注水油水井措施.ppt

第十一章第十一章 注水与油水井措施注水与油水井措施第十一章 注水 摘摘 要要 注注水水是是通通过过注注水水井井向向油油层层注注水水补补充充能能量量，，保保持持地地层层压压力力，，它它是是目目前前提提高高采采油油速速度度和和采采收收率率方方面面应应用用得得最广泛的一项技术措施最广泛的一项技术措施 主要内容包括：主要内容包括： 1.1.水质；水质； 2.2.水处理措施；水处理措施； 3.3.分层注水工艺；分层注水工艺； 4.4.油水井措施油水井措施水源水源1.1.地面淡水：江、河、湖地面淡水：江、河、湖2. 2. 地层水：淡水或盐水：地层水：淡水或盐水：3. 3. 含油污水：采出水含油污水：采出水4. 4. 海水：盐水海水：盐水 第一节 水质与水处理1. 水质的基本要求 对对油油田田注注入入水水，，除除要要求求水水量量稳稳定定、、取取水水方方便便和和经经济合理外，还必须符合以下要求：济合理外，还必须符合以下要求：1) 水质稳定与油层水相混不产生沉淀；水质稳定与油层水相混不产生沉淀；2) 水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；3) 不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；4) 对注水设施腐蚀性小；对注水设施腐蚀性小；5) 当当一一种种水水源源量量不不足足，，需需要要第第二二种种水水源源时时，，应应首首先先进进行室内实验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害行室内实验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。

一、 注入水水质标准2. 水质推荐指标1) 悬悬浮浮物物固固体体含含量量及及颗颗粒粒直直径径、、腐腐生生菌菌、、硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌、、膜滤系数膜滤系数(MF)值见上表值见上表2) 含含油油量量指指标标，，当当地地层层渗渗透透率率≤0.1μm2 时时,含含油油量量≤5.0 mg/l ；；当地层渗透率＞当地层渗透率＞0.1μm2 时时,含油量含油量≤10.0 mg/l ；；3) 总铁含量应小于总铁含量应小于0.5 mg/l ；；4) 溶溶解解氧氧含含量量地地层层水水总总矿矿化化度度＞＞5000 mg/l 时时溶溶解解氧氧≤0.05 mg/l ；；总矿化度总矿化度≤5000 mg/l 时溶解氧时溶解氧≤0.5 mg/l ；；5) 平均腐蚀率应小于或等于平均腐蚀率应小于或等于0.076mm/a ；；6) 游离二氧化碳含量应小于或等于游离二氧化碳含量应小于或等于10.0 mg/l ；；7) 硫化物硫化物(指二价硫指二价硫)含量应小于等于含量应小于等于10.0 mg/l ①、 常用水处理措施1. 沉淀 沉沉淀淀是是让让水水在在沉沉淀淀池池或或罐罐内内停停留留一一定定时时间间，，使使其其所所含含悬悬浮浮固固体体颗颗粒粒靠靠重重力力沉沉降降下下来来，，对对于于细细小小的的悬悬浮浮固固体体颗颗粒粒，，常常需需要要足足够够的的时时间间才才能能沉淀下来。

沉淀下来 在在水水中中加加入入聚聚(絮絮、、混混)凝凝剂剂，，通通过过中中和和表表面电性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀面电性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀二、 注入水处理技术（（1 1）沉淀）沉淀悬浮的固体颗粒借自身的悬浮的固体颗粒借自身的重力重力而沉淀下来而沉淀下来常常用用的的聚聚凝凝剂剂硫酸铝硫酸铝硫酸铁硫酸铁三氯化铁三氯化铁偏铝酸钠偏铝酸钠反应沉淀池结构示意图反应沉淀池结构示意图机械反应池机械反应池 搅拌机搅拌机 叶轮叶轮 隔板反应池隔板反应池 斜板沉淀池斜板沉淀池 进水管进水管 积泥区积泥区 斜板斜板 集水槽集水槽出水管出水管 排泥管排泥管 2. 过滤 过滤是用容器过滤是用容器(过滤设备过滤设备)除去水中悬浮物和除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程其它杂质的工艺过程 过滤罐过滤罐(或池、器或池、器)自上而下装有滤料，支撑自上而下装有滤料，支撑介质等滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑介质等滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及硅藻土等，支撑介质常用砾石水自上而下经及硅藻土等，支撑介质常用砾石水自上而下经过滤层、支撑层，而后从罐底部排出清水。

过滤层、支撑层，而后从罐底部排出清水 按过滤速度滤罐可分为慢速和快速按过滤速度滤罐可分为慢速和快速2种 慢速滤罐一般在慢速滤罐一般在0.1～～0.3 m/h；； 快速滤罐可达快速滤罐可达15 m/h  按工作压力滤罐又可分为重力式、压力式滤罐 重力式滤罐：滤罐的水面与大气相连通，利用进出口水位差过滤的； 压力式滤罐：压力式滤罐滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐 滤罐的工作强度：指在单位时间内从单位面积滤罐通过的水量(过滤速度) 3. 杀菌 地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还原菌和其它微生物等，注水时需将这些微生原菌和其它微生物等，注水时需将这些微生物除掉以防止堵塞地层和腐蚀管柱物除掉以防止堵塞地层和腐蚀管柱 油田常用的杀菌剂有甲醛、氯气、次氯油田常用的杀菌剂有甲醛、氯气、次氯酸盐类、季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊酸盐类、季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊二醛等一般交替使用两种以上的杀菌剂，二醛等一般交替使用两种以上的杀菌剂，以防细菌产生抗药性。

