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(guó)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(gè)或十幾個(gè)小層進(jìn)行開采，各層之間的滲透率仍然存在較大差異，這些差異對(duì)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(jìn)和舌進(jìn)現(xiàn)象十分明顯，導(dǎo)致注入水推進(jìn)不均勻。因此分層注水就顯得非常必要。

經(jīng)過近年來的實(shí)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(xì)的介紹了注水井吸水能力差異原因和幾種常用的測(cè)試方法以及影響它的一些因素。接著是對(duì)注水指示曲線的分析和研究應(yīng)用。通過對(duì)全國(guó)各油田的的實(shí)踐總結(jié)，得出了實(shí)現(xiàn)分層注水的幾種方法。井下工具部分詳細(xì)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(duì)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(dāng)中，由于三大矛盾的存在，到油田開發(fā)后期，采收率會(huì)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(guó)也不例外。大慶油田是我國(guó)第一次實(shí)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(shí)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(shí)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(qiáng)中、低滲透率油層注水的同時(shí)，通過調(diào)整井下配水嘴的節(jié)流損失，降低注水壓差，對(duì)高滲透率油層進(jìn)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(dá)到提高二、三類油藏的水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量，減緩老油田自然遞減的目的。

本文重點(diǎn)研究分層吸水能力的影響因素、測(cè)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(cè)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(jìn)行作業(yè)時(shí)，因用泥漿壓井時(shí)泥漿侵入注水層造成堵塞;由于酸化等措施不當(dāng)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(huì)造成堵塞；注入水中所帶的細(xì)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(dá)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(xué)腐蝕原理，二價(jià)鐵離子Fe進(jìn)入水中，生成氫氧化亞鐵Fe(OH)，注入水中溶解的氧進(jìn)一步將Fe(OH)氧化，生成氫氧化鐵Fe(OH)。生成的氫氧化鐵，當(dāng)水的pH值﹥～時(shí)，處于膠體質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)；當(dāng)pH值接近于6～6。5時(shí)，處于凝膠狀態(tài)；當(dāng)pH值﹥時(shí)，則呈棉絮狀的膠體物，特別當(dāng)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(dāng)注入水中含有鐵菌時(shí)，鐵菌的代謝作用也會(huì)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(jià)鐵鹽和氧，而同時(shí)在它的機(jī)體內(nèi)進(jìn)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(dāng)注入水中含有硫化氫時(shí)，其腐蝕將變得更加嚴(yán)重。硫化氫與電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的二價(jià)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(dāng)含有硫酸鹽還原菌時(shí)，也會(huì)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(jià)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(dāng)注入溶解有重碳酸鈣、中碳酸鎂等不穩(wěn)定鹽類時(shí)，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(dāng)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(dāng)水中含有大量的鈣離子時(shí)，在一定條件下將會(huì)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(huì)生成白色的碳酸鈣沉淀。

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

細(xì)菌堵塞

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的一些研究表明，注入水中含有的細(xì)菌，(如硫酸鹽還原菌、鐵菌等)在注水系統(tǒng)和地層中進(jìn)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(huì)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(xì)菌，又能適應(yīng)環(huán)境上的較大差異，生長(zhǎng)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(jìn)行凈化站處理前菌含量較低，進(jìn)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(shí)，可達(dá)×10個(gè)/mL。

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

由于注入水中所含有細(xì)菌和水一起進(jìn)入地層會(huì)在一定范圍內(nèi)生長(zhǎng)繁殖，通過對(duì)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(jì)算的活潑發(fā)育半徑為3～5m。因此，菌體和代謝產(chǎn)物對(duì)地層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，而且會(huì)發(fā)生在較深地帶。這樣，將給解除細(xì)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(duì)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(cè)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(gè)指標(biāo)

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(gè)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(shí)，不可能經(jīng)常關(guān)井測(cè)注水靜壓，所以采用測(cè)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(jì)算吸水指數(shù)

吸水指數(shù)=

在進(jìn)行不同地層吸水能力對(duì)比分析時(shí)，需采用“比吸水指數(shù)”或稱“每米吸水指數(shù)”為指標(biāo)，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(gè)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(jìn)行分析時(shí)，需在對(duì)注水井進(jìn)行測(cè)試取得流壓資料后才能進(jìn)行。在日常分析中，為及時(shí)掌握吸水能力的變化情況，常采用視吸水指數(shù)為指標(biāo)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(jìn)行層注水時(shí)，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(cè)試；來取得。

相對(duì)吸水量相對(duì)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?jǐn)?shù)。表示為

相對(duì)吸水量=×100

相對(duì)吸水量是用來表示各小層相對(duì)吸水能力的指標(biāo)。有了各小層的相對(duì)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(jìn)行分層測(cè)試。

目前我國(guó)研究分層吸水能力的方法主要有兩類，一類是測(cè)定注水井的吸水剖面；一類是在注水過程中直接進(jìn)行分層測(cè)試。前者是用各層的相對(duì)吸水量來表示分層吸水能力的大小，后者用分層測(cè)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(cè)試方法

測(cè)吸水剖面就是在一定注入壓力下測(cè)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(cè)吸水剖面的方法。

(1)原理及測(cè)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(cè)量放射性強(qiáng)度。當(dāng)活化懸浮液注入井內(nèi)時(shí)，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(jìn)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(jìn)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(cè)得的放射性強(qiáng)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(qiáng)度的