第6章 注水壓裂儲(chǔ)運(yùn)課件

第六章注水注水是通過(guò)注入井將水注入油層，保持油層壓力，提高采油速度和采收率的一種措施。目的隨著油氣的采出，地層的壓力下降，需要向地層補(bǔ)充能量采油過(guò)程中，會(huì)隨油采出大量的污水，需要從原油中分離出來(lái)，而又不能隨便排放，造成環(huán)境污染，只能處理后注回地層或蒸發(fā)處理。第一節(jié)注水驅(qū)油原理小油區(qū)注水大油區(qū)注水第二節(jié)注水類型按住水泵型式離心泵為主的大站注水：流量大，維護(hù)簡(jiǎn)單，注水壓力不超過(guò)16MPa，適于高滲透整裝大油田柱塞泵為主的小站注水：揚(yáng)程高，效率高，適于注水量低、壓力高中低滲透率油田區(qū)塊增壓泵注水：重點(diǎn)針對(duì)高壓水井注水工藝按注入通道油管注水(正注)、油套環(huán)空注水(反注)

油套管同時(shí)注水(合注)；按是否分層籠統(tǒng)注水分層注水：分層注水是在進(jìn)行非均質(zhì)多油層開(kāi)采中，為加強(qiáng)中、低滲透層并控制高滲透層注水，按配注要求，在注水井中實(shí)現(xiàn)分層控制注入的注水方式。第三節(jié)注水流程注水井外排環(huán)境低滲透層：強(qiáng)化注水高滲透層：停產(chǎn)停注中滲透層：控制注水和采出壓差采出液油水分離油水水質(zhì)凈化除油、除懸浮物水質(zhì)穩(wěn)定防腐、防垢、殺菌注水站注水工藝

采油井第四節(jié)配水器用于控制注水位置和注水量的設(shè)備種類同心固定式：管柱技術(shù)要求是各級(jí)配水器啟動(dòng)壓力必須大于和等于封隔器坐封壓力，以保證封隔器坐封。由于是固定式配水器，所以換水嘴時(shí)需要起管柱?；顒?dòng)式：其配水嘴裝在配水器芯子上，各級(jí)配水器的芯子直徑自上而下，從大到小，一般為三級(jí)，最多為四級(jí)。換水嘴時(shí)只需打撈配水器芯子，不需起管柱。偏心：配水器芯子堵塞器與油管軸線不同心1、固定式配水器型號(hào)表示方法2、空心配水器型號(hào)表示方法3、偏心配水器第五節(jié)封隔器安裝在導(dǎo)管內(nèi)，而非安裝在事先設(shè)定的承座上，封隔導(dǎo)管間的環(huán)形空間，阻止環(huán)形空間內(nèi)流體流動(dòng)的機(jī)械裝置。種類自封式：靠封隔件外徑與套管內(nèi)徑的過(guò)盈和工作壓差實(shí)現(xiàn)密封壓縮式：靠軸向力壓縮封隔件，使封隔件外徑變大實(shí)現(xiàn)密封擴(kuò)張式：靠徑向力作用于封隔件內(nèi)腔，使封隔件外徑擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)密封組合式：由自封式、壓縮式、擴(kuò)張式任意組合實(shí)現(xiàn)密封型號(hào)表示方法代號(hào)說(shuō)明Y211封隔器1、上接頭2、中心管3、隔環(huán)4、膠筒5、限位套6、錐體