以防细菌产生抗药性4. 4. 脱氧脱氧 地地面面水水源源与与空空气气接接触触常常溶溶有有一一定定量量的的氧氧，，有有的的水水源源水水中中还还含含有有碳碳酸酸气气和和硫硫化化氢氢气气体体，，这这些些气气体体对对金金属属和和混混凝凝土土均均有有腐腐蚀蚀性性，，因因此此注注水水前前要要用用物物理理法法或或化化学学法法除除去去注注入入水中所溶解的水中所溶解的O O2 2 、、COCO2 2 、、H H2 2S S等气体1) 化学法脱氧 常常用用的的化化学学脱脱氧氧剂剂包包括括NaNa2 2SOSO3 3、、 N N2 2H H4 4等等，，其其特特点点是是价价格低、使用方便其原理为：格低、使用方便其原理为： 特点：特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，但日常消耗化学药剂费用较高但日常消耗化学药剂费用较高(2) 物理法脱氧 物理法脱氧主要有真空脱氧和气体脱氧物理法脱氧主要有真空脱氧和气体脱氧1) 真空脱氧国国内内多多用用射射流流泵泵，，以以水水或或蒸蒸汽汽为介质实现真空塔内抽真空国外用真空泵为介质实现真空塔内抽真空。

国外用真空泵2) 气体脱氧多多用用天天然然气气或或氮氮气气作作为为气气提提气气对对水水进进行行逆逆流流冲冲刷刷，，可可除除去去水水中中的的氧氧，，但但不不易易达达到到较较高高的的最最终终脱脱氧氧指指标标，，有有时时要要用用化化学学脱脱氧氧来弥补 真空脱氧示意图真空脱氧示意图 当当水水源源水水含含有有大大量量的的过过饱饱和和碳碳酸酸盐盐，，如如重重碳碳酸酸钙钙和和重重碳碳酸酸镁镁钙钙及及重重碳碳酸酸亚亚铁铁等等，，因因其其化化学学性性质质都都不不稳稳定定，，注注入入地地层层后后因因温温度度升升高高可可能能产产生生碳碳酸酸盐盐沉沉淀淀而而堵堵塞塞孔孔道道因因此此，，在在注注入入地地层层前前用用曝曝晒法使其沉淀除去晒法使其沉淀除去 此法常在露天的沉淀池中进行此法常在露天的沉淀池中进行5. 曝晒 含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物，处理方法主要有：1) 自自然然沉沉降降法法：靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水分离，除去浮油及颗粒较大的分散油2) 絮絮凝凝分分离离法法：含油污水中油粒小于10μm以下时，自然沉降难以分离通常油粒带有负电荷，若选择在水中溶解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水分离的目的。

实验证明，氯化亚铁、硫酸亚铁作絮凝剂，有较好效果②、 含油污水处理含油污水处理工艺流程 ③、海水处理 海水处理可分为净化净化及脱氧脱氧两大部分 净化部分目前一般采用多级过滤净化处理，依次为砂滤器、硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤砂滤器普遍用石英砂，也有用石榴石、活性炭、无烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧三、注入水地面系统注水系统注水系统是指从是指从水源水源至至注水井注水井的全套设备和流程，包括水源的全套设备和流程，包括水源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井1.1.注水站注水站主要作用主要作用：将来水：将来水升压升压，以满足注水井对注入压力的要求，以满足注水井对注入压力的要求工艺流程工艺流程：来水进站：来水进站→→计量计量→→水质处理水质处理→→储水灌储水灌→→泵出泵出储水罐：储水罐：具有储备作用、缓冲作用、分离作用具有储备作用、缓冲作用、分离作用高压泵组：高压泵组：给注入水增压给注入水增压流量计：流量计：计量水量计量水量分水器：分水器：将高压水分配给各配水间将高压水分配给各配水间主要设施主要设施：：地面注水系统 2.2.配水间配水间主要作用： 用来调节、控制和计量各注水井的注水量用来调节、控制和计量各注水井的注水量主要设施主要设施：：分类分类：：配水间一般分为单井配水间和多井配水间两种配水间一般分为单井配水间和多井配水间两种3.3.注水井注水井主要作用主要作用：：注入水从地面进入地层的通道注入水从地面进入地层的通道主要设施主要设施：：井口装置和井下注水管柱井口装置和井下注水管柱正常注水和旁通备用正常注水和旁通备用管汇管汇压力表和流量计压力表和流量计 分水器分水器四、注水井投注程序投注程序投注程序投注程序投注程序：：注水井从完钻到正常注水之间所需进行的工作。

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它包括排液、洗井、预处理、试注、正常注水等几个方面1.1.排液排液① ① 清除油层内的清除油层内的堵塞物堵塞物；；② ② 在井底附近造成在井底附近造成低压带低压带，为注水创造有利条件；，为注水创造有利条件；③ ③ 采出部分采出部分弹性储量弹性储量，减少注水井排或注水井附近的，减少注水井排或注水井附近的能量损失，有利于注水井排能量损失，有利于注水井排拉成水线拉成水线2.2.洗井洗井目的目的：：把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来，避免油把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来，避免油层被污物堵塞影响注水层被污物堵塞影响注水洗井方式洗井方式正洗正洗正洗正洗: :水从油管进井，从油套环形空间返回地面；水从油管进井，从油套环形空间返回地面；反洗反洗反洗反洗: :水从油套环形空间进井，从油管返回地面水从油套环形空间进井，从油管返回地面3.3.预处理预处理目的目的：：为防止粘土颗粒的膨胀和运移，在注水井投注或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油井转注前需进行防膨防膨处理4.4.试注试注目的：目的：确定能否将水注入油层并取得油层确定能否将水注入油层并取得油层吸水启动压力吸水启动压力和和吸水指数吸水指数等资料，根据要求注入量选定注入压力。

