注水工藝技術(shù)研究(一)

注水工藝技術(shù)研究（一）

論文關(guān)鍵詞：分層注水吸水能力注水管柱封隔器配水器

論文摘要：我國大部分油田都是非均質(zhì)多油層砂巖油藏，各類油層在層間、平面內(nèi)有很大的差異性，通過分不同的開發(fā)層系，每口井仍有幾個或十幾個小層進行開采，各層之間的滲透率仍然存在較大差異，這些差異對注水開發(fā)效果有很大影響。有油田物性差異、層內(nèi)矛盾、層間矛盾十分突出，注水過程中的單層突進和舌進現(xiàn)象十分明顯，導(dǎo)致注入水推進不均勻。因此分層注水就顯得非常必要。

經(jīng)過近年來的實踐開發(fā)，注水工藝已經(jīng)形成為一套行之有效的方法。在本文的開始，詳細的介紹了注水井吸水能力差異原因和幾種常用的測試方法以及影響它的一些因素。接著是對注水指示曲線的分析和研究應(yīng)用。通過對全國各油田的的實踐總結(jié)，得出了實現(xiàn)分層注水的幾種方法。井下工具部分詳細介紹了注水管柱及其配套的工具。

ABSTRACT：Whollyrightandwrongallmuchoillayersofcharactersandstoneoildepositsinbestoilfieldofourcountry,thereisverygreatdivergenceinnerplacedifferenttypeofoillayerislivingbetweenthestraturmandtheplane,fastensonthedevelopmentstraturmbymeansofthebranchdifference,permouthfulofwellyetpossessseveraleithertenslittlestraturmstoextract.osmosisleadingbetweeneverystraturmyetisgreatterdivergence,thesedivergenceadjusttopourwaterintotobeopenedupeffecttopossesstheverygreateffect.PossessoilfieldmatterdivergenceandinnerplacethestraturmspearandshieldandcontradictorilyfullystressbetweenthestraturmPourswaterintointheprocesssingletieradvancessuddenlyandthetonguethattomoveforwardtheappearancefullyobvious,causeemptyingintowatertocarryforwardununiformly.Thelayeringseemverymuchindispensablehencebeingpouredwaterinto.

Thecoursepracticedevelopmentinthepastfewyears.Thetechnologypouredwaterintohastakeedshapeintheinterestofonesuitofeffectualmeans.Intheoriginalbeginning,detailedintroductionispouredwaterinto,andwaterpowerforcedivergencereasonandsomekindsofquizmeansincommonusealongwitheffectitssomeelementsarebreathedintothewell.Nextisadjustingtopourwaterintoinstructioncurveanalysisandresearchapplication.Thenationwideeveryoilfieldthepracticesumming-upbymeansofadjust.obtainsomekindsofmeanssthattherealizationlayeringwaspouredwaterinto.

Keywords:Layeringispouredwaterinto,Breatheinwaterpowerforce,thetubeofpourwaterinto,excluder,bottomholeregulator

前言

目前，雖然油田注水已不是油田開發(fā)研究中的新鮮課題，但對油田分層注水工藝的研究還是非常必要的。在油田開發(fā)當中，由于三大矛盾的存在，到油田開發(fā)后期，采收率會急劇下降，產(chǎn)量降低。為了解決這一難題，世界大部分油田都采用注水的方式來提高產(chǎn)量，增加油田的效益。

在我國也不例外。大慶油田是我國第一次實現(xiàn)早期內(nèi)部分層注水、保持油層壓力采油的油田。在二十多年來的開發(fā)實踐中，形成了以分層注水為中心的一整套工藝技術(shù)，使油田獲得了良好的開發(fā)效果。注水是保持油層壓力，實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和改善油田開發(fā)效果的有效方法。

分層注水就是在同一口注水井中，利用封隔器將多油層分隔為若干層段，使之在加強中、低滲透率油層注水的同時，通過調(diào)整井下配水嘴的節(jié)流損失，降低注水壓差，對高滲透率油層進行控制注水，以此調(diào)節(jié)不同滲透率油層吸水量的差異。從而達到提高二、三類油藏的水驅(qū)動用儲量，減緩老油田自然遞減的目的。

本文重點研究分層吸水能力的影響因素、測試技術(shù)和分層注水井下管柱的分析研究以及分層注水指示曲線的分析研究。

1注水井吸水能力差異原因分析和測試技術(shù)

吸水能力差異原因分析

影響吸水能力的因素

與注水井井下作業(yè)及注水井管理操作等有關(guān)的因素。主要包括：進行作業(yè)時，因用泥漿壓井時泥漿侵入注水層造成堵塞;由于酸化等措施不當或注水操作不平穩(wěn)而破壞地層巖石結(jié)構(gòu)，造成砂堵；未按規(guī)定洗井，井筒不潔凈，井內(nèi)的污物隨注入水帶入地層造成堵塞。

