲透油層部位，這種工藝措施，水增加對(duì)低含水的低滲透油層部位，這種工藝措施，稱(chēng)為注水井調(diào)剖。稱(chēng)為注水井調(diào)剖。1、水井調(diào)剖封堵高滲透層的方法、水井調(diào)剖封堵高滲透層的方

36、法（1）單液法：）單液法：注入一種液體，靠自身反應(yīng)，生成的物質(zhì)可封堵注入一種液體，靠自身反應(yīng)，生成的物質(zhì)可封堵高滲透層，降高滲透層的滲透率，實(shí)現(xiàn)堵水作用。高滲透層，降高滲透層的滲透率，實(shí)現(xiàn)堵水作用。（2）雙液法：）雙液法：是向地層注入由隔離液分開(kāi)的兩種可反應(yīng)的液體是向地層注入由隔離液分開(kāi)的兩種可反應(yīng)的液體，到達(dá)地層一定深度后，兩種液體就可以發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生堵塞物。到達(dá)地層一定深度后，兩種液體就可以發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生堵塞物。由于高由于高K層吸入的多，故封堵主要在高層吸入的多，故封堵主要在高K層發(fā)生，達(dá)到調(diào)剖的目的。層發(fā)生，達(dá)到調(diào)剖的目的。 有：有：沉淀型堵劑，凝膠型堵劑，凍膠型堵劑，學(xué)院的沉淀型堵劑，

37、凝膠型堵劑，凍膠型堵劑，學(xué)院的AD膠。膠。 方法與調(diào)剖劑發(fā)展很快，還有固體顆粒堵劑等。方法與調(diào)剖劑發(fā)展很快，還有固體顆粒堵劑等。2、注水井調(diào)剖選井條件、注水井調(diào)剖選井條件 有四方面要考慮：有四方面要考慮：3、注水井調(diào)剖施工設(shè)計(jì)、注水井調(diào)剖施工設(shè)計(jì) 主要包括：井的有關(guān)資料。之前的作業(yè)史，施工管理主要包括：井的有關(guān)資料。之前的作業(yè)史，施工管理及地面設(shè)備，調(diào)剖劑的組成、性能及配制方法，計(jì)算用量、及地面設(shè)備，調(diào)剖劑的組成、性能及配制方法，計(jì)算用量、施工步驟、注入壓力控制、后續(xù)工作（包括關(guān)井、開(kāi)井后施工步驟、注入壓力控制、后續(xù)工作（包括關(guān)井、開(kāi)井后的施工措施等）。的施工措施等）。效果判斷：效果判斷：處理

38、層吸水指數(shù)較之前下降處理層吸水指數(shù)較之前下降50%以上；以上；剖面明顯改善，低吸水層增加吸水量剖面明顯改善，低吸水層增加吸水量10%以上。以上。壓降曲線明顯變緩。壓降曲線明顯變緩。第四節(jié)第四節(jié) 油水井措施油水井措施 一、水力壓裂技術(shù)一、水力壓裂技術(shù)1 1、水力壓裂的基本原理、水力壓裂的基本原理 它是利用地面高壓泵組（壓裂車(chē)組），將高粘液體以大大超過(guò)油層它是利用地面高壓泵組（壓裂車(chē)組），將高粘液體以大大超過(guò)油層吸收能力的排量注入井中，隨即在井底附近蹩起高壓，此壓力超過(guò)井壁吸收能力的排量注入井中，隨即在井底附近蹩起高壓，此壓力超過(guò)井壁附近的附近的地應(yīng)力地應(yīng)力及及巖石的抗張強(qiáng)度巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，在井