等资料，根据要求注入量选定注入压力5. 5. 正常注水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经过配水就可以转为正常注水第二节 分层注水指示曲线及其应用1. 分层吸水能力研究的基本概念(1) 注水指示曲线 定义：定义：注水指示曲线是表示注水井在稳定流条件下，注入压力与注入量之间的关系曲线分为分层指示曲线和全井指示曲线分层注水指示曲线：分层注水指示曲线：表示各分层(小层)段注入压力(指经过井下水嘴后的)与分层注水量之间的关系曲线 (2) 吸水指数 吸水指数是指单位注水压差下的日注水量，是反映注水井(或油层)吸水能力的指标，其表达式为： 吸水指数的大小表示地层吸水能力的好坏，其数值等于注水指示曲线斜率的倒数因此，只要测得注水井指示曲线(或分层指示曲线)就可得到注水井吸水指数吸水指数吸水指数: :单位注水压差下的单位注水压差下的日注水量日注水量(3) 比吸水指数 比较不同地层的吸水能力时，为了消除油层厚度的影响，常用每米油层有效厚度的吸水指数即比吸水指数来表示 用吸水指数进行动态分析时，需要对注水井测试取得流压资料之后进行。

日常动态分析中，为及时掌握注水井地层吸水能力变化，常用日注水量与井口注水压力之比所求得的视吸水指数对比吸水能力 (4) 视吸水指数(5) 相对吸水量 相对吸水量是指在同一注入压力下，某分层吸水量占全井吸水量的百分数，是用来衡量各分层相对吸水能力的指标 用途：有了各分层的相对吸水量，就可由全井指示曲线绘制出各分层指示曲线，不必分层测试2. 典型注水指示曲线(1) 正常指示曲线 正常指示曲线分为直线递增式、上翘式和折线式： 1）直线递增式指示曲线如上图8中Ⅰ所示它反映了地层吸水量与注入压力成正比，在典型的注水指示曲线 线上任取两点可求出吸水指数当用指示曲线求吸水指数时，应当用有效注入压力绘制的曲线Iw=(Q2-Q1)/(P2-P1) 2) 上上翘翘式式曲曲线线如如上上图图中中Ⅱ所所示示这这种种上上翘翘式式曲曲线线除除与与设设备备仪仪表表有有关关外外，，还还与与油油层层性性质质有有关关如如在在断断层层蔽蔽挡挡或或连连通通较较差差的的“死死胡胡同同”油油层层中中，，注注入入水水不不易易扩扩散散，，油油层层压压力力升升高高，，注注入入水水受受到到的阻力越来越大，造成曲线上翘。

的阻力越来越大，造成曲线上翘3) 折折线线式式指指示示曲曲线线如如上上图图中中Ⅲ所所示示压压力力较较低低时时随随压压力力增增加加注注入入量量增增加加，，而而压压力力较较高高时时，，随随压压力力增增加加曲曲线线偏偏向向注注入入量量轴轴，，说说明明低低渗渗油油层层部部位位随随压压力力增增大大由由不不吸吸水水转转为为吸吸水水；；或或有有新新的的油油层层在在较较高高压压力力下下开开始始吸吸水水；；或或因因较较高高压压力力下下地层产生微小裂缝使吸水量突然增大地层产生微小裂缝使吸水量突然增大 几种指示曲线的形状几种指示曲线的形状1.1.直线型指示曲线直线型指示曲线由指示曲线求吸水指数由指示曲线求吸水指数⑴⑴递增式递增式⑵⑵垂直式垂直式油层性质很差，虽然泵压增加了，但注水量没有增加；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；仪表不灵或测试有误差；井下管柱有问题，如水嘴堵死等井下管柱有问题，如水嘴堵死等⑶⑶递减式递减式不正常的曲线不正常的曲线仪表、设备等有问题仪表、设备等有问题 几种指示曲线的形状几种指示曲线的形状2.2.折线型指示曲线折线型指示曲线⑷⑷曲拐式曲拐式仪器设备有问题，不能应用仪器设备有问题，不能应用⑸⑸上翘式上翘式Ø油层条件差、连通性不好或不连通油层。

油层条件差、连通性不好或不连通油层⑹⑹折线式折线式新油层开始吸水；新油层开始吸水； 油层产生微小裂缝油层产生微小裂缝Ø仪表、操作、设备、油层性质有关；仪表、操作、设备、油层性质有关；①曲线右移、斜率变小，吸水能力增强2.2.几种典型曲线变化几种典型曲线变化②②曲线左移、斜率变大，吸水能力下降曲线左移、斜率变大，吸水能力下降③③曲线平行上移、吸水能力不变曲线平行上移、吸水能力不变注注水水压压力力MPaMPa注水量注水量(m(m3 3.d.d-1-1) )ⅠⅠⅡⅡP PⅡⅡP PⅠⅠ④④曲线平行下移、吸水能力不变曲线平行下移、吸水能力不变注注水水压压力力MPaMPa注水量注水量(m(m3 3.d.d-1-1) )ⅡⅡⅠⅠP PⅠⅠP PⅡⅡ3.3.配水嘴故障配水嘴故障水水嘴嘴堵堵塞塞水水嘴嘴孔孔眼眼刺刺大大掉掉水水嘴嘴前前后后指指示示曲曲线线底底部部阀阀不不密密封封4 判断封隔器的密封性 可用指示曲线的变化来判断其密封性封隔器失效主要是因胶筒变形或破裂无法密封，或由于配水器弹簧失灵及管柱底部阀不严造成封隔胶筒密封失效 封隔器失效的主要表现：油套压平衡，分层配注失效，注水量上升；注水压力不变(或下降)，而注入量上升(封隔器失效后上下层串通，使吸水量高的控制层段注水量增加)。

