油田注水基礎(chǔ)知識(shí)

油田注水基礎(chǔ)知識(shí)

第一頁，共三十八頁。

注水

注水：就是把合格水質(zhì)的水通過高壓注水泵加壓后經(jīng)注水井注入油層，在整個(gè)油層內(nèi)人工建立起水壓驅(qū)動(dòng)方式，恢復(fù)和保持油層壓力的一整套工藝。

注水作用：

1、補(bǔ)充地層能量，保持油層壓力

2、提高采油速度和采收率

3、抽稀井網(wǎng)，減少鉆井?dāng)?shù)

4、延長(zhǎng)油井自噴期

一次采油：

二次采油：

三次采油：第二頁，共三十八頁。

水質(zhì)評(píng)價(jià)一、對(duì)注入水質(zhì)的基本要求必須達(dá)到總目標(biāo)是：不腐蝕注水流程，不堵塞油層（不腐不堵）。水質(zhì)的基本要求：1、嚴(yán)格控制注入水中懸浮固體（機(jī)械雜質(zhì)）的濃度和粒經(jīng)。2、嚴(yán)格控制注入水中溶解氧的含量。3、嚴(yán)格控制注入水中二氧化碳、硫化氫的含量。4、有效的抑制細(xì)菌的活動(dòng)。5、注入水要與油層巖石地層水相配伍。第三頁，共三十八頁。二項(xiàng)指標(biāo)：1）機(jī)械雜質(zhì)含量小于2mg/L2）總鐵離子含量小于等于0·5mg/L標(biāo)準(zhǔn)（表5-1、表5-2、表5-3）二、注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定制定注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)目的是為了利用最廉價(jià)的水來滿足油田注水井對(duì)注入水量的需要?；蛟谀軡M足注水井長(zhǎng)期配注要求的前提下，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可放寬。第四頁，共三十八頁。三、水質(zhì)測(cè)定方法1、懸浮固體含量測(cè)定（1）濾膜過濾法（2）比濁法2、懸浮固體顆粒直徑測(cè)定3、總鐵含量分析（1）磺基水揚(yáng)酸（2）硫氰酸鹽比色法（3）測(cè)鐵管法4、溶解氧含量測(cè)定（1）測(cè)氧管法比色法（2）碘量法5、游離二氧化碳分析6、硫化物（二價(jià)硫）含量分析（1）固體測(cè)硫管比色法（2）液體測(cè)硫管比色法第五頁，共三十八頁。7、硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和鐵細(xì)菌含量分析（1）SRB和TGB含量分析（2）鐵細(xì)菌8、濾膜系數(shù)分析

濾膜系數(shù)：指在0·14MPa壓力條件下，讓1000mL的水樣通過濾膜（Φ47，孔徑0·45μm）所需的時(shí)間的函數(shù)

MF=1000/（20t）MF----濾膜系數(shù)；t----過濾1000mL水樣所需的時(shí)間，min。MF值是衡量水樣對(duì)濾膜的對(duì)細(xì)微孔道堵塞程度的綜合性的指標(biāo)，MF越大，反映的水質(zhì)越好；反之說明水質(zhì)差，水中所含的懸浮物質(zhì)堵塞效應(yīng)。第六頁，共三十八頁。9、平均腐蝕率的測(cè)定10、含油量的測(cè)定（1）熒光比色法（2）分光光度比色法第七頁，共三十八頁。水源及水處理一、水源的選擇考慮的四種因素：1、水源類型（1）地下水：淺層水，深層水（2）地面水：江河、湖泊、泉水（3）污水：（4）海水2、水源井采水淺層水源井深層水源井第八頁，共三十八頁。

二、凈化處理目的：去除水中固體懸浮物和鐵質(zhì)，使水質(zhì)澄清，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。1、沉淀原理：重力分異作用聚凝劑：2、過濾：指讓含有懸浮物質(zhì)的液體通過合格的介質(zhì)，達(dá)到有效地除去液體懸浮物質(zhì)的過程。原理：機(jī)械阻擋作用。三、真空脫氧四、殺菌技術(shù)1、氯氣2、季銨鹽第九頁，共三十八頁。五、阻垢和緩蝕技術(shù)結(jié)垢的原因：一是兩種水相混（污水與地層水相混；不同水源水相混；注入水與地層水相混）二是注入水物理?xiàng)l件發(fā)生變化，主要是溫度和壓力的條件變化引起結(jié)垢問題。阻垢：用阻垢劑來控制結(jié)垢。兩類阻垢劑：多元膦酸和低分子量聚羧酸。緩蝕：為了控制水系統(tǒng)對(duì)金屬的腐蝕，可以采用向水中投入加緩蝕劑或腐蝕抑制劑。第十頁，共三十八頁。注水流程