39、底附近地層將形成裂縫。繼續(xù)時(shí)，在井底附近地層將形成裂縫。繼續(xù)將帶有支撐劑的壓裂液注入縫中，使裂縫向前沿伸，支撐劑沿裂縫分布將帶有支撐劑的壓裂液注入縫中，使裂縫向前沿伸，支撐劑沿裂縫分布填充。這樣泵停止后，即可在油層中形成足夠長(zhǎng)度和一定寬及高度的填充。這樣泵停止后，即可在油層中形成足夠長(zhǎng)度和一定寬及高度的填填砂裂縫砂裂縫，具有很高的導(dǎo)流能力，大大降低了油氣流入井內(nèi)或注入水進(jìn)入，具有很高的導(dǎo)流能力，大大降低了油氣流入井內(nèi)或注入水進(jìn)入地層的阻力，從而達(dá)到增產(chǎn)、增注目的。地層的阻力，從而達(dá)到增產(chǎn)、增注目的。 另一方面還改變了井底附近的流體滲流狀態(tài)另一方面還改變了井底附近的流體滲流狀態(tài)。由于。由于有垂直

40、裂縫的存在，油氣向井底的滲流由原來(lái)的徑向流改有垂直裂縫的存在，油氣向井底的滲流由原來(lái)的徑向流改變?yōu)橄葟挠蛯踊旧鲜菃蜗蛄魅肓芽p，再由裂縫單向流入變?yōu)橄葟挠蛯踊旧鲜菃蜗蛄魅肓芽p，再由裂縫單向流入井筒的線性流，消除了徑向節(jié)流損失，降低了能耗，因而井筒的線性流，消除了徑向節(jié)流損失，降低了能耗，因而油氣井產(chǎn)量或注水井的注入量會(huì)大幅提高。壓裂還消除了油氣井產(chǎn)量或注水井的注入量會(huì)大幅提高。壓裂還消除了井壁附近地層的堵塞情況。井壁附近地層的堵塞情況。（1 1）裂縫形成的條件）裂縫形成的條件條件：條件： 根據(jù)破裂理論，要在地層中產(chǎn)生裂縫，根據(jù)破裂理論，要在地層中產(chǎn)生裂縫，外加壓力必須外加壓力必須能克服巖石所

41、承受的應(yīng)力和巖石本身的強(qiáng)度能克服巖石所承受的應(yīng)力和巖石本身的強(qiáng)度。地層的破裂。地層的破裂壓力能使地產(chǎn)生裂縫的最小井底注入壓力，用壓力能使地產(chǎn)生裂縫的最小井底注入壓力，用P PF F表示，表示，把把地層破裂壓力與地層深度之比稱(chēng)為破裂壓力梯度，地層破裂壓力與地層深度之比稱(chēng)為破裂壓力梯度，a a表示，表示，即：即： （MPa/mMPa/m）HPaFa a、巖石所受的地應(yīng)力、巖石所受的地應(yīng)力 一般情況下，地層中的巖石處于應(yīng)力狀態(tài)。拿出某單元體，其上所一般情況下，地層中的巖石處于應(yīng)力狀態(tài)。拿出某單元體，其上所受的應(yīng)力有：垂直向主應(yīng)力受的應(yīng)力有：垂直向主應(yīng)力Z Z和水平主應(yīng)力和水平主應(yīng)力H H（H H又分

42、為兩個(gè)互相垂又分為兩個(gè)互相垂直的應(yīng)力直的應(yīng)力x x 、y y ），如圖：），如圖： 單元體上的垂向主應(yīng)力單元體上的垂向主應(yīng)力Z Z來(lái)自上來(lái)自上覆巖層的重量覆巖層的重量，而，而 Z Z=0.1=0.1r rH HH H為地層深度，米為地層深度，米 r r上覆巖層的平均密度，噸上覆巖層的平均密度，噸/ /米米3 3， 一般取一般取2.32.3這時(shí)，這時(shí)，Z Z=0.23H=0.23H（0.1MPa0.1MPa）實(shí)際上，實(shí)際上，Z Z=(0.23-0.25)H=(0.23-0.25)H（0.1MPa0.1MPa） 由于地層有一定的孔隙壓力（地層由于地層有一定的孔隙壓力（地層壓力），所以上覆巖層的壓力