7、卡瓦8、卡瓦座9、護(hù)套10、彈簧11、鎖緊短節(jié)12、擋球套13、鋼球14、扶正塊護(hù)套15、扶正塊座16、扶正塊17、彈簧18、滑環(huán)19、滑環(huán)銷釘20、下接頭1.上接頭2.中心管3.O形密封圈4.彈簧5.墊環(huán)6.固定環(huán)7.洗井閥塞8.洗井閥套9.帶閥面膠筒接頭10.外中心管11.膠筒12.隔環(huán)13.壓帽14.解封環(huán)15.活塞I16.液缸套I17.固定活塞I18下接頭Y341封隔器注水生產(chǎn)安全技術(shù)注水井安全技術(shù)注水井投注安全技術(shù)注水井日常運(yùn)行安全技術(shù)注水站安全技術(shù)污水處理站安全技術(shù)注水井投注安全技術(shù)排液：排出鉆完井后井內(nèi)的殘余液體洗井：把井底腐蝕物、雜物沖洗出來(lái)，避免油層堵塞試注：確定油層的吸水能力和注水壓力確保井口裝置和管線連接可靠安裝水表前保證所有管線內(nèi)清潔檢查泵壓表、油壓表、水表試注時(shí)壓力應(yīng)緩慢升高開(kāi)：先開(kāi)下流閥門(mén)，關(guān)：先關(guān)上流閥門(mén)注水井日常安全技術(shù)注水井資料錄?。核?、壓力、洗井資料洗井（試注洗井、運(yùn)行期間洗井）：洗井排放的污水需要處理，避免環(huán)境污染正洗井：油管進(jìn)、套管出反洗井：套管進(jìn)、油管出增注：?jiǎn)尉驇卓诰俅紊龎鹤⑺到y(tǒng)設(shè)備腐蝕和防腐腐蝕：電化學(xué)，O2、CO2、H2S、鹽防腐：選材、襯里、改變介質(zhì)狀態(tài)（降低溶解氣改變PH值）、陰極保護(hù)、投化學(xué)藥劑（緩蝕劑）注水站生產(chǎn)安全技術(shù)作用：把供水系統(tǒng)送來(lái)的或井處理后符合注水水質(zhì)要求的低壓水通過(guò)水泵增壓，經(jīng)過(guò)高壓閥門(mén)送往注水干線，經(jīng)配水間送往水井，注入油層組成：儲(chǔ)水罐、供水管網(wǎng)、泵房、高低壓水閥、配電系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)安全操作啟泵前：檢查冷卻水、潤(rùn)滑油、電網(wǎng)電壓、電機(jī)絕緣、軸瓦上無(wú)異物、罐內(nèi)水位、壓力檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)、上水、排污、閘門(mén)狀態(tài)啟動(dòng)泵：經(jīng)過(guò)變電所允許一人操作，一人監(jiān)護(hù)，達(dá)到額定壓力打開(kāi)閥門(mén)停泵先降低電流再停泵兩泵停一泵，應(yīng)迅速調(diào)整另一泵污水處理站安全技術(shù)基本知識(shí)污水：采出含油污水、地面污水作用：滿足水質(zhì)要求，保證油田用水安全有效內(nèi)容：避免污染和堵塞油層，提高驅(qū)油效率防止或減緩井筒和地面管網(wǎng)、設(shè)備結(jié)垢和腐蝕水資源的有效利用及減少對(duì)環(huán)境的污染污水處理工藝地面污水處理工藝：加冷凝劑冷凝、沉淀池沉淀、砂濾罐過(guò)濾、加藥殺菌，合格水外輸?shù)矫撗跽?，脫氧后進(jìn)注水站含油污水處理工藝：脫水站含油污水，加混凝劑，除油過(guò)濾，經(jīng)緩沖罐及外輸泵送至注水站污水站安全技術(shù)污水站各種設(shè)備都應(yīng)建立健全的操作規(guī)程，定期對(duì)崗位工人進(jìn)行安全教育和培訓(xùn)，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程操作和管理。機(jī)泵設(shè)備的安全操作檢查線路、接地、機(jī)械結(jié)構(gòu)、密封潤(rùn)滑、儀表除油罐的安全管理：重力沉降、傾斜板檢查施工質(zhì)量、檢查閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、保證閥門(mén)的開(kāi)關(guān)順序藥劑的安全：拉運(yùn)、保存和投放第七章壓裂與酸化第一節(jié)概述一、壓裂酸化的目的增加或擴(kuò)大油層中的排油孔道，清除孔道壁上的石蠟及瀝青物質(zhì)或擴(kuò)大巖層的裂縫性，以改善井底地帶巖層的滲透性，從而顯著地增加油井產(chǎn)量和注水井的吸水能力。酸化—壓裂聯(lián)合處理（此方法實(shí)質(zhì)上是壓裂，只不過(guò)用酸液代替壓裂液，且不需要加入支撐劑）類型酸化處理（把酸液注入油層深處產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以擴(kuò)大巖層孔隙通道，并改善孔道之間的連通性）地層水力壓裂（將高壓壓裂液以高速注入井內(nèi)，使巖層破裂形成裂縫或擴(kuò)大原有的天然裂縫，并注入混砂液體）二、壓裂酸化的類型三、壓裂酸化工藝對(duì)設(shè)備的要求1.大功率：一次超大型壓裂所需總的水馬力20000

