采油工程(分层注水)课件.ppt

分分层注水注水-注水工注水工艺按注入通道可分按注入通道可分为：油管注水油管注水(正注正注)、油套油套环空注水空注水(反注反注)油套管同油套管同时注水注水(合注合注)；按是否分按是否分层又可分又可分为：笼统注水注水 分分层注注水水：分分层注注水水是是在在进行行非非均均质多多油油层开开采采中中，为加加强中中、低低渗渗透透层并并控控制制高高渗渗透透层注注水水，按按配配注注要要求，在注水井中求，在注水井中实现分分层控制注入的注水方式控制注入的注水方式一、一、分分层注水方法注水方法1.分分层注水原理注水原理 将所射开的各层按油层性质、含油饱和度、压力等相近，层与层相邻的原则，按开发方案要求划分几个注水层段，通常与采油井开采层段对应，采用一定的井下工艺措施，进行分层注水，以达到保持地层压力提高油井产量的目的常常规分分层注注水水各各层之之间应具具有有相相对稳定定的的隔隔层，隔隔层厚厚度度一一般般要要求求在在2 m左左右右细分分层注注水水的的隔隔层厚厚度度一般可控制在一般可控制在1.2 m以上分分层注水工注水工艺主要包括分主要包括分层注水工具、管柱、配水技注水工具、管柱、配水技术、测试技技术和增注技和增注技术。

分分层注水是通注水是通过分分层注水注水管柱来管柱来实现的分层注水管柱一般分二注水管柱一般分二类：同心式注同心式注水管柱和偏心式注水管柱水管柱和偏心式注水管柱2.分分层注水工注水工艺活活动式式(1)同心式注水管柱同心式注水管柱 扩张式封隔器式封隔器 固定式配水器固定式配水器测试球座球座 扩张式封隔器式封隔器空心活空心活动配水器配水器 循循环阀筛管管固定式固定式同心式注水管柱同心式注水管柱-固定式注水管柱固定式注水管柱：管柱技：管柱技术要求是各要求是各级配水器启配水器启动压力必力必须大于和等于封隔器坐封大于和等于封隔器坐封压力，以保力，以保证封隔封隔器坐封由于是固定式配水器，所以器坐封由于是固定式配水器，所以换水嘴水嘴时需要需要起管柱活活动式注水管柱式注水管柱：其配水嘴装在配水器芯子上，各：其配水嘴装在配水器芯子上，各级配水器的芯子直径自上而下，从大到小，故配水器的芯子直径自上而下，从大到小，故应从从下而上逐下而上逐级投送，打投送，打捞配水器芯子配水器芯子时相反由于配相反由于配水器芯子与管柱水器芯子与管柱轴线同心，同心，为保保证每每级投送投送顺利受利受油管内通径限制不可能分油管内通径限制不可能分级过多，一般多，一般为三三级，最，最多多为四四级。

换水嘴水嘴时只需打只需打捞配水器芯子，不需起配水器芯子，不需起管柱偏心配水器由堵塞器和偏心工作筒偏心配水器由堵塞器和偏心工作筒组成由成由专用投用投捞器投器投捞堵塞器堵塞器(其中装有水嘴其中装有水嘴)可可调本本层位注水量位注水量偏心式注水管柱按其所用封隔器偏心式注水管柱按其所用封隔器类型又分型又分为可洗井、可洗井、不可洗井两种管柱不可洗井两种管柱2)偏心注水管柱偏心注水管柱配水器芯子堵塞器与油管配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心，故称偏心不同心，故称偏心二、二、分分层注水指示曲注水指示曲线及其及其应用用1.分分层吸水能力研究的基本概念吸水能力研究的基本概念(1)注水指示曲注水指示曲线 定定义：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分层注水指示曲注水指示曲线：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 吸吸水水指指数数是是指指单位位注注水水压差差下下的的日日注注水水量量，是是反反映映注注水井水井(或油或油层)吸水能力的指吸水能力的指标，其表达式，其表达式为：吸吸水水指指数数的的大大小小表表示示地地层吸吸水水能能力力的的好好坏坏，其其数数值等等于于注注水水指指示示曲曲线斜斜率率的的倒倒数数。

