11注水与油水井措施(精品)

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,*,第十一章 注水与油水井措施,水源、水质及注水系统,注水井吸水能力分析,分层注水技术,油水井增产增注措施,1,第一节 水源、水质及注水系统,一、水源选择,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,2,1.,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,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。,3,三、,注入水处理技术,（,1,）沉淀,悬浮的固体颗粒借自身的重力而沉淀下来。,常用的聚凝剂,反应沉淀池结构示意图,硫酸铝，,硫酸铁,三氯化铁,偏铝酸钠,4,（,2,）过滤,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。,三、,注入水处理技术,5,常用的杀菌剂,（,3,）杀菌,（,4,） 脱氧,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。,真空脱氧示意图,三、,注入水处理技术,6,（,5,）曝晒,(,提高温度,),处理过饱和碳酸盐。,含油污水处理的措施。,污水回注的优点：,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,三、,注入水处理技术,7,四、注水系统,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,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：,8,2.,配水间,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,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,四、注水系统,9,五、注水井投注程序,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。,10,2.,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。,五、注水井投注程序,11,4.,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。,五、注水井投注程序,12,第二节 注水井吸水能力分析,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。,注水井指示曲线,吸水指数：,单位注水压差下的日注水量。,13,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,一、注水井吸水能力,14,二、影响吸水能力的因素,(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,15,三、改善吸水能力的措施,(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。,16,(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,三、改善吸水能力的措施,(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,17,(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,三、改善吸水能力的措施,18,四、注水指示曲线的分析和应用,（一）指示曲线的几种形状,几种指示曲线的形状,（,1,）直线型指示曲线,由指示曲线求吸水指数,递增式,19,几种指示曲线的形状,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,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,（一）指示曲线的几种形状,20,曲线平行上移、 吸水能力不变,（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,曲线右移、斜率变小，吸水能力增强,曲线平行下移、吸水能力不变,曲线左移、斜率变大，吸水能力下降,21,1.,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。,（三）井下配水工具工作状况的判断,主要表现,:,油套压平衡,注水压力不变（或下降）而注入量上升,22,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,（三）井下配水工具工作状况的判断,23,2.,配水嘴故障,水嘴堵塞,水嘴孔眼刺大,（三）井下配水工具工作状况的判断,24,掉水嘴前后指示曲线,底部阀不密封,（三）井下配水工具工作状况的判断,2.,配水嘴故障,25,（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,26,2.,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,（四）配注准确程度和分配层段注水量检查,27,(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,某井实测层段指示曲线,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,2.,分配层段注水量,（四）配注准确程度和分配层段注水量检查,当前注水量,测试时注水量,28,第三节 分层注水技术,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：,注水层段注入压力与注入量的相关曲线,某井分层指示曲线,29,一、分层吸水能力及测试方法,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：,一定注入压力下各层段的注入量,(,吸水量,),的分布。