43、被孔隙介質(zhì)中的流體壓力壓力），所以上覆巖層的壓力被孔隙介質(zhì)中的流體壓力P PS S所支持，故有效所支持，故有效垂向應(yīng)力垂向應(yīng)力Z Z=0.023H-P=0.023H-PS S（MPaMPa）。）。yZxyzx 如果巖石處于彈性狀態(tài)，巖石的有效水平應(yīng)力與有效垂向應(yīng)力的關(guān)如果巖石處于彈性狀態(tài)，巖石的有效水平應(yīng)力與有效垂向應(yīng)力的關(guān)系，可根據(jù)廣義虎克定律求出，即：系，可根據(jù)廣義虎克定律求出，即： 式中：式中： 巖石的泊松比。巖石的泊松比。 側(cè)壓系數(shù)。側(cè)壓系數(shù)。 泊松比：橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對(duì)值之比，是一個(gè)常數(shù)。泊松比：橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對(duì)值之比，是一個(gè)常數(shù)。 實(shí)際油層，由于構(gòu)造的影響，巖石的水平

44、應(yīng)力與垂向應(yīng)力之間的關(guān)實(shí)際油層，由于構(gòu)造的影響，巖石的水平應(yīng)力與垂向應(yīng)力之間的關(guān)系要比上式描述的復(fù)雜的多，巖石力學(xué)專(zhuān)門(mén)研究這些關(guān)系。系要比上式描述的復(fù)雜的多，巖石力學(xué)專(zhuān)門(mén)研究這些關(guān)系。Zx11b b、裂縫的形態(tài)及方位、裂縫的形態(tài)及方位 如果巖石是均質(zhì)的各向同性的材料，巖石破裂時(shí)，裂縫面總是垂如果巖石是均質(zhì)的各向同性的材料，巖石破裂時(shí)，裂縫面總是垂直于最小應(yīng)力軸直于最小應(yīng)力軸。 如果如果Z Zx x=y y裂縫面垂直于裂縫面垂直于Z Z軸，軸，形成水平裂縫（裂縫面與井軸垂直）。形成水平裂縫（裂縫面與井軸垂直）。裂縫尺寸裂縫尺寸系指裂縫的長(zhǎng)度、寬度和高度。系指裂縫的長(zhǎng)度、寬度和高度?？p長(zhǎng)是裂縫從井

45、筒向外延伸的長(zhǎng)度?？p長(zhǎng)是裂縫從井筒向外延伸的長(zhǎng)度?？p寬是指裂縫的兩個(gè)壁面間的距離?？p寬是指裂縫的兩個(gè)壁面間的距離。縫高是指裂縫在井筒（軸）方向擴(kuò)張的高縫高是指裂縫在井筒（軸）方向擴(kuò)張的高度（度（垂直裂縫垂直裂縫）。）。 由于在井壁上的最小周應(yīng)力是在由于在井壁上的最小周應(yīng)力是在00 和和180180 兩個(gè)方向同時(shí)出現(xiàn)，兩個(gè)方向同時(shí)出現(xiàn)，因而形成的垂直因而形成的垂直裂縫總是以井軸為對(duì)稱(chēng)的兩條裂縫總是以井軸為對(duì)稱(chēng)的兩條，其確切的，其確切的方位是由地應(yīng)力的分布確定的。預(yù)測(cè)是很方位是由地應(yīng)力的分布確定的。預(yù)測(cè)是很困難的。困難的。xyzyZx裂縫形成的條件裂縫形成的條件： 要使地層破裂，應(yīng)在井底增加壓力要