因因此此，只只要要测得得注注水水井井指指示示曲曲线(或分或分层指示曲指示曲线)就可得到注水井吸水指数就可得到注水井吸水指数生生产中中不不可可能能经常常关关井井测注注水水井井地地层静静压，因因此此采采用用测指指示示曲曲线的的办法法，取取得得在在不不同同流流压下下的注水量，求吸水指数，即：的注水量，求吸水指数，即：-(3)比吸水指数比吸水指数 比比较不不同同地地层的的吸吸水水能能力力时，为了了消消除除油油层厚厚度度的的影影响响，常常用用每每米米油油层有有效效厚厚度度的的吸吸水水指指数数即即比比吸吸水水指指数数来表示来表示-用吸水指数用吸水指数进行行动态分析分析时，需要，需要对注水井注水井测试取得流取得流压资料之后料之后进行日常动态分析中，分析中，为及及时掌握注水井地掌握注水井地层吸水能力吸水能力变化，常用日注水量与化，常用日注水量与井口注水井口注水压力之比所求得的力之比所求得的视吸水指数吸水指数对比吸水能比吸水能力在在笼统注水情况下，若用油管注水，注水情况下，若用油管注水，则式中式中 取套管取套管压力；若采用套管力；若采用套管环空注水，空注水，则 取油取油管管压力，以消除管柱摩阻影响力，以消除管柱摩阻影响。

4)视吸水指数吸水指数-(5)相相对吸水量吸水量 相相对吸吸水水量量是是指指在在同同一一注注入入压力力下下，某某分分层吸吸水水量量占占全全井井吸吸水水量量的的百百分分数数，是是用用来来衡衡量量各各分分层相相对吸水能力的指吸水能力的指标用用途途：有有了了各各分分层的的相相对吸吸水水量量，就就可可由由全全井井指指示示曲曲线绘制出各分制出各分层指示曲指示曲线，不必分，不必分层测试测吸水剖面就是在一定的注入吸水剖面就是在一定的注入压力下力下测定沿井筒定沿井筒各射开各射开层段吸收注入量的多少（既分段吸收注入量的多少（既分层吸水量）有吸水量）有放射性同位素放射性同位素测法和投球法和投球测试法2.分分层指示曲指示曲线的的压力校正力校正 在在实际生生产中中由由于于注注入入水水通通过油油管管、水水嘴嘴和和打打开开节流流器器阀时产生生压力力损失失，因因此此在在同同一一井井口口压力力下下各各层段段真真正正有有效效的的注注水水压力力并并不不不不同同，因因此此需需要要进行行层段段注注水水压力力校校正正，以以消消除井下注水管柱除井下注水管柱结构的影响构的影响有效注入有效注入压力表示力表示为：有效注入压力 实测井口注入压力 静水柱压力过油管的摩擦压力损失 注入水通过配水嘴的压力损失 注入水打开配水器阀的压力损失-3.典典型型注注水水指指示示曲曲线-(1)正常指示曲正常指示曲线正常指示曲正常指示曲线分分为直直线递增式、上增式、上翘式和折式和折线式。

式1）直线递增式指示曲线如图12-8中所示它反映了地层吸水量与注入压力成正比，在直图12-8 典型的注水指示曲线线上上任任取取两两点点可可求求出出吸吸水水指指数数当当用用指指示示曲曲线求求吸吸水水指指数数时，应当当用用有有效效注注入入压力力绘制制的的曲曲线Iw=(Q2-Q1)/(P2-P1)-2)上上翘式式曲曲线如如图12-8中中所所示示这种种上上翘式式曲曲线除除与与设备仪表表有有关关外外，还与与油油层性性质有有关关如如在在断断层蔽蔽挡或或连通通较差差的的“死死胡胡同同”油油层中中，注注入入水水不不易易扩散散，油油层压力力升升高高，注注入入水水受受到到的的阻阻力力越越来来越越大大，造造成成曲曲线上上翘3)折折线式式指指示示曲曲线如如图12-8中中所所示示压力力较低低时随随压力力增增加加注注入入量量增增加加，而而压力力较高高时，随随压力力增增加加曲曲线偏偏向向注注入入量量轴，说明明低低渗渗油油层部部位位随随压力力增增大大由由不不吸吸水水转为吸吸水水；或或有有新新的的油油层在在较高高压力力下下开开始始吸吸水水；或因或因较高高压力下地力下地层产生微小裂生微小裂缝使吸水量突然增大使吸水量突然增大。