,30,放射性同位素载体法测吸水剖面的基本原理与测试过程。,一、分层吸水能力及测试方法,载体法测吸水剖面曲线,问题,?,31,(,二,),投球法分层测试,(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,),一、分层吸水能力及测试方法,投球测试管柱示意图,32,二、分层注水管柱,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,33,活动配水管柱图,偏心配水管柱图,(),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,34,第四节 注水井调剖,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。,35,(,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,第四节 注水井调剖,36,(,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,第四节 注水井调剖,37,一、水力压裂技术,二、油层酸化工艺技术,三、井底处理技术,第五节 油水井增产增注措施,38,一、水力压裂技术,压裂的定义：,用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。,39,一、水力压裂技术,利用特定的,发射药或推进剂,在油气井的目的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降低表皮系数，从而达到油气井增产的目的的一种工艺技术。,压裂的种类：,(,根据造缝介质不同,),水力压裂,高能气体压裂,干法压裂,利用,100%,的液体二氧化碳,和石英砂进行压裂，无水无任何添加剂，压后压裂液几乎完全排出地层，可避免地层伤害。其关键技术是混合砂子进入液体二氧化碳中的二氧化碳混合器。适用于对驱替液、冻胶或表面活性剂的伤害敏感的地层，适合的储层包括渗水层、低压层及有微粒运移的储层以及水敏性储层。,利用,压裂液,造缝。,发射药或推进剂,100%,的液体二氧化碳,压裂液,40,一、水力压裂技术,利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。,水力压裂：,水力压裂的工艺过程：,憋压,造逢,裂缝延伸,充填支撑剂,裂缝闭合,41,一、水力压裂技术,(2),降低了井底附近地层中流体的渗流阻力：,裂缝内流体流动阻力小。,水力压裂增产增注的原理,:,(1),改变流体的渗流状态：,使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，降低了能量消耗。,裂缝影响，使得近井地带平均渗透率增加。,径向流动改变单向流动，流体流动阻力减小。,（,a,）浅穿透裂缝渗流模式图 （,b,）深穿透裂缝渗流模式图,压裂井渗流模型图,42,一、水力压裂技术,压裂液任务：,破裂地层、造缝、降温作用,。一般用未交联的溶胶。,携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。,必须使用交联的压裂液,(,如冻胶等,),。,末尾顶替液：,替液入缝，提高携砂液效率和,防止井筒沉砂。,前置液,携砂液,顶替液,中间顶替液：,送,携送砂液、防砂卡；,43,一、水力压裂技术,压裂液的性能要求,滤失少：,悬砂能力强：,摩阻低：,稳定性好：,配伍性好：,低残渣：,易返排：,货源广、便于配制、价钱便宜。,造长缝、宽缝,取决于它的粘度与造壁性,取决于粘度,摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大,热稳定性和抗机械剪切稳定性,不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层,以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率,减少压裂液对地层的伤害,大！,44,一、水力压裂技术,支撑剂,填砂裂缝的导流能力：,在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用,FRCD,表示，导流能力也称为导流率。,支撑剂的性能要求,:,(1),粒径均匀，密度小,(2),强度大，破碎率小,(3),园度和球度高,(4),杂质含量少,(5),来源广，价廉,闭合压力,45,一、水力压裂技术,按其力学性质分为两大类：,脆性支撑剂,如石英砂、玻璃球等,特点,：硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎,韧性支撑剂,如核桃壳、铝球等,特点,：变形大，承压面积大，在高闭合压力下不易破碎,目前矿场常用支撑剂：一是天然砂；,二是人造支撑剂（陶粒）。,支撑剂的类型：,46,一、水力压裂技术,影响压裂井增产幅度的因素,油层特性,裂缝几何参数,指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等,指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力,麦克奎尔与西克拉用,电模型,研究了垂直裂缝条件下增产倍数与裂缝几何尺寸和导流能力的关系。