Hp以上。2.高壓、超高壓下大排量：在70MPa下——單機(jī)排量大于1m3/min；在100MPa下——單機(jī)排量大于0.5m3/min。3.高壓超高壓下連續(xù)工作能力：8小時(shí)以上。4.泵輸送粘度及砂比：要求高達(dá)2000mPas以上，攜砂液攜砂比大于1678

Kg/m3。5.一次作業(yè)不但要求泵送上千噸的支撐劑和高砂比，而且還要具有添加各種濕、干添加劑的能力。6.成組設(shè)備性能配套、參數(shù)協(xié)調(diào)，一般輸砂裝置的輸砂能力要達(dá)到10-12m3/min。7.儀表車要能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制和進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)資料處理的能力。8.設(shè)備要具有較好的運(yùn)移性、機(jī)動(dòng)性，尤其對(duì)于海洋、灘涂、沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)。9.應(yīng)具有過(guò)載保護(hù)和安全裝置。四、總體方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、機(jī)泵組方案雙機(jī)雙泵方案：中小型柱塞泵和柴油機(jī)各2臺(tái)優(yōu)點(diǎn)：重量輕、體積小、易裝車、運(yùn)移性好；缺點(diǎn)：易損件多、運(yùn)行費(fèi)用高、壽命相對(duì)低。

單機(jī)單泵方案：大型柱塞泵和大型柴油機(jī)各1臺(tái)優(yōu)點(diǎn)：易損件少、運(yùn)行費(fèi)用低、平均壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)：重量大、體積大、難裝車、運(yùn)移性差。2、傳動(dòng)型式兩種型式：直接傳動(dòng)液力變矩器傳動(dòng)：壓裂車上發(fā)動(dòng)機(jī)與壓裂泵之間裝有阿里遜傳動(dòng)箱，它是一種機(jī)械的行星齒輪與液力變矩器的傳動(dòng)組合。傳動(dòng)型式的確立應(yīng)滿足施工作業(yè)的要求，即作業(yè)時(shí)泵壓P和排量Q的變化規(guī)律