2)不正常指示曲不正常指示曲线 不正常指示曲不正常指示曲线有下述几种情况：有下述几种情况：1)垂垂直直式式指指示示曲曲线如如图12-8中中的的曲曲线所所示示，注注水水压力力增增加加，注注水水量量不不增增产生生此此种种指指示示曲曲线可可能能是是设备发生生故故障障(如如井井下下水水嘴嘴堵堵塞塞、流流量量计失失灵灵)或或是是油油层渗渗透透性极差所造成的性极差所造成的2)直直线递减减式式指指示示曲曲线如如图12-8中中的的曲曲线，说明明设备或或仪表有表有问题，曲，曲线不能用3)曲曲拐拐式式指指示示曲曲线如如图12-8中中的的曲曲线，主主要要反反映映设备、仪表有表有问题，曲，曲线不能用4)嘴嘴后后有有汽汽穴穴图12-8中中的的曲曲线是是注注水水量量很很大大时，通通过水水嘴嘴的的液液流流速速度度过高高，水水嘴嘴喉喉部部可可能能产生生汽汽穴穴现象，象，这一特性可运用到液流的流量自一特性可运用到液流的流量自动控制上4.分分层指示曲指示曲线的的应用用 因因正正确确的的指指示示曲曲线变化化反反映映了了地地层吸吸水水能能力力或或井井下下工工具具工工作作状状态的的变化化，因因此此可可用用来来判判断断地地层吸吸水水能能力力的的变化与井下工具的工作状况。

化与井下工具的工作状况1）指示曲）指示曲线右移，右移，斜率斜率变小小在相同注入在相同注入压力下，力下，注入量增加注入量增加主要原因有：主要原因有：-1)地地层吸水能力增吸水能力增强如如实施洗井或酸化、施洗井或酸化、压裂等作裂等作业2)井井下下配配水水嘴嘴脱脱落落分分层(段段)注注水水失失去去控控制制，指指示示曲曲线明明显偏偏向向注注水水量量轴，至至使使全全井井指指示示曲曲线突突然然向向右右偏偏移移，且且斜斜率率变小小通通常常可可根根据据井井下下水水嘴嘴性性能能(是是否否易易脱脱落落)及及分分层测试资料料验证，即可，即可发现3)水水嘴嘴刺刺大大由由于于长期期注注水水或或水水中中可可能能含含有有砂砂及及其其它它固固体体微微粒粒，将将水水嘴嘴刺刺大大，某某分分层配配水水失失控控，亦亦可可出出现指指示示曲曲线向向右右偏偏移移，且且斜斜率率变小小每每测一一次次曲曲线逐逐渐向向注注水水量量轴偏偏移移，与与水水嘴嘴脱脱落落不不同同之之处在在于于其其变化化不不是是突突然然的的，实际中中可通可通过分分层测试曲曲线对比分析4)底底部部阀不不密密封封造造成成注注入入水水自自油油管管末末端端进入入油油套套环形形空空间，使使油油套套压基基本本平平衡衡(或或相相等等)，封封隔隔器器不不密密封封，控控制制注注水水量量段段失失控控，分分层注注水水量量大大大大小小于于全全井井注注水水量量，可可用用分分层测试或洗井后或洗井后测试来确定。