注水系統(tǒng)：是由水源采水處理系統(tǒng)、注水站、注水管網(wǎng)、配水間和注水井等基本單元。一、注水站注水站的作用：一是為注水井提供設(shè)計(jì)要求的穩(wěn)定的泵壓，二是向注水井連續(xù)均勻地泵送水質(zhì)合格的注水量。注水站要接收水源來水；連續(xù)穩(wěn)定的泵出高壓注入水；水質(zhì)檢測(cè)合格和簡(jiǎn)易處理；注水干線計(jì)量等工作。1、注水規(guī)模和壓力的確定注水站規(guī)模是指該站高壓泵送出的水量的大小。由油田產(chǎn)油量（地下體積）、產(chǎn)水量和注水井洗井、作業(yè)用水量、生活與環(huán)境用水來確定。第十一頁，共三十八頁。注水壓力：

取決于注水目的層的吸水能力的大小。油層滲透率低，吸水能力低，要求的注水壓力高。選取有代表性的注水井進(jìn)行試注，待注水量與注水壓力穩(wěn)定后，其注水井底壓力即油層注水壓力。同時(shí)還要注意兩點(diǎn)：

一是多油層合注水時(shí)，應(yīng)以主力油層能完成配注水量壓力為依據(jù)，并且這時(shí)的井底注入壓力不得等于或大于油層的破裂壓力；二是地形起伏較大的地區(qū)，要考慮到注水站和注水井之間位置的高差的影響。（114頁）第十二頁，共三十八頁。2、注水泵注水站主要設(shè)備：高壓注水泵；大型電動(dòng)機(jī)高壓注水泵：電動(dòng)高壓多級(jí)離心泵；電動(dòng)柱塞泵；燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)高速離心泵。3、泵效測(cè)算（1）流量法第十三頁，共三十八頁。（2）微溫差法：適應(yīng)于揚(yáng)程高于1000米的離心泵第十四頁，共三十八頁。二、配水間與注水井1、配水間：作用：將注水干線來水通過分水器分流到配水間所轄各注水井；完成單井注水量，注水壓力的計(jì)量和控制；單井的洗井作業(yè)。配水間分水器上的壓力，就是該配水間各注水井實(shí)際得到的注水泵壓。水量：垂直螺翼高壓干式水表或CW-430型流量計(jì)計(jì)量。2、注水井KYS25/65型采油樹，強(qiáng)度試壓50MPa，工作壓力25MPa，通經(jīng)65mm。七閥式井口；簡(jiǎn)化注水井口有五閥式，四閥式，三閥式。三、配水流程配水流程是連接注水站和配水間的站外流程。配水流程：分單干管和雙干管。第十五頁，共三十八頁。注水井管理目的：是每口注水井都能連續(xù)均衡地完成單井配注計(jì)劃規(guī)定的注水量，不能少注，也不能多注，更不能無故停注；同時(shí)要使注水成本最低。要求：必須是使整個(gè)注水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，做好注水動(dòng)態(tài)分析，提高注水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低每立方米注水量的耗電量。一、注水泵壓的管理統(tǒng)一封閉的高壓水流管網(wǎng)系統(tǒng)，穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。上下波動(dòng)不能超過0·2MPa做好幾方面的工作：1、注水站要連續(xù)記錄注水泵出口壓力2、注水站要精心管理好設(shè)備3、注水操作要做到平穩(wěn)、協(xié)同4、壓力表要定期檢查第十六頁，共三十八頁。二、注水井動(dòng)態(tài)分析1、控制井和非控制井（分析非控制井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)）2、資料測(cè)?。毫?xiàng)資料（1）日注量（2）分層注水量（3）油壓（4）套壓（5）泵壓（6）水質(zhì)第十七頁，共三十八頁。3、動(dòng)態(tài)變化從壓力和注水量分析（1）注水井由穩(wěn)定試井指示曲線求得

1）直線式：特點(diǎn)：油層吸水量和注水壓力成正比。

Q2-Q1K吸=-----------

P2-P1隨壓力增加，注水量均勻地增加。產(chǎn)生原因：地層結(jié)構(gòu)和滲透率比較均質(zhì)；測(cè)試范圍小，只反映某一壓力的吸水指數(shù)рQ第十八頁，共三十八頁。吸水指數(shù)是單位生產(chǎn)壓差下日注水量。