3、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇壓裂車上的發(fā)動(dòng)機(jī)皆采用大功率柴油機(jī)，一般要求其工作壽命在5000小時(shí)以上。標(biāo)定功率——實(shí)驗(yàn)臺(tái)架功率，即1小時(shí)所發(fā)出的功率額定功率——12小時(shí)發(fā)出的持續(xù)功率，它包括輸出的凈功率和附加功率（冷卻、潤(rùn)滑等消耗的，一般占10%）。注：國(guó)外柴油機(jī)的額定功率是指輸出的凈功率，不包括附加功率。4、裝載形式與裝載車輛的選擇為滿足機(jī)動(dòng)性和運(yùn)移性的要求，一般采用兩種形式：卡車裝拖車裝對(duì)裝載車輛的要求：承載能力：拖車裝有較大的選擇余地，而若用卡車裝其承載能力必須在18噸以上；發(fā)動(dòng)機(jī)功率限制：拖車裝時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可選用較大型的；卡車裝時(shí)則應(yīng)選用體積小、重量輕的，但其額定功率應(yīng)大于300HP以上；底盤(pán)的要求：拖車裝時(shí)牽引車和裝載底盤(pán)應(yīng)具有足夠的高度和轉(zhuǎn)向性；越野性：拖車裝較差5、經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題一次性投資費(fèi)用：若想短期內(nèi)收回設(shè)備投資，應(yīng)以此作為優(yōu)先考慮因素；經(jīng)濟(jì)使用年限；操作運(yùn)行費(fèi)用：若想較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)收回設(shè)備投資，應(yīng)以此作為優(yōu)先考慮因素；燃油動(dòng)力費(fèi)用；配件易損件消耗；維修工作量與占用時(shí)間。第二節(jié)壓裂一、壓裂目的：油井：利用液體的傳壓作用，在油層中擴(kuò)大或造成裂縫，提高油層的滲透性，提高油氣產(chǎn)量水井：提高注水井的吸水性，增加注水效果二、原理：注入高粘液體，在井底逐漸形成高壓，形成地層裂縫，填入支撐劑，改善近井地帶滲濾性三、流程：走泵、試壓、試擠、壓裂、加砂、替擠四、壓裂設(shè)備壓裂車組：三缸單作用柱塞泵壓裂車、混砂車、儀表車和管匯車配套車輛：配液車，液氮泵車，連續(xù)油管車1、壓裂車（泵車）壓裂車是壓裂的主要設(shè)備壓裂車的用途向井內(nèi)注入高壓大排量的壓裂（酸化）液以壓開(kāi)地層、擴(kuò)展和延伸裂縫，并注入帶支撐劑的混合液，支撐已產(chǎn)生的裂縫，以提高井底地帶巖層的滲透性。壓裂車主要由運(yùn)載、動(dòng)力、傳動(dòng)、泵體等四大件組成。壓裂泵是壓裂車的工作主機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)壓裂車的技術(shù)性能要求很高，壓裂車必須具有壓力高、排量大、耐腐蝕、抗磨損性強(qiáng)等特點(diǎn)。壓裂泵（也是壓裂車的核心部分,一般采用臥式三缸單作用柱塞泵）壓裂車發(fā)動(dòng)機(jī)（提供壓裂所需動(dòng)力）

傳動(dòng)裝置（一般采用阿里遜傳動(dòng)箱）壓裂車的主要組成壓裂泵的工作特點(diǎn)壓裂車必須具有壓力高（工作壓力在100MPa以上）、排量大、耐腐蝕、抗磨損性強(qiáng)等特點(diǎn)考慮如下問(wèn)題：液體的可壓縮性：會(huì)使泵的流量系數(shù)降低；泵缸的彈性變形：會(huì)使泵的流量系數(shù)降低；密封件的可靠性：超高壓下會(huì)使密封件性能下降；缸套的冷卻：超高壓下液體發(fā)熱，溫度高，易使液體氣化產(chǎn)生汽蝕；進(jìn)一步加劇密封件的失效；降低泵的流量；液體粘度加大：超高壓下會(huì)使液體粘度增大，產(chǎn)生粘—壓效應(yīng)，壓力超過(guò)50