46、使地層破裂，應(yīng)在井底增加壓力PP（向井內(nèi)注高壓液（向井內(nèi)注高壓液體），致使在井壁上產(chǎn)生的周向張應(yīng)力體），致使在井壁上產(chǎn)生的周向張應(yīng)力Q Q不但能抵消由于地不但能抵消由于地應(yīng)力所形成的周向應(yīng)力應(yīng)力所形成的周向應(yīng)力Q Q，并且還要大于巖石的抗張強(qiáng)度，并且還要大于巖石的抗張強(qiáng)度t t。 對(duì)于垂直裂縫：對(duì)于垂直裂縫：周向張應(yīng)力周向張應(yīng)力地層水平方向壓力地層水平方向壓力+ +巖石巖石在水平方向上的抗張強(qiáng)度在水平方向上的抗張強(qiáng)度。即：即：Q QZ Z+t tV V P=P P=PF F-P-PS S + +t tV VP PF F破裂時(shí)的井底壓力；破裂時(shí)的井底壓力；P PS S油層壓力；油層壓力； 、 、

47、 xx、y y、z z方向上的有效地應(yīng)力方向上的有效地應(yīng)力=x x-P-PS S，=y y-P-PS S，=z z-P-PS Sxyzz2 2）裂縫的延伸）裂縫的延伸a a、裂縫延伸條件及影響裂縫尺寸的因素、裂縫延伸條件及影響裂縫尺寸的因素 當(dāng)井底壓力由于注入壓裂液而上升達(dá)到裂縫形成條件時(shí)，地層開(kāi)始當(dāng)井底壓力由于注入壓裂液而上升達(dá)到裂縫形成條件時(shí)，地層開(kāi)始破裂，形成裂縫。如果繼續(xù)注入，裂縫將向前延伸、擴(kuò)大。在裂縫延伸破裂，形成裂縫。如果繼續(xù)注入，裂縫將向前延伸、擴(kuò)大。在裂縫延伸過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)壓裂液通過(guò)裂縫向地層的漏失。過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)壓裂液通過(guò)裂縫向地層的漏失。因此，保證裂縫繼續(xù)延因此，保證裂縫

48、繼續(xù)延伸的條件是：伸的條件是： 壓裂液的注入量壓裂液的注入量= =壓裂液濾失量壓裂液濾失量+ +延伸裂縫體積的壓裂液量延伸裂縫體積的壓裂液量 Q Q注注=Q=Q濾濾+Q+Q縫縫 或或 Q Q注注-Q-Q濾濾=Q=Q縫縫 隨著裂縫面積的增加，濾失量不斷增加，當(dāng)漏失量等于注入量時(shí)，隨著裂縫面積的增加，濾失量不斷增加，當(dāng)漏失量等于注入量時(shí)，裂縫便停止延伸。裂縫便停止延伸。 在注入量一定的條件下，濾失愈小，造縫的體積則愈大，反之，則在注入量一定的條件下，濾失愈小，造縫的體積則愈大，反之，則小。小。 而影響濾失量大小的主要因素是壓裂液的粘度和造壁性能。而影響濾失量大小的主要因素是壓裂液的粘度和造壁性能。

49、在壓裂在壓裂液濾失性一定的條件下，注入量愈大，造縫的體積愈大。液濾失性一定的條件下，注入量愈大，造縫的體積愈大。2 2、壓裂液、壓裂液 壓裂液：是油層水力壓裂時(shí)所用液體的總稱(chēng)，按過(guò)程中壓裂液：是油層水力壓裂時(shí)所用液體的總稱(chēng)，按過(guò)程中不同階段的任務(wù)不同分為前置液、攜砂液及頂替液。不同階段的任務(wù)不同分為前置液、攜砂液及頂替液。（1 1）前置液作用：）前置液作用：破裂地層，并造成一定幾何尺寸的裂縫以備破裂地層，并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入裂縫。還可以起一定隔溫作用。還可以加后面的攜砂液進(jìn)入裂縫。還可以起一定隔溫作用。還可以加入細(xì)砂（粒徑入細(xì)砂（粒徑100-140100-140目，砂目