QK吸=---------------Pf–Pe2）垂直式：特點(diǎn)：注水壓力增加時(shí)注水量不變。產(chǎn)生原因：油層滲透性差或粘度高，雖然泵壓增加，只是用來克服油層阻力；水嘴小或堵；測(cè)試儀表故障。рQ第十九頁，共三十八頁。3）折線式特點(diǎn)：隨注水壓力增加注水量也增加，當(dāng)注水量增加到某點(diǎn)時(shí)，吸水指數(shù)突然增大，出現(xiàn)拐點(diǎn)；有兩個(gè)以上吸水指數(shù)。產(chǎn)生原因：各層段滲透率變化較大；當(dāng)注水壓力增大時(shí)又有新的小層吸水；注水壓力超過了地層破裂壓力，出現(xiàn)新的裂縫，滲透率增加而造成吸水能力增加。рQ第二十頁，共三十八頁。4）上翹式指示曲線特點(diǎn)：注水壓力與注水量可是呈正比關(guān)系，但當(dāng)壓力增加到一定程度時(shí)吸水力突然降低，呈一反折線。產(chǎn)生原因：油層非均質(zhì)嚴(yán)重，油層連通不好或不連通，注入水不易擴(kuò)散，使油層壓力升高，注水量逐漸減少；測(cè)試儀表故障。рQ第二十一頁，共三十八頁。注水指示曲線的應(yīng)用：利用注水指示曲線分析地層吸水能力的變化；

1）曲線右移，斜率變小，吸水指數(shù)增加，一般封隔器失效時(shí)出現(xiàn)。

2）曲線左移，斜率變大，吸水指數(shù)減小，一般水嘴堵或油層堵時(shí)出現(xiàn)。

曲線右移1122曲線左移ррQQ第二十二頁，共三十八頁。3）曲線平行左移：吸水指數(shù)不變，在相同注水壓力下注水量減小，說明地層壓力升高。4）曲線平行右移：吸水指數(shù)不變，在相同壓力下注水量增大。說明說明地層壓力下降。一般在酸化壓裂措施后出現(xiàn)。12曲線平行左移1122曲線平行右移ррQQ第二十三頁，共三十八頁。(2)地面流程：經(jīng)常遇到的問題是：地下注水管線破裂；地面閘閥（井口，配水間）閘閥失效和誤操作；壓力表、流量計(jì)失靈。（3）水質(zhì)變差：主要是機(jī)械雜質(zhì)含量高。常見的原因：1）未嚴(yán)格按取水樣操作規(guī)程取樣；2）取樣后，在化驗(yàn)分析前水樣受到污染；3）停注后開井；4）注水管線內(nèi)排量激動(dòng)（取樣、洗井干擾，注水站倒泵不平穩(wěn)）；5）注水站來水不平穩(wěn)。第二十四頁，共三十八頁。三、注水系統(tǒng)效率和能耗計(jì)算1、系統(tǒng)效率注水系統(tǒng)能量平衡模型圖W入w泵機(jī)損w網(wǎng)損w節(jié)損w有效注水站管網(wǎng)井口第二十五頁，共三十八頁。----注水系統(tǒng)平均運(yùn)行效率，%-----拖動(dòng)注水泵電動(dòng)機(jī)平均效率，%----注水泵平均效率，%-----注水管網(wǎng)平均效率，%2、系統(tǒng)能耗系統(tǒng)能耗：指每向油層注入1立方米水的耗電量和注水泵每泵出1立方米高壓水的耗電量。（1）注入水單耗（2）注水泵單耗第二十六頁，共三十八頁。注水作業(yè)

注水作業(yè)是指為了使注水系統(tǒng)正常運(yùn)行，尤其是油田能夠進(jìn)行有效注水而利用注水流程在注水井上進(jìn)行的各種常規(guī)作業(yè)。