5 5、检查配注准确程度与分配层段注水量、检查配注准确程度与分配层段注水量 注水井投注后，还要定期进行分层测试，用所得资料检查配注的准确程度，并为正确地分配层段注水量提供依据1. 检查配注准确程度 注水井的配注准确程度用配注误差表示，配注误差等于实际注水量与设计配注量之差同设计配注量比值的百分数 误差为正说明未达到注入量，称欠注；误差为负则说明注入量大于配注量，称超注2. 分配层段注水量 ①根据该井近期分层测试资料整理层段指示曲线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然后再算出注入压力下某层段的相对注水量(某层段注水量与全井注水量之比)④最后将目前实测全井注水量按上面计算的比例分配给各层段例题：某注水井分三层注水，测得层段指示曲线如图12-14所示正常注水井口压力为85MPa，目前全井注水量为230m3/d ，求3个层段目前的注水量解：1)由层段指示曲线上查出85MPa下各层段的注水量和全井注水量，并计算出各层段相对吸水量，见下表层段Ⅰ Ⅱ Ⅲ 全井 注水量m3/d885181.5220.5相对吸水量39.923.137.0100第Ⅱ层注水量：230×23.1=53.2 第Ⅲ层注水量：230×37.0=85.1 2) 计算各层段目前注水量 各层段目前注水量等于全井目前注水量与各层段相对吸水量的乘积。

第Ⅰ层注水量：Ⅰ=230×39.9=91.7 6、影响吸水能力的因素(1)(1)与注水井井下与注水井井下作业作业及注水井及注水井管理管理操作等有关的因素操作等有关的因素(2)(2)与水质有关的因素与水质有关的因素 ① ①注入水与设备和管线的注入水与设备和管线的腐蚀物腐蚀物及及垢垢类造成的堵塞；类造成的堵塞； ② ②注入水中所含注入水中所含微生物微生物及其代谢产物造成的堵塞；及其代谢产物造成的堵塞； ③ ③注入水中注入水中细小泥砂细小泥砂造成的堵塞；造成的堵塞； ④ ④注入水中含有在油层内产生沉淀的注入水中含有在油层内产生沉淀的不稳定盐类不稳定盐类3)(3)组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀(4)(4)注水井地层压力上升注水井地层压力上升7 7、改善吸水能力的措施、改善吸水能力的措施(1)(1)加强注水井日常管理加强注水井日常管理①①及时取水样及时取水样化验化验分析，保证水质合格；分析，保证水质合格；②②按规定按规定冲洗冲洗地面管线、储水设备和洗井，保证地面管线、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；储水设备和井内清洁；③③保证保证平稳注水平稳注水，减少波动，以免破坏油层结构和防止，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。

管壁上的腐蚀物污染水质和堵塞油层(2)(2)压裂增注压裂增注普通压裂：普通压裂：吸水指数低，注水压力高的低渗地层和严重污吸水指数低，注水压力高的低渗地层和严重污染地层；染地层；分层压裂：分层压裂：油层较厚、层内岩性差异大或多油层层间差异大油层较厚、层内岩性差异大或多油层层间差异大(3)(3)酸化增注酸化增注解除井底堵塞物，解除井底堵塞物，提高中低渗透层的绝对渗透率提高中低渗透层的绝对渗透率有机堵塞物：有机堵塞物：藻类和细菌，采用藻类和细菌，采用甲醛水溶液、盐酸或土酸甲醛水溶液、盐酸或土酸处理无机物堵塞：无机物堵塞：CaCOCaCO3 3、、FeSFeS、、Fe(OH)Fe(OH)3 3以及泥质等，采用以及泥质等，采用盐盐酸或土酸处理；酸或土酸处理；(4)(4)粘土防膨粘土防膨无机盐类：无机盐类：KClKCl、、NH4ClNH4Cl，，有效期短；有效期短；无机物表面活性剂：无机物表面活性剂：铁盐类，施工条件要求严，成本高，铁盐类，施工条件要求严，成本高，有效期短有效期短离子型表面活性剂：离子型表面活性剂：聚季胺，聚季胺，有效期长有效期长，成本较低，施，成本较低，施工容易；工容易；无机盐和有机物混合的处理剂无机盐和有机物混合的处理剂 注水井分层测试主要是测吸水剖面与测分层(段)指示曲线。

一、放射性同位素测吸水剖面原理与方法 测吸水剖面就是在一定注入压力测定沿井筒各射开层段吸收注入量的多少，其目的是掌握各层段的吸水能力1. 基本原理及测试工艺第三节 注水井分层测试 用固相载体(如：医用骨质活性炭、氢氧化锌或二者的混合物)吸附已溶解好的放射性同位素(如： 、 等)离子，再与水配制成一定浓度带放射性的活化悬浮液将悬浮液按正常注水注入井内后，利用放射性仪器在井筒内沿吸水剖面测量放射性强度吸水量越大的层段，岩层表面滤积固相载体的量就越多因岩石本身具有不同的自然放射性，在注入活化悬浮液前，必须先测出岩石本身的自然伽马曲线作为基线 2. 吸水剖面资料解释1) 曲线深度校正2) 消除污染、确定叠合线3) 绘制叠合图4) 确定吸水层位5) 确定相对吸水量1. 偏心管柱测分层指示曲线 (1) 测试原理 （2）测试方法(3) 绘制层段指示曲线 井下流量计测流量 由下而上逐层测试，所测流量等于包括本层在内的以下各层注水量之和，向井内下一次仪器，可不停注同时连续测完所有层段的注水量二、 分层指示曲线测试2. 投球法测分层指示曲线(1) 偏心管柱测注水井 分层指示曲线（首选）；(2) 投球法测注水指示曲线。