50、，砂10%10%左右），堵塞裂縫，以減少左右），堵塞裂縫，以減少液體的濾失量。液體的濾失量。（2 2）攜砂液作用：）攜砂液作用：用來(lái)從地面將支撐劑（一般是砂子）帶入裂用來(lái)從地面將支撐劑（一般是砂子）帶入裂縫，并攜到裂縫中的預(yù)定位置，還有延伸裂縫的作用。縫，并攜到裂縫中的預(yù)定位置，還有延伸裂縫的作用。（3 3）頂替液：）頂替液：又分為中間頂替液和未尾頂替液。又分為中間頂替液和未尾頂替液。 中間頂替液用來(lái)將攜砂液送到預(yù)定的位置。中間頂替液用來(lái)將攜砂液送到預(yù)定的位置。 注完全部攜砂液后就用未尾頂替液將井中攜砂液全部替入注完全部攜砂液后就用未尾頂替液將井中攜砂液全部替入裂縫中。裂縫中。（一）對(duì)壓裂液性

51、能的要求（一）對(duì)壓裂液性能的要求（1 1）濾失量少，有利于造長(zhǎng)縫、寬縫，加降濾失劑；）濾失量少，有利于造長(zhǎng)縫、寬縫，加降濾失劑；（2 2）攜砂能力強(qiáng)，主要取決于粘度或有足夠的粘度，用凍膠較）攜砂能力強(qiáng)，主要取決于粘度或有足夠的粘度，用凍膠較多；多；（3 3）摩阻低，即流動(dòng)阻力小，使地面馬力更多地用來(lái)造縫，即）摩阻低，即流動(dòng)阻力小，使地面馬力更多地用來(lái)造縫，即有效的造縫馬力大，加減阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。有效的造縫馬力大，加減阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4 4）穩(wěn)定性好，應(yīng)具有熱穩(wěn)定性，不能溫度升高，粘度下降太）穩(wěn)定性好，應(yīng)具有熱穩(wěn)定性，不能溫度升高，粘度下降太快、太低，還有抗剪切穩(wěn)定性，不因流速增加發(fā)生大幅度降快、太低

52、，還有抗剪切穩(wěn)定性，不因流速增加發(fā)生大幅度降低粘度。低粘度。（5 5）配伍性好，不與巖石以及地層液發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)。）配伍性好，不與巖石以及地層液發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)。（6 6）低殘?jiān)偷乃蝗芙馕镔|(zhì)，以免降低地層）低殘?jiān)?，低的水不溶解物質(zhì)，以免降低地層K K。（7 7）貨源廣，便于配制，價(jià)錢(qián)便宜。）貨源廣，便于配制，價(jià)錢(qián)便宜。（二）壓裂液的類(lèi)型（二）壓裂液的類(lèi)型 國(guó)內(nèi)外壓裂液的發(fā)展非常迅速。已經(jīng)形成了水基、油國(guó)內(nèi)外壓裂液的發(fā)展非常迅速。已經(jīng)形成了水基、油基、乳狀、泡沫、酸基和醇基共六大類(lèi)，以水基和油基為多?；?、乳狀、泡沫、酸基和醇基共六大類(lèi)，以水基和油基為多。 一）一） 水基壓裂液是以水作

53、為溶劑或分散介質(zhì)配制而成的水基壓裂液是以水作為溶劑或分散介質(zhì)配制而成的。（1 1）稠化水壓裂液）稠化水壓裂液，是一種線型高分子聚合物的水溶液。，是一種線型高分子聚合物的水溶液。 特別：粘度比水高，攜砂好，濾失小。特別：粘度比水高，攜砂好，濾失小。 如：聚丙烯酰胺（如：聚丙烯酰胺（PAMPAM），部分水解聚丙烯酰胺（），部分水解聚丙烯酰胺（PHPPHP），），羥乙基纖維素（羥乙基纖維素（HECHEC）等，濃度）等，濃度0.1-0.4%0.1-0.4%。（2 2）活性水壓裂液，）活性水壓裂液，用于淺井，可作前置液、洗井液。用于淺井，可作前置液、洗井液。(3)(3)水凍膠壓裂液水凍膠壓裂液是將線型高