MPa后粘度急劇升高，從而使泵的水力損失增大。壓裂車型號(hào)表示方法壓裂泵型號(hào)表示方法泵外加砂若高濃度磨礪性固體顆粒經(jīng)過(guò)壓裂泵的泵缸，會(huì)使柱塞和缸套、密封與活塞桿等很快磨損失效，影響泵的工作壽命。所謂泵外加砂就是將固體顆粒直接從泵的排出管注入，而不經(jīng)過(guò)泵內(nèi)。噴嘴喉管擴(kuò)散管加砂管壓裂泵排出的高壓液體由混砂車送來(lái)的砂子混合液排至井內(nèi)泵外加砂裝置結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖泵外加砂裝置工作原理★泵外加砂裝置串裝在壓裂泵的排出管上，當(dāng)壓裂泵排出管的高壓液體經(jīng)過(guò)泵外加砂裝置中的噴嘴時(shí)，在噴嘴處液體的大部分壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而產(chǎn)生極高的速度。當(dāng)液體以此極高的速度經(jīng)過(guò)喉管時(shí)，在喉管內(nèi)部造成一定的真空度，甚至接近真空。于是，砂子經(jīng)加砂管在壓力差的作用下，被吸入到喉管內(nèi)。吸入的砂子在液體沖擊下，與液體一起被帶入到擴(kuò)散管段中。在擴(kuò)散管內(nèi)，砂子與液體進(jìn)一步混合形成混合流體，并一起向前運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于擴(kuò)散管的過(guò)流面積的逐漸增大，因此混合流體的動(dòng)能逐漸減小，而壓能逐漸增高，并最終達(dá)到工藝要求的注入壓力。2、混砂車混砂車是壓裂工藝用的關(guān)鍵設(shè)備之一功用：按一定的比例和程序配制混砂液或攜砂液，并把混砂液供給壓裂車。結(jié)構(gòu)：由傳動(dòng)、供液和輸砂系統(tǒng)三部分組成。供砂系統(tǒng)（螺旋輸送器或氣力輸砂裝置）混砂車供液系統(tǒng)（供液泵、混砂缸和砂泵）

傳動(dòng)系統(tǒng)（機(jī)械傳動(dòng)的分動(dòng)箱或液壓傳動(dòng)的油泵、油馬達(dá)等）混砂車的主要組成供砂和供液混砂送混砂液螺旋式輸送器供液泵混砂罐混合（供砂）（供液）砂泵壓裂車混砂車混砂車的工作原理及流程對(duì)混砂車的設(shè)計(jì)要求能夠調(diào)節(jié)供砂和供液的速度或流量；混砂要均勻、省力；供砂及送混砂液要連續(xù)?；焐败囆吞?hào)表示方法3．平衡車

平衡車的作用是保持封隔器上下的壓差在一定的范圍內(nèi)，保護(hù)封隔器和套管。另外，當(dāng)施工中出現(xiàn)砂堵、砂卡等事故時(shí)，平衡車還可以立即進(jìn)行反洗或反壓井，排除故障。

4．儀表車儀表車的作用是在壓裂施工遠(yuǎn)距離遙控壓裂車和混砂車，采集和顯示施工參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、施工監(jiān)測(cè)及裂縫模擬并對(duì)施工的全過(guò)程進(jìn)行分析。

哈里伯頓HQ-2000型壓裂儀表車采用了國(guó)際先進(jìn)的三維壓裂酸化設(shè)計(jì)軟件（FracProPT）和現(xiàn)場(chǎng)資料采集分析軟件。儀表車型號(hào)表示方法5．管匯車：管匯車的作用是運(yùn)輸管匯，如；高壓三通、四通、單流閥、控制閥等。

管匯車型號(hào)表示方法海瑞德連續(xù)油管車二、設(shè)備能力液氮泵車二、設(shè)備能力自行研制的配液車，配液速度2-3m3/min，供液速度4-5m3/min，粉料罐容積5m3，添加劑液箱容積1.5m3×2。二、設(shè)備能力供液車供液車型號(hào)表示方法運(yùn)砂車基本參數(shù)運(yùn)砂車型號(hào)表示方法背罐車壓裂現(xiàn)場(chǎng)酸化酸化：將酸液注入地層中，溶解掉堵塞物質(zhì)，增加地層孔隙，恢復(fù)滲透率，增大油流通道，降低阻力從而增產(chǎn)。碳酸鹽：鹽酸砂巖：土酸（鹽酸＋氫氟酸）