②向管柱中投入第一个小球，小球座在最下一级球座上，封堵最下一个层段，同样再测4～5个不同注入压力下的注水量，每个控制点的注入压力应与全井测试时相同；③再向管柱中投入第二个小球，封堵最下两个层段，进行类似测试，直至结束④如果有五个层段，则需从下至上逐级投入由小直径到大直径的四个球采用与偏心管柱测试相同的方法处理所测得的资料，即可绘出分层指示曲线 ①先测4～5个不同注入压力下的全井注水量；二、分层注水管柱二、分层注水管柱单管分层配水、单管分层配水、多管分层注水多管分层注水单管配水器多层段配水方式单管配水器多层段配水方式井中只下一套管柱，利用井中只下一套管柱，利用封隔器封隔器将整个注水井段封将整个注水井段封隔成几个互不相通的层段，隔成几个互不相通的层段，每个层段都装有每个层段都装有配水器配水器注入水从油管入井，由每注入水从油管入井，由每个层段配水器上的个层段配水器上的水嘴水嘴控控制水量，注入到各层段的制水量，注入到各层段的地层中底球底球+ +筛管筛管+ +丝堵丝堵配水器配水器注水层注水层人工井底人工井底封隔器封隔器注水层注水层配水器配水器封隔器封隔器注水层注水层配水器配水器封隔器封隔器封隔器封隔器+ + + +配水器配水器配水器配水器 2 2 2 2级级级级-3-3-3-3级集成级集成级集成级集成封隔器卡距封隔器卡距隔层厚度隔层厚度8m 2m8m 2m3m 1m3m 1m同心集成细分注水工艺技术同心集成细分注水工艺技术三、注水井的调剖Ø调剖定义：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，可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驱油，这种工艺措施，称为注水井调剖。

Ø水井调剖封堵高渗透层的方法①单液法②双液法Ø注水井调剖的选井条件Ø注水井调剖施工设计①处理层吸水指数较调剖前下降50%以上②吸水剖面发生明显合理变化③压降曲线明显变缓高能气体压裂技术高能气体压裂技术电脉冲井底处理技术电脉冲井底处理技术水力振荡增产增注技术水力振荡增产增注技术超声波井底处理技术超声波井底处理技术人工地震处理油层技术人工地震处理油层技术第第四四节节 油油水水井井措措施施水力压裂技术水力压裂技术油层酸化工艺技术油层酸化工艺技术一、水力压裂技术一、水力压裂技术Ø水力压裂的基本原理Ø压裂液Ø支撑剂Ø压裂工艺Ø压裂新工艺技术简介一、水力压裂技术一、水力压裂技术定义：定义：当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝随带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前成裂缝随带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。

度的填砂裂缝增产原理：径向流增产原理：径向流从地层从地层 裂缝裂缝从裂缝从裂缝 井底井底由径向流变为两个单相流，节约了能耗由径向流变为两个单相流，节约了能耗连通地层深处连通地层深处解除近井地带污染解除近井地带污染作用作用 压压裂裂液液是是为为造造缝缝与与携携砂砂使使用用的的液液体体，，是是水水力力压压裂裂的的关键组成部分关键组成部分 压压裂裂液液是是一一个个总总称称，，根根据据其其在在压压裂裂过过程程中中的的任任务务不同可分为不同可分为前置液前置液、、携砂液携砂液和和顶替液顶替液• 压裂液 1））前前置置液液：：作作用用是是破破裂裂地地层层并并造造成成一一定定几几何何尺尺寸寸的的裂裂缝缝以以备备后后面面的的携携砂砂液液进进入入，，它它还还起起到到一一定定的的降降温温作作用用有有时时为为了了提提高高前前置置液液的的工工作作效效率率，，在在一一部部分分前前置置液液中中加加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失 2））携携砂砂液液：：作作用用是是将将支支撑撑剂剂带带入入裂裂缝缝中中并并将将砂砂子子放放到到预预定定位位置置上上去去。

在在压压裂裂液液的的总总量量中中，，这这部部分分占占的的比比重重较大有造缝及冷却地层的作用有造缝及冷却地层的作用 3））顶顶替替液液：：作作用用是是打打完完携携砂砂液液后后，，用用于于将将井井筒筒中中全全部部携携砂砂液液替替入入裂裂缝缝中中中中间间顶顶替替液液用用来来将将携携砂砂液液送送到到预预定定位置，并有预防砂卡的作用位置，并有预防砂卡的作用 压裂液分类及作用 支支撑撑剂剂：：储储层层形形成成裂裂缝缝后后,由由携携砂砂液液输输送送、、携携带带充充填填至裂缝中的具有一定强度与圆球度的固体颗粒至裂缝中的具有一定强度与圆球度的固体颗粒 作作用用：：泵泵注注停停止止且且缝缝内内液液体体排排出出后后保保持持裂裂缝缝处处于于张张开状态，地层流体可通过支撑剂由裂缝流向井底开状态，地层流体可通过支撑剂由裂缝流向井底 • 支撑剂及支撑剂输送1. 支撑剂支撑剂(1) 支撑剂类型支撑剂类型支撑剂按其力学性质分为两大类：支撑剂按其力学性质分为两大类： 1））脆脆脆脆性性性性支支支支撑撑撑撑剂剂剂剂(如如石石英英砂砂、、玻玻璃璃珠珠等等)，，特特点点是是硬硬度度大大，，变形小；变形小；2））韧韧韧韧性性性性支支支支撑撑撑撑剂剂剂剂(如如核核桃桃壳壳、、铝铝球球等等)，，特特点点是是变变形形大大，，承压面积随之加大，高压下不易破碎。