與水質(zhì)有關(guān)的因素。主要包括：注入水與設(shè)備和管線的腐蝕產(chǎn)物(如氫氧化鐵及硫化亞鐵等)造成的堵塞，以及水在管線內(nèi)產(chǎn)生的垢等地堵塞;注入水中含有的某些微生物，除了它們自身堵塞作用外，它們的代謝產(chǎn)物也會造成堵塞；注入水中所帶的細小泥砂等雜質(zhì)堵塞地層；注入水中含有在油層內(nèi)可能產(chǎn)生沉淀的不穩(wěn)定鹽類，如注入水中所溶解的重碳酸鹽，在注水過程中由于溫度和壓力的變化，可能在油層中生成碳酸鹽沉淀。

組成油層的粘土礦物遇水后發(fā)生膨脹。

注水井地層壓力上升。

注水井吸水能力降低的原因

鐵的沉淀

在油田注水過程中，注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經(jīng)地面管線到達井底的過程中，含鐵量逐漸上升。

a氫氧化鐵的生成

根據(jù)電化學腐蝕原理，二價鐵離子Fe進入水中，生成氫氧化亞鐵Fe(OH)，注入水中溶解的氧進一步將Fe(OH)氧化，生成氫氧化鐵Fe(OH)。生成的氫氧化鐵，當水的pH值﹥～時，處于膠體質(zhì)點狀態(tài)；當pH值接近于6～6。5時，處于凝膠狀態(tài)；當pH值﹥時，則呈棉絮狀的膠體物，特別當pH值﹥以后的氫氧化鐵，注入底層后將發(fā)生明顯的堵塞作用，從而降低吸水能力。

當注入水中含有鐵菌時，鐵菌的代謝作用也會產(chǎn)生氫氧化鐵Fe(OH)沉淀。水中的鐵菌由它周圍環(huán)境中吸取二價鐵鹽和氧，而同時在它的機體內(nèi)進行近似于下列方程的反應(yīng)，從而生成氫氧化鐵沉淀

4Fe(HCO)+2HO+O4Fe(OH)+8CO

b硫化亞鐵沉淀的生成

當注入水中含有硫化氫時，其腐蝕將變得更加嚴重。硫化氫與電化學腐蝕產(chǎn)生的二價鐵作用生成硫化亞鐵的黑色沉淀物。即使注入水中沒有溶解硫化氫氣體，當含有硫酸鹽還原菌時，也會由于水中的硫酸根被這種菌還原成硫化氫

2H+SO+4HHS+4HO

而硫化氫將與二價鐵Fe生成硫化亞鐵沉淀。

在一些注水井內(nèi)排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋味就是含有硫化氫和硫化亞鐵的緣故。

碳酸鹽沉淀

當注入溶解有重碳酸鈣、中碳酸鎂等不穩(wěn)定鹽類時，注入地層后，由于溫度變化，這些溶解鹽被析出生成沉淀，堵塞地層孔道，降低吸水能力。

水中游離的二氧化碳、重碳酸根及碳酸根在一定的條件下，保持一定的平衡關(guān)系

CO+HO+CO2HCO

當注水入地層后，由于溫度升高，將使重碳酸鹽發(fā)生分解，平衡左移，溶解中的碳酸根離子的濃度增大。當水中含有大量的鈣離子時，在一定條件下將會有碳酸鈣從水中析出，從而造成堵塞。

另外，在水中硫酸鹽還原菌的作用下，由下面的反應(yīng)也會生成白色的碳酸鈣沉淀。

Ca+SO+CO+8HCaCO+HS+3HO

細菌堵塞

根據(jù)國內(nèi)外的一些研究表明，注入水中含有的細菌，(如硫酸鹽還原菌、鐵菌等)在注水系統(tǒng)和地層中進行繁殖將引起地層孔隙的堵塞,使吸水能力降低。這些菌的繁殖除了菌體本身造成地層堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵FeS及氫氧化鐵Fe(OH)沉淀也會堵塞地層。

硫酸鹽還原菌的生存和繁殖不需要氧，是厭氧性細菌，又能適應(yīng)環(huán)境上的較大差異，生長的溫度范圍283~313K，pH值在~。其適應(yīng)溫度為298~308K，適宜的pH值在~。而經(jīng)過脫氧的水，正是厭氧硫酸鹽還原菌生存和繁殖的適宜環(huán)境。例如，某油田注入水進行凈化站處理前菌含量較低，進入脫氧塔后的密閉流程中，則得到大量繁殖，含菌量迅速增加，到注水井口時，可達×10個/mL。

鐵菌與硫酸鹽還原菌相反，它離開氧便不能生長和繁殖，但是由于注入水中往往含有氧，因而給它的生長和繁殖造就了一定的條件。

由于注入水中所含有細菌和水一起進入地層會在一定范圍內(nèi)生長繁殖，通過對一些井的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，帶入地層的硫酸鹽還原菌按排液量計算的活潑發(fā)育半徑為3～5m。因此，菌體和代謝產(chǎn)物對地層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，而且會發(fā)生在較深地帶。這樣，將給解除細菌所造成的堵塞增加一定的困難。