来确定2)指示曲指示曲线左移，斜率左移，斜率变大大 图12-9中中虚虚线，在在相相同同注注入入压力力下下，注注入入量量下下降降，其其原因可能原因可能为：1)井井下下有有污染染，地地层有有堵堵塞塞因因注注入入水水不不合合格格或或滤器器失失效效使使井井底底污染染，地地层堵堵塞塞，地地层吸吸水水能能力力下下降降，使使指指示示曲曲线左左移移，斜斜率率变大大；相相同同注注水水压力力下下注注水水量量由由下下降降到到，而而要要达达到到原原注注水水量量需需提提高高注注水水压力力到到处理理方方法法：洗洗井井或酸化解堵或酸化解堵2)水水嘴嘴堵堵塞塞因因注注入入水水不不合合格格或或井井下下结垢垢、腐腐蚀等等产物物堵堵塞塞水水嘴嘴，使使有有效效注注入入压力力降降低低，没没达达到到设计注注水水量量，有有与与图12-9虚虚线相相似似的的曲曲线水水嘴嘴堵堵塞塞的的层位位可可从从分分层测试资料料看看出出从从经验上上看看水水嘴嘴堵堵塞塞比比油油层污染染要要快快些些(从两次从两次测试曲曲线的的时间上看上看)，有，有时二者兼有二者兼有3)指示曲指示曲线平行上移或下移平行上移或下移上移：地上移：地层压力上升力上升下移：地下移：地层压力下降力下降（4）判断封隔器的密封性）判断封隔器的密封性可用指示曲可用指示曲线的的变化来判化来判断其密封性。

封隔器失效断其密封性封隔器失效主要是因主要是因胶筒胶筒变形或破裂形或破裂无法密封，或由于配水器无法密封，或由于配水器弹簧失灵及管柱底部簧失灵及管柱底部阀不不严造成封隔胶筒密封失效造成封隔胶筒密封失效封隔器失效的主要表封隔器失效的主要表现：油套：油套压平衡，分平衡，分层配注失效，注配注失效，注水量上升；注水水量上升；注水压力不力不变(或下降或下降)，而注入量上升，而注入量上升(封隔器封隔器失效后上下失效后上下层串通，使吸水量高的控制串通，使吸水量高的控制层段注水量增加段注水量增加)例如：例如：第一第一级封隔器失效封隔器失效时，正注井中油、套，正注井中油、套压平衡，平衡，或注水量突然增加，油或注水量突然增加，油压相相应下降，套下降，套压上升；合注井油、上升；合注井油、套套压平衡，改正注后，套平衡，改正注后，套压随油随油压变化而化而变化三、三、分分层配水嘴的配水嘴的选择与与调配配 水嘴直径、通水嘴直径、通过水嘴的配水量及水嘴的配水量及节流流压力力损失三者之失三者之间的关系曲的关系曲线，称，称为嘴嘴损曲曲线，如，如图12-11所所示嘴损曲曲线常通常通过室内模室内模拟试验确定分分层配配水水的的实质是是在在井井口口压力力相相同同的的情情况况下下，利利用用不不同同水水嘴嘴的的过流流能能力力及及产生生的的压力力损失失的的大大小小，对各各层段段注注水水量量进行行控控制制，达达到到分分层段段定定量量配配水水的的目目的的，因因此此通通过水嘴需要降低的水嘴需要降低的压力力值，可求得配水嘴尺寸。