承压面积随之加大，高压下不易破碎  酸化：酸化：是靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸时的水是靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸时的水力作用来提高地层渗透性能的工艺措施力作用来提高地层渗透性能的工艺措施酸化有两种基本类型：酸化有两种基本类型：1））常常规规酸酸化化（（孔孔隙隙酸酸化化））：：注注酸酸压压力力低低于于地地层层破破裂裂压压力力的的酸酸化化，，简简称称酸酸化化；；酸酸液液主主要要发发挥挥其其化化学学溶溶蚀蚀作作用用，，扩大与之接触岩石的孔、缝、洞；扩大与之接触岩石的孔、缝、洞；2））酸酸化化压压裂裂：：注注酸酸压压力力高高于于油油(气气)层层破破裂裂压压力力的的酸酸化化，，简简称称酸酸压压；；酸酸液液将将同同时时发发挥挥化化学学作作用用和和水水力力作作用用来来扩扩大大、、延延伸伸、、压压开开和和沟沟通通裂裂缝缝，，形形成成延延伸伸远远、、流流通通能能力力高高的的油油气渗流通道气渗流通道 二、油层酸化工艺技术二、油层酸化工艺技术油水分离装置油水分离装置预置保护膜预置保护膜预置保护膜预置保护膜挤前置液挤前置液挤前置液挤前置液+ +酸酸酸酸挤替挤液挤替挤液挤替挤液挤替挤液关井反应关井反应关井反应关井反应排酸排酸排酸排酸酸化工艺过程储层：碳酸盐地层、砂岩层。

储层：碳酸盐地层、砂岩层 碳酸盐碳酸盐地层：储集空间为孔隙、裂缝；地层：储集空间为孔隙、裂缝； 矿物成分是方解石矿物成分是方解石(CaCO3)和白云石和白云石[CaMg(CO3)2]，碳酸盐地层的酸处理，就是要解除，碳酸盐地层的酸处理，就是要解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，扩大沟通地层原有的孔孔隙、裂缝中的堵塞物质，扩大沟通地层原有的孔隙、裂缝，提高地层的渗透性能隙、裂缝，提高地层的渗透性能 砂岩砂岩由砂粒（石英和长石）和胶结物（硅酸盐和由砂粒（石英和长石）和胶结物（硅酸盐和碳酸盐类）构成碳酸盐类）构成 1、 酸化增产原理 2HCl+CaCO3==CaCl2+H2O+CO2 73 100 111 18 44 1m3,28% 320 438 486 79 193 (kg) 液重液重1140kg被溶解的碳酸钙，被溶解的碳酸钙，相当于相当于0.162体积体积 (1) 酸岩化学反应酸岩化学反应 （以（以CaCO3为例说明其反应过程为例说明其反应过程））2.碳酸盐岩地层的盐酸处理 砂岩组成：砂粒砂岩组成：砂粒+粒间胶结物粒间胶结物 砂粒：石英和长石砂粒：石英和长石 胶结物：硅酸盐类和碳酸盐类。

胶结物：硅酸盐类和碳酸盐类 砂砂砂砂岩岩岩岩地地地地层层层层的的的的酸酸酸酸处处处处理理理理，，，，就就是是通通过过酸酸液液溶溶解解砂砂粒粒之之间间的的胶胶结结物物和和部部分分砂砂粒粒，，或或者者溶溶解解孔孔隙隙中中的的泥泥质质堵堵塞塞物物，，或其它结垢物以恢复、提高井底附近地层的渗透率或其它结垢物以恢复、提高井底附近地层的渗透率 砂岩地层的酸处理多采用土酸进行处理砂岩地层的酸处理多采用土酸进行处理3. 砂岩地层的土酸处理土土土土酸酸酸酸：：：：由由10%～～15%浓浓度度的的盐盐酸酸和和3%～～8%浓浓度度的的氢氢氟氟酸酸与与添添加加剂剂按按不不同同比比例例所所组组成成的的混混合合液液, 通通常常之之称称为土酸为土酸(Mud Acid)（（1 1）酸液的选择）酸液的选择：：不同地层应选择不同的酸比例不同地层应选择不同的酸比例 1）当地层）当地层泥质含量较高泥质含量较高时，时，氢氟酸浓度取上限氢氟酸浓度取上限；； 2））当当地地层层碳碳酸酸盐盐含含量量较较高高时时，，则则盐盐酸酸浓浓度度取取上上限限，，氢氟酸液度取下限氢氟酸液度取下限 3））对对于于解解除除井井底底铁铁锈锈堵堵塞塞为为主主的的注注水水井井，，应应配配制制以以盐盐酸酸为为主主的的土土酸酸溶溶液液；；相相反反如如果果是是泥泥质质堵堵塞塞物物为为主，则应相应主，则应相应提高氢氟酸的浓度提高氢氟酸的浓度。