,47,左边,要提高增产倍数，则应以增加裂缝导流能力为主,右边,曲线趋于平缓，增产主要靠,增加缝的长度,低渗油藏,增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利,高渗油藏,应以增加导流能力为主,麦克奎西克拉垂直裂缝增产倍数曲线,相对导流能力,无因次增产倍数,裂缝导流能力愈高，增产倍数也愈高；造缝愈长，倍数也愈高,对一定的裂缝长度，存在一个最佳的裂缝导流能力。,48,二、油层酸化工艺技术,酸化原理：,通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙,(,裂缝,),内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性,。,酸 洗,基质酸化,压裂酸化,将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。,在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。,在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。,49,（一）酸液及添加剂,1.,常用酸液,（,1,）,盐酸,较高浓度盐酸,（,2,）甲酸和乙酸,（,3,）多组分酸,（,4,）,乳化酸,（,5,）稠化酸,（,6,）泡沫酸,（,7,）土酸,HCl,与,HF,混合酸,2.,酸液添加剂,（,1,）缓蚀剂,（,2,）表面活性剂,（,3,）稳定剂,（,4,）增粘剂和减阻剂,（,5,）暂时堵塞剂,50,（二）碳酸盐岩地层的盐酸处理,碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石,目的：,解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性,一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应,2,HCl+CaCO,3,CaCl,2,+H,2,O+CO,2,4HCl+MgCa(CO,3,),2,CaCl,2,+MgCl,2,+2H,2,O+2CO,2,生成物状态,：,氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出,。,51,（三）酸化压裂技术,酸化压裂：,用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。,作用原理：,(1),靠水力作用形成裂缝；,(2),靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。,酸压与水力压裂相比：,相同点：,基本原理和目的相同。,不同点：,实现其导流性的方式不同。,52,（四）砂岩油气层的土酸处理,砂岩,砂 粒,粒间胶结物,石英和长石,硅酸盐类,(,如粘土,),和碳酸盐类物质,砂岩油气层的酸处理,通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。,53,酸化原理：,1),氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类反应时，其生成物中有气态物质和可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀。,2HF+CaCO,3,=CaF,2,+CO,2,+H,2,O,16HF+CaAl,2,Si,2,O,8,=CaF,2,+2AlF,3,+2SiF,4,+8H,2,O,酸液浓度高，,CaF,2,处于溶解状态；酸液浓度低，产生沉淀。,2),氢氟酸与石英的反应,6HF+SiO,2,=H,2,SiF,6,+2H,2,O,氟硅酸,(H,2,SiF,6,),在水中可解离为,H,+,和,SiF,6,2+,；,后者与,Ca,2+,、,Na,+,、,K,+,、,NH,4,+,等离子相结合，生成的,CaSiF,6,、,(NH,4,),2,SiF,6,易溶于水，而,Na,2,SiF,6,及,K,2,SiF,6,均为不溶物质，会堵塞地层。,（四）砂岩油气层的土酸处理,54,3),氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同。,氢氟酸与碳酸盐的反应速度最快，其次是硅酸盐,(,粘土,),，最慢是石英。,盐酸和碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐的反应速度还要快，因此土酸中的盐酸成分可先把碳酸盐类溶解掉，从而能充分发挥氢氟酸溶蚀粘土和石英成分的作用。,（四）砂岩油气层的土酸处理,55,三、井底处理新技术简介,（一）高能气体压裂技术,利用特定的发射炸药在井底产生高压、高温气体，在井筒附近油层中产生和保持多条多方位的径向裂缝，从而达到增产增注目的的工艺措施。,（二）水力振荡解堵技术,将水力振荡器对准油层，依靠水泥车把液体输入井下通过振荡器产生高频脉冲式液流，直接喷射油层，主要用来清除近井地带的机械杂质、钻井泥浆及沥青质和盐的沉积等堵塞，形成不闭合裂缝，并通过洗井将杂质返排出地面，从而解除近井地带的污染，恢复和提高油层渗透性的工艺措施。,56,（三）电脉冲井底处理技术,通过井下液体中电容电极的高压放电，在油层中造成定向传播的压力脉冲和强电磁场，产生空化作用，解除油层污染，对油层造成微裂缝从而达到增产增注目的的工艺措施。,（四）超声波井底处理技术,利用超声波的振动、空化作用等作用于油层，解除近井地带的污染和堵塞，以达到增产增注目的的工艺措施。,三、井底处理新技术简介,57,（六）微生物采油技术,通过向油层注入选择的微生物，微生物为了生存就地生长，其产物随之发生激励和运移，从而提高原油采收率的技术措施。,（五）人工地震处理油层技术,利用地面人工震源产生强大的波动场作用于油层进行振动处理，从而提高油层中油相渗透性及毛管渗流和重力渗流速度，促使石油中的原始溶解气及吸附在油层中的天然气进一步分离，以达到提高原油产量及采收率的目的。,三、井底处理新技术简介,(End),58,