粘土遇水膨脹

砂巖油層均存在著粘土夾層，巖石膠結(jié)物中亦含有一定數(shù)量的粘土。因此，在注水過程中往往由于粘土遇水膨脹造成堵塞，甚至在井壁處造成巖石崩脫和坍垮。

粘土遇水膨脹的程度與構(gòu)成土礦物的類別和含量有關(guān)。蒙脫石組成的粘土礦物膨脹性最大，而高嶺石組成的粘土礦物膨脹性最小。因此，粘土膨脹程度隨蒙脫石的含量的增多而增大。此外，粘土膨脹與水的性質(zhì)也有關(guān)，通常清水比鹽水更容易使粘土膨脹，所以，注地層水可以減少粘土的膨脹。

由于不同的油田上油層巖石中粘土含量與組成不同，以及注入水性質(zhì)不同，因此粘土的膨脹程度以及對注水井吸水能力的影響程度也有所不同，有的甚至沒有明顯影響。

在注水的過程中，根據(jù)上述影響吸水能力的因素，找出具體存在的影響吸水能力降低的原因，采取措施加以解決。

吸水能力的研究與測試方法

分層吸水能力的研究

為了滿足分層采油的需要必須分層注水.在分層注水的井內(nèi),必須研究各小層的吸水能力的大小。研究分層吸水能力，主要采用下面的幾個指標

注水井指示曲線注水井指示曲線是表示在穩(wěn)定流動情況下，注入壓力與注水量之間的關(guān)系曲線。在分層注水情況下，小層指示曲線表示各小層注入壓力與小層注水量之間的關(guān)系，如圖所示。

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圖1注水指示曲線

吸水指數(shù)吸水指數(shù)是表示在單位壓差下的日注水量,單位為米/(日·千帕)。即：

吸水指數(shù)==

它的大小表示這個地層的吸水能力的好壞，吸水指數(shù)大就表示吸水能力好，反之吸水能力差。油田正常生產(chǎn)時，不可能經(jīng)常關(guān)井測注水靜壓，所以采用測試指示曲線的辦法取得在不同流壓下的注水量，用下面的式子計算吸水指數(shù)

吸水指數(shù)=

在進行不同地層吸水能力對比分析時，需采用“比吸水指數(shù)”或稱“每米吸水指數(shù)”為指標，它是地層吸水指數(shù)被地層有效厚度除所得的值，單位為米/(日·千帕·米)，是表示一米的厚地層在一個大氣壓的壓插差下的日注水量。

視吸水指數(shù)用視吸水指數(shù)進行分析時，需在對注水井進行測試取得流壓資料后才能進行。在日常分析中，為及時掌握吸水能力的變化情況，常采用視吸水指數(shù)為指標表示吸水能力。它是井口壓力除日注水量，單位為米/(日·千帕)。

即：視吸水指數(shù)=

在沒有分層注水的情況下，如采用油管注水，則上式中的井口壓力取套管壓力；若采用套管注水，則上式中的井口壓力取油管壓力。

在注水井進行層注水時，用分層注水量和分層注水壓力所算得的吸水指數(shù)為分層吸水指數(shù)。分層吸水指數(shù)要通過分層測試；來取得。

相對吸水量相對吸水量是指在同一注水壓力下，某小層吸水量占全井吸水量的百分數(shù)。表示為

相對吸水量=×100

相對吸水量是用來表示各小層相對吸水能力的指標。有了各小層的相對吸水量，就可以有全井指示曲線繪制出各小層的分層指示，而不必進行分層測試。

目前我國研究分層吸水能力的方法主要有兩類，一類是測定注水井的吸水剖面；一類是在注水過程中直接進行分層測試。前者是用各層的相對吸水量來表示分層吸水能力的大小，后者用分層測試整理分層指示曲線。并求得分層的吸水指數(shù)，來表示分層吸水能力的好壞。

吸水能力的測試方法

測吸水剖面就是在一定注入壓力下測定沿井筒各射開層段吸收注入量的多少，目的是為了掌握各小層的吸水能力，以作為合理分層配注的依據(jù)。下面介紹放射性同位素測吸水剖面的方法。

(1)原理及測量過程

將吸附有放射性同位素離子的固相載體加入水中，調(diào)配成帶放射性的活化懸浮液。將懸浮液注入井內(nèi)后，利用放射性儀器在井筒內(nèi)沿吸水剖面測量放射性強度。當活化懸浮液注入井內(nèi)時，與正常注水一樣，懸浮液將按井筒剖面原有各層吸水能力按比例進入各層，由于所選擇的固相載體顆粒直徑稍大于地層孔隙，它就被濾積在巖石表面，而清水進入深處。另外，固相載體又具有牢固的吸附性和能均勻懸浮，所以吸水量大的層，巖層表面濾積的固相載體就多，儀器測得的放射性強度就大，反之，就小。

由于巖層本身就具有不同的自然放射性，為了能根據(jù)注入活性懸浮液后的放射性強度的