4））在在改改造造以以粘粘土土胶胶结结为为主主的的砂砂岩岩地地层层或或泥泥浆浆堵堵塞塞中中碳碳酸酸盐盐成成分分较较小小时时，，土土酸酸溶溶液液中中的的氢氢氟氟酸酸浓浓度度应应相应提高相应提高4. 土酸处理工艺 为为了了进进一一步步防防止止不不溶溶物物的的沉沉淀淀和和充充分分发发挥挥氢氢氟氟酸酸对对泥泥质质成成分分的的溶溶蚀蚀作作用用，，在在土土酸酸处处理理前前应应预预先先进进行行盐盐酸处理2）盐酸预处理预处理的作用：预处理的作用：因因此此，，预预处处理理时时的的盐盐酸酸用用量量不不应应低低于于土土酸酸用用量量，，盐盐酸酸的的浓浓度度依依地地层层中中的的碳碳酸酸盐盐含含量量而而定定，，一一般般取取12%～～15%a. 溶溶蚀蚀碳碳酸酸盐盐类类物物质质，，防防止止沉沉淀淀并并充充分分发发挥挥土土酸酸对对泥质成分的溶蚀作用；泥质成分的溶蚀作用；b. 把把地地层层水水顶顶替替走走，，避避免免氢氢氟氟酸酸与与地地层层水水接接触触，，防防止生成氟硅酸钾、钠盐沉淀止生成氟硅酸钾、钠盐沉淀（3）土酸处理的施工工艺步骤1) 预预处处理理：：用用12%～～15%的的盐盐酸酸溶溶解解地地层层中中的的碳碳酸酸盐盐类并顶走地层水类并顶走地层水步骤：步骤：预处理预处理 土酸处理土酸处理 替置酸处理替置酸处理.2) 土土酸酸处处理理：：其其中中盐盐酸酸进进一一步步溶溶解解碳碳酸酸盐盐类类并并保保持持酸酸液液在在较较低低的的pH水水平平上上，，防防止止CaF2沉沉淀淀，，氢氢氟氟酸酸溶溶解解泥泥质成分和部分石英颗粒；质成分和部分石英颗粒；3) 顶顶替替酸酸处处理理：：顶顶替替液液可可以以用用5%～～10%盐盐酸酸，，过过滤滤的的煤煤油油、、柴柴油油或或氯氯化化铵铵，，其其目目的的是是作作氢氢氟氟酸酸与与泵泵入入液液体体间间的的缓缓冲冲液液体体，，应应有有足足够够量量的的顶顶替替液液，，把把土土酸酸全全部部顶顶替到地层中去。

替到地层中去1.1.选井选层要求选井选层要求 三、三、 高能气体压裂工艺高能气体压裂工艺1)1) 油气井固井质量较好；油气井固井质量较好；2)2) 射孔密度和孔径符合要求；射孔密度和孔径符合要求；3)3) 施施工工层层段段距距离离油油水水接接触触面面和和油油气气接接触触面面以以及及与与水水层层间间的的隔层在隔层在5 m5 m以上；以上；4)4) 近井地带污染严重近井地带污染严重(S(S＞＞3)3)；；5)5) 对对天天然然裂裂缝缝发发育育得得较较为为充充分分的的地地区区，，以以及及与与邻邻井井相相比比产产量明显较低的油气井，应重点考虑；量明显较低的油气井，应重点考虑；6)6) 生生产产井井( (水水力力压压裂裂或或酸酸压压过过) )应应仍仍有有较较高高的的出出油油潜潜力力和和地地层压力；层压力；7)7) 难难注注水水井井，，或或注注水水速速率率下下降降较较快快，，或或层层间间矛矛盾盾较较为为突突出出的井2 2、高能气体压裂技术、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附近油层中产生和保持多条多方位多条多方位的的径向裂缝径向裂缝，从而达到，从而达到增产增注目的的工艺措施。

增产增注目的的工艺措施三种压裂方式形成的裂缝三种压裂方式形成的裂缝各种压裂的压力与时间的关系结结构构：：高高能能气气体体压压裂裂弹弹由由点点火火系系统统、、动动力力源源和和载体载体三大部分组成三大部分组成3.3.高能气体压裂工艺管柱高能气体压裂工艺管柱原原理理：：用用电电缆缆将将压压裂裂弹弹下下到到设设计计井井深深后后，，在在地地面面给给点点火火系系统统通通电电，，引引燃燃动动力力源源(主主药药剂剂)，，从从而而产产生生大大量量的的高高温温、、高高压压气气体体，，使使井井筒筒附附近近储储层层形形成成多多向向多多条条裂裂缝缝，，以以降降低液流阻力，达到增产增注目的低液流阻力，达到增产增注目的特特点点：：该该技技术术具具有有施施工工简简单单、、周周期期短短、、费费用低、不受地理条件限制等特点用低、不受地理条件限制等特点 四、水力振荡解堵采油技术四、水力振荡解堵采油技术 利用利用振动振动原理处理油层，即以水力振动器作为井下震源原理处理油层，即以水力振动器作为井下震源下至处理井段，地面供液源按一定排量将工作液注入下至处理井段，地面供液源按一定排量将工作液注入振动振动器器内，振动器依靠流经它的液体来激励、产生内，振动器依靠流经它的液体来激励、产生水力脉冲波水力脉冲波，，对油层产生作用，实现振动处理油层。

对油层产生作用，实现振动处理油层 解堵机理解堵机理 Ø①①解除近井地带的机械杂质、钻井液和沥解除近井地带的机械杂质、钻井液和沥青胶质堵塞；青胶质堵塞； Ø②②破坏盐类沉积；破坏盐类沉积；Ø③③使地层形成微裂缝使地层形成微裂缝 ；；技术特点Ø现场施工所用设备简单、施工方便、易于推广施工人员不接触毒品、易燃、易爆品，工作安全Ø效率高、适用性强，尤其是在不能上常规改造措施的井或上常规改造措施无效的井上应用，对提高产能及降低油井含水等有特殊作用Ø费用低廉、增产幅度较大、经济效益好水水力力脉脉冲冲波波振振动动器器工作液由油管流经工作液由油管流经内套内套，并从其，并从其斜向槽孔斜向槽孔中流出，推动外滑套转中流出，推动外滑套转动在工作液周期性地从动在工作液周期性地从外滑套外滑套的的斜向槽孔斜向槽孔中流出时，形成了水中流出时，形成了水力脉冲冲击波力脉冲冲击波工作原理工作原理优点：优点：结构简单、牢固耐用、成本较低结构简单、牢固耐用、成本较低 缺点：缺点：功率小、频率低，声波处理的深度和强度较小功率小、频率低，声波处理的深度和强度较小 五、电脉冲采油技术通过井下液体中电容电极的通过井下液体中电容电极的高压放电高压放电，在油层中造成定向传，在油层中造成定向传播的播的压力脉冲压力脉冲和和强电磁场强电磁场，产生，产生空化作用空化作用，解除油层污染，，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。