注水作業(yè)包括：注水井洗井、試井、井下測(cè)試和穩(wěn)注等作業(yè)。同時(shí)包括利用專門設(shè)備進(jìn)行的分注和增注。一、沖洗地面管線和洗井1、沖洗地面管線（1）投產(chǎn)沖洗：流速不應(yīng)小于2·3m/s（2）例行沖洗：24小時(shí)；排量20~25m3/h；出口水質(zhì)合格便可轉(zhuǎn)入注水。第二十七頁，共三十八頁。2、洗井洗井指在其他注水井正常注水的情況下，利用注水泵對(duì)某口井所進(jìn)行的洗井作業(yè)。目的：清潔井筒，改善井下水質(zhì)，穩(wěn)定和在一定程度上恢復(fù)注水井的吸水能力。幾種情況：1）停注時(shí)間超過24小時(shí)，恢復(fù)注水前要先洗井；2）為了穩(wěn)定注水量，按一定周期對(duì)注水井所進(jìn)行的洗井，目的是在一定程度上恢復(fù)注水量。（例行洗井）3）修井作業(yè)后洗井，或配合其他措施，如增注、分注所進(jìn)行的洗井。（措施洗井）4）新井投注前洗井。（投注洗井）第二十八頁，共三十八頁。洗井方式分：正洗；反洗。正洗的特點(diǎn)：沖力大，攜砂能力弱。反洗的特點(diǎn)：沖力小，攜砂能力強(qiáng)。正洗---反洗---正洗，綜合利用正反洗特點(diǎn)，達(dá)到將井洗干凈的目的。平衡洗井：進(jìn)、出口排量相等，說明在洗井過程中，注水的目的層即不吐水，也未吸水。誘導(dǎo)洗井：出口排量大于進(jìn)口排量，說明在洗井中，油層內(nèi)的水被又出，稱誘導(dǎo)洗井。洗井工藝要求是平衡洗井---誘導(dǎo)洗井---平衡洗井交替進(jìn)行，以提高洗井效果。第二十九頁，共三十八頁。洗井過程的要求：控制出口壓力，嚴(yán)防出口排量小于進(jìn)口排量?，F(xiàn)象：邊洗邊漏。進(jìn)口排量大，出口排量小，意味著有部分洗井水在洗井過程中注入了油層。對(duì)于低壓油層會(huì)造成油層污染。用混氣水洗井來降低液柱壓力，使洗井液不會(huì)進(jìn)入地層，而污染油層。混氣水洗井（氣化水）：在注水井口的進(jìn)口處利用壓縮機(jī)連續(xù)泵入高壓氣體，以減小洗井液的密度，將洗井液對(duì)地層的回壓降低到油層壓力以下，同時(shí)利用混氣水洗井還能增大沖刷力，有利于提高洗井效果。洗井的水質(zhì)要求：進(jìn)口、井底、出口水質(zhì)一致。即“三點(diǎn)一致”第三十頁，共三十八頁。二、新井投注經(jīng)過排液----沖洗地面管線----洗井-----試注1、排液目的：在于清除油層近井地帶的堵塞物，在井底附近造成適當(dāng)?shù)牡蛪簬?，在含油帶還可以采出部分油量，減少注水井附近油層的儲(chǔ)量損失。1）對(duì)于吸水能力比較差的低滲油田，均須排液；2）對(duì)于排不出液注水井可進(jìn)行壓裂處理，排液；3）對(duì)于多油層混注的井，還要進(jìn)行分層排液；4）老井采油井轉(zhuǎn)注，不必進(jìn)行排液。5）對(duì)于滲透率較大的油層，因吸水能力較好，可以不必進(jìn)行排液。但一定要排污。第三十一頁，共三十八頁。2、沖洗地面管線和徹底洗井新井投注井和轉(zhuǎn)注井，先要做好地面注水管線的投產(chǎn)沖洗。徹底洗井：要交替正誘導(dǎo)洗井----反洗----正平衡洗井，徹底清洗油管、油套環(huán)形空間、射孔井段及井底雜物，誘導(dǎo)洗井時(shí)達(dá)到油層微吐，嚴(yán)防漏失，連續(xù)平穩(wěn)大排量一次將井洗合格。3、擠注活性水4、試注目的：在于確定新投注井層的吸水能力，取得吸水指數(shù)，吸水剖面及注水目的層的壓力和溫度等原始資料。吸水指數(shù)反映出注水井吸水能力的大小。第三十二頁，共三十八頁。三、穩(wěn)定試井

在正常注水條件下，通過提高或降低注水壓力，計(jì)算出不同壓力下的穩(wěn)定日注量稱為注水井穩(wěn)定試井。pQ注水井指示曲線

Pj=Pf=Pt-Pfr+PhV很小，Pfr近似為0。（124頁下）第三十三頁，共三十八頁。四、分層注水量測(cè)試1、放射性同位素載體法2、井溫法五、穩(wěn)注和增注目的：在于提高控制注水井的比例，使注水井注水量都達(dá)到配注要求。1、例行洗井2、擠注活性水3、提高注水泵壓4、酸化和壓裂（1）酸化1）普通酸化2）強(qiáng)排酸處理工藝（2）壓裂第三十四頁，共三十八頁。水中含油總鐵氧含量硫離子含量細(xì)菌含量（SRBTGB)懸浮物含量懸浮物粒徑中值腐蝕速率第三十五頁，共三十八頁。水中含油＜15Mg/L總鐵≤0.5Mg/L氧含量≤0.1Mg/L總硫≤2Mg/L細(xì)菌含量（SRB＜104pcs/mlTGB＜25pcs/