可求得配水嘴尺寸1.确定确定层段注水量段注水量当油层不装水咀注水时，注水量和注入压力之间的关系：（无控制注水）当油层装水咀时（控制注水）-2.水嘴水嘴选择(1)新投注井水嘴新投注井水嘴选择 新投注井新投注井进行水嘴行水嘴选择步步骤如下：如下：1)下下入入分分层测试管管柱柱，并并进行行分分层测试根根据据分分层测试资料料整整理理出出分分层与与全全井井指指示示曲曲线(按按实测井井口口注注入入压力力绘制制)，如，如图12-12所示2)用用各各分分层段段配配注注量量 在在分分层指指示示曲曲线上上查得得各各层的的配注配注压力力 ，见图12-123)确定井口注入确定井口注入压力，力，4)求求层段段井井口口嘴嘴损用用已已确确定定的的井井口口注注入入压力力减减去去各各层段段达达到到配配注注量量时井井口口配配注注压力力 ，得得各各层段段的井口嘴的井口嘴损压力力 5)根据各根据各层段所需的配注量段所需的配注量 与井口嘴与井口嘴损 ，在，在相相应嘴嘴损曲曲线版版(图12-11)上上查得得应选水嘴的大小及个数水嘴的大小及个数2)水嘴水嘴调配配指示曲指示曲线法：法：图12-13 水嘴水嘴调配配1)按按井井下下配配水水管管柱柱(常常用用偏偏心心管管柱柱)进行行分分层测试，并并整整理理测试资料料，实测井井口口压力力绘制制各各层段段指指示示曲曲线；2)根根据据分分层配配注注量量 要要求求，在在层段段指指示示曲曲线上上求求出出相相应的井口分的井口分层配注配注压力力 ；3)按按实际情况确定井口注入情况确定井口注入压力力 ；-4)求出井口水嘴求出井口水嘴损失失5)由嘴由嘴损曲曲线求需新求需新调配水嘴配水嘴直径与个数，方法如直径与个数，方法如图12-13所示，在嘴所示，在嘴损曲曲线上，先由目上，先由目前注水量前注水量 作一垂作一垂线与目前与目前已下水嘴直径已下水嘴直径线相交，由此相交，由此交点作一水平交点作一水平线交嘴交嘴损压力力轴于于A点点；当当需需将将水水嘴嘴调小小时()，向向上上量量取取 线段段长得得B点点，过B点点作作一一水水平平线与与过 的的垂垂线相相交交，交交点点处的水嘴直径与个数，即的水嘴直径与个数，即为新新调配的水嘴。

配的水嘴当当需需将将水水嘴嘴调大大时()，则应向向下下量量取取 线段段长经验法法调配水嘴用下式求水嘴直径配水嘴用下式求水嘴直径式式中中，分分别为目目前前注注水水量量和和新新调配配注注水水量量，d分分别为目目前前水水嘴嘴直直径径与与新新调配配水水嘴嘴直直径径，mm；b层段系数，一般加段系数，一般加强层取取1.1，控制，控制层取取0.9四、四、检查配注准确程度与分配配注准确程度与分配层段注水量段注水量 注注水水井井投投注注后后，还要要定定期期进行行分分层测试，用用所所得得资料料检查配配注注的的准准确确程程度度，并并为正正确确地地分分配配层段段注注水水量量提提供依据1.检查配注准确程度配注准确程度 注注水水井井的的配配注注准准确确程程度度用用配配注注误差差表表示示，配配注注误差差等等于于实际注注水水量量与与设计配配注注量量之之差差同同设计配配注注量量比比值的的百分数误差差为正正说明明未未达达到到注注入入量量，称称欠欠注注；误差差为负则说明注入量大于配注量，称超注明注入量大于配注量，称超注2.分配分配层段注水量段注水量 根根据据该井井近近期期分分层测试资料料整整理理层段段指指示示曲曲线在在曲曲线上上求求出出目目前前正正常常注注水水压力力下下各各层注注水水量量及及全全井井注水量。

注水量然然后后再再算算出出注注入入压力力下下某某层段段的的相相对注注水水量量(某某层段段注水量与全井注水量之比注水量与全井注水量之比)最最后后将将目目前前实测全全井井注注水水量量按按上上面面计算算的的比比例例分分配配给各各层段例12-1 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230 m3/d，求三个层段目前的注水量解解：1)由由图12-14的的层段段指指示示曲曲线上上查出出85Mpa下下各各层段段的的注注水水量量和和全全井井注注水水量量，并并计算算出出各各层段段相相对吸水量，吸水量，见下表层段 全井 注水量m3/d 885181.5220.5相对吸水量 39.9 23.137.0100 2)计算算各各层段段目目前前注注水水量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层注水量：=23039.9=91.7 -。