对油层造成微裂缝从而达到增产增注目的的工艺措施⑴ ⑴ 脉冲波对油层岩石的脉冲波对油层岩石的造缝造缝作用；作用； 由于强大脉冲波的由于强大脉冲波的冲击载荷冲击载荷作用，使得非连续均匀的岩石作用，使得非连续均匀的岩石产生相对撕裂的剪切应力，当超过岩石的产生相对撕裂的剪切应力，当超过岩石的抗疲劳强度抗疲劳强度就会产就会产生微裂缝或宏观裂缝，且可以高速向前扩展生微裂缝或宏观裂缝，且可以高速向前扩展 增产机理增产机理 电具有很高的能量密度这实际上是一种爆炸电爆炸能够产生大密度的高压等离子体，强大的冲击波，脉动的蒸气瓦斯混合气腔和脉冲电磁场，其中冲击波是主要因素 利利用用声声波波的的机机械械振振动动能能，，经经流流体体介介质质耦耦合合后后进进入入地地层层，，从而达到解除污染、堵塞，提高近井地带渗透性的目的从而达到解除污染、堵塞，提高近井地带渗透性的目的六、超声波处理油层技术1. 超声波的作用超声波的作用 超声波采油技术的机理主要是超声波采油技术的机理主要是机械振动作用机械振动作用、、空化空化作用作用和和热作用热作用三个方面三个方面1) 机械振动作用机械振动作用 指地层弹性介质微粒机械振动的传播。

在传播过程指地层弹性介质微粒机械振动的传播在传播过程中，粒子的振幅、速度及加速度发生显著的变化，从而中，粒子的振幅、速度及加速度发生显著的变化，从而产生松动、边界磨擦、微裂缝、解聚等产生松动、边界磨擦、微裂缝、解聚等(3) 热作用热作用 超超声声波波在在传传播播介介质质内内部部的的吸吸收收、、在在不不同同介介质质的的分分界界处处的的摩摩擦擦及及空空化化作作用用在在气气泡泡崩崩裂裂时时释释放放大大量量的的热热量量，，这这三种方式是热作用能量的主要来源三种方式是热作用能量的主要来源2) 空化作用空化作用 指在指在振动脉冲振动脉冲的作用下，液体中的作用下，液体中气泡成长气泡成长和和崩溃崩溃的的过程以及伴随发生的一系列现象过程以及伴随发生的一系列现象这种空化作用一方面这种空化作用一方面可以可以减小气阻减小气阻，另一方面在气核崩溃间形成的激波，又，另一方面在气核崩溃间形成的激波，又可以可以促进裂缝的产生和局部温度的上升促进裂缝的产生和局部温度的上升 上上述述超超声声波波的的三三种种作作用用不不是是孤孤立立的的，，而而是是互互相相交交织织在在一一起起并并存存的的。

不不同同的的振振源源强强度度及及频频率率，，三三种种作作用用的的比比例也不同例也不同超声波的作用利用超声波的振动、空化作用等作用于油层，解除近井利用超声波的振动、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地带的污染和堵塞，以达到增产增注目的的工艺措施超声波：能在任何介质中传播，频率大于超声波：能在任何介质中传播，频率大于20kHz20kHz的弹性波的弹性波 超声波对岩石渗透率的影响主要是超声波对岩石渗透率的影响主要是振动效应振动效应和和热效应热效应；； 超声波提高渗透率的效果随超声波提高渗透率的效果随温度的升高温度的升高而逐渐变差；而逐渐变差；在低温条件下，超声波的热效应与机械效应都不可忽视；在低温条件下，超声波的热效应与机械效应都不可忽视； 在高温下，起主要作用的是在高温下，起主要作用的是机械机械作用，热效应作用不明显作用，热效应作用不明显 七、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，从而提高油层中理，从而提高油层中油相渗透性油相渗透性及及毛管渗流毛管渗流和和重力渗流速度重力渗流速度，，促使石油中的原始促使石油中的原始溶解气溶解气及吸附在油层中的天然气进一步及吸附在油层中的天然气进一步分分离离，以达到提高原油产量及采收率的目的。

以达到提高原油产量及采收率的目的⑴ ⑴ 振动加快了地层中流体的流速；振动加快了地层中流体的流速； ①①地表强振动产生的纵波在油层横向产生微小地表强振动产生的纵波在油层横向产生微小附加压力梯附加压力梯度度，会促进油层内液体的流动会促进油层内液体的流动 ②②振动造成地层介质振动造成地层介质应变应变积累，停振后，油层介质的应变积累，停振后，油层介质的应变积累会松驰而改变为积累会松驰而改变为应力应力一段时间后由于内应力的释放一段时间后由于内应力的释放促进液体向油井低压区流动促进液体向油井低压区流动 ⑵ ⑵ 振动能降低原油粘度，改善流动性能；振动能降低原油粘度，改善流动性能； ⑶⑶振动具有改善岩石表面润湿性的作用；振动具有改善岩石表面润湿性的作用； ⑷⑷振动有利于清除油层堵塞及提高地层渗透率；振动有利于清除油层堵塞及提高地层渗透率；⑸⑸振动可以降低驱动压力，提高采收率振动可以降低驱动压力，提高采收率。