54、分子聚合物水溶液經(jīng)適當(dāng)交聯(lián)是將線型高分子聚合物水溶液經(jīng)適當(dāng)交聯(lián)而成的粘度極高的凍膠。而成的粘度極高的凍膠。 特點(diǎn)：攜砂能力強(qiáng)，摩阻比較低。特點(diǎn)：攜砂能力強(qiáng)，摩阻比較低。 為了易于排出，一般交聯(lián)劑與破交劑一起加到壓裂液為了易于排出，一般交聯(lián)劑與破交劑一起加到壓裂液中，使之在地層中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間破膠排出，因而不傷害地中，使之在地層中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間破膠排出，因而不傷害地層。層。 主要有：豆膠（胡蘆巴膠、爪兒膠、槐豆膠、主要有：豆膠（胡蘆巴膠、爪兒膠、槐豆膠、 田菁田菁膠、瓜膠等）以及它們的衍生物，田菁膠、瓜膠用得較多，膠、瓜膠等）以及它們的衍生物，田菁膠、瓜膠用得較多，破膠劑為一類(lèi)是氧化劑另一類(lèi)是酸和酶

55、。破膠劑為一類(lèi)是氧化劑另一類(lèi)是酸和酶。(4)(4)水包油壓裂液水包油壓裂液 以水作為分散介質(zhì)的水包油乳狀液。以水作為分散介質(zhì)的水包油乳狀液。 特點(diǎn)：摩阻低，在地層吸附后就不破膠，但粘度低。特點(diǎn)：摩阻低，在地層吸附后就不破膠，但粘度低。 二）二） 油基壓裂液，以油作為分散介質(zhì)油基壓裂液，以油作為分散介質(zhì)。稠化油稠化油，高分子溶于油中配成的，具有油溶性，還具有直，高分子溶于油中配成的，具有油溶性，還具有直 鏈線型或短支鏈高分子結(jié)構(gòu)，如聚異丁烯、聚苯乙烯等。鏈線型或短支鏈高分子結(jié)構(gòu)，如聚異丁烯、聚苯乙烯等。 攜砂能力好，摩阻低，不傷害油層。攜砂能力好，摩阻低，不傷害油層。凝汽油凍膠凝汽油凍膠，是用凝

56、汽油劑使汽油稠化的壓裂液，為脂肪酸，是用凝汽油劑使汽油稠化的壓裂液，為脂肪酸鋁鹽，汽油、煤油、柴油、原油凍膠，粘度高，濾失量低，鋁鹽，汽油、煤油、柴油、原油凍膠，粘度高，濾失量低，攜砂能力強(qiáng)，地層條件下轉(zhuǎn)化為低粘度。攜砂能力強(qiáng)，地層條件下轉(zhuǎn)化為低粘度。凝膠原油凝膠原油，原油加少量的脂肪酸皂配成。，原油加少量的脂肪酸皂配成。油包水壓裂液油包水壓裂液，以水作為分散相，油為分，以水作為分散相，油為分散介質(zhì)的油包水乳化液，粘度高，攜砂好，散介質(zhì)的油包水乳化液，粘度高，攜砂好，濾失小，摩阻小。濾失小，摩阻小。 發(fā)展方向：發(fā)展方向：酸基壓裂液或油包酸液壓酸基壓裂液或油包酸液壓裂液，壓裂酸化一體化操作裂液，

57、壓裂酸化一體化操作，效果會(huì)更好，效果會(huì)更好，還有醇基液。還有醇基液。 高溫型水基壓裂液，高溫型水基壓裂液，180180以上。以上。3 3、支撐劑、支撐劑支撐裂縫不讓其閉合的物質(zhì)叫支撐劑支撐裂縫不讓其閉合的物質(zhì)叫支撐劑。（1 1）支撐劑的作用）支撐劑的作用在裂縫中沉積排列后支撐裂縫；在裂縫中沉積排列后支撐裂縫；增大孔隙度，提高滲透率，使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力。增大孔隙度，提高滲透率，使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力。（2 2）支撐劑的類(lèi)型）支撐劑的類(lèi)型脆性支撐劑：脆性支撐劑：如石英砂、空心玻璃珠等，適應(yīng)堅(jiān)硬地層，特如石英砂、空心玻璃珠等，適應(yīng)堅(jiān)硬地層，特點(diǎn)是硬度大，變形很小（普通使用石英砂，易形成層積排

58、列，點(diǎn)是硬度大，變形很小（普通使用石英砂，易形成層積排列，可保證裂縫的流通性）?？杀ＷC裂縫的流通性）。韌性支撐劑：韌性支撐劑：如核桃殼、塑料球、鉛球、合金球等，前兩種如核桃殼、塑料球、鉛球、合金球等，前兩種具有可塑性，不會(huì)被壓碎，比較可能形成單層排列，后兩種具有可塑性，不會(huì)被壓碎，比較可能形成單層排列，后兩種韌性大、強(qiáng)度大、微形變，含雜少，易形成層積排列。韌性大、強(qiáng)度大、微形變，含雜少，易形成層積排列。（3 3）對(duì)支撐劑的性能要求）對(duì)支撐劑的性能要求粒徑均勻，提高承壓能力和粒徑均勻，提高承壓能力和K K；強(qiáng)度高，不能被壓碎；強(qiáng)度高，不能被壓碎；圓球度高；圓球度高；含雜少；含雜少；貨源廣，成本低

59、。貨源廣，成本低。4 4、壓裂工藝、壓裂工藝 （一）壓裂井選擇有以下幾個(gè)方面：（一）壓裂井選擇有以下幾個(gè)方面：（1 1）判斷油井低產(chǎn)原因。）判斷油井低產(chǎn)原因。通過(guò)壓力恢復(fù)測(cè)試或中途測(cè)試通過(guò)壓力恢復(fù)測(cè)試或中途測(cè)試油井低產(chǎn)是由于近井地帶被污染所致，可以壓裂；油井低產(chǎn)是由于近井地帶被污染所致，可以壓裂；油井低產(chǎn)是由于地層油井低產(chǎn)是由于地層K K過(guò)低所致，可以壓裂；過(guò)低所致，可以壓裂；地層能量枯竭所致，一般說(shuō)來(lái)效果不好。地層能量枯竭所致，一般說(shuō)來(lái)效果不好。（2 2）對(duì)于新區(qū)所井）對(duì)于新區(qū)所井 根據(jù)地層的油氣水含量及地層壓力系數(shù)值分析判斷，根據(jù)地層的油氣水含量及地層壓力系數(shù)值分析判斷，對(duì)低滲透油田（對(duì)低

60、滲透油田（K10K10m10m，下隔層，下隔層5m5m，不被，不被壓穿。壓穿。（5 5）油層厚度）油層厚度1m,1m,50m50m。（9 9）根據(jù)鄰井情況判斷。）根據(jù)鄰井情況判斷。（二）分層壓裂簡(jiǎn)介，主要是采用分層壓裂（二）分層壓裂簡(jiǎn)介，主要是采用分層壓裂1 1、暫堵劑分層壓裂、暫堵劑分層壓裂 是將顆粒狀堵塞劑或纖維狀的堵劑，隨同壓裂液注入井中，較大的是將顆粒狀堵塞劑或纖維狀的堵劑，隨同壓裂液注入井中，較大的堵塞劑在縫口或縫內(nèi)橋架起來(lái)小顆粒充填大顆粒之間，從而將已形成的裂堵塞劑在縫口或縫內(nèi)橋架起來(lái)小顆粒充填大顆粒之間，從而將已形成的裂縫堵住，使該層吸水量下降，井底壓力增加，而將其它低滲透層壓開(kāi)