油田注水工艺技术

三、注水水源及水质
注水过程对油层伤害的因素
直接生成沉淀；
注 水 过 程 对 油 层 伤 害 的 因 素
注入水与地 层不配伍
水敏引起伤害； 水中溶解氧引起伤害； 硫化氢、二氧化碳引起沉淀； 矿化度敏感引起的水敏物质的膨胀、分散和迁移。
固相杂质超标；
水质处理工艺 造成的伤害
注水系统中腐蚀产物； 各种原因结成的水垢；
六
注水井的分析
三、注水水源及水质
注水水源类型
水源类型
地下水 地面水
主要水源名称
地层水
水源性质
水量丰富，水质较好 ，水矿化度较高
江河水、湖泊水、水库 江河水水量丰富，矿化度 低，泥沙含量大；湖泊水 水
和水库水泥沙含量少，但 又异常气味及胶体
油层采出水 海水 工业污水
含油（聚合物）污水 海水 污水
偏碱性，硬度低，矿 化度较高 水源丰富，含盐量高 水中成分复杂，处理 难度高
三、注水水源及水质
注水水质标准及分析方法
注水水质辅助性指标
注水水质辅助性指标：包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、PH值等。 （4）系统中硫化物增加是细菌增加的结果。硫化物过高的水可导致水中悬浮物增 加。清水中不应含硫化物，油层采出水中硫化物浓度不应小于2.0mg/l。
（5）水中的PH值应控制在7±0.5为宜。
有利于早日收回投资
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
选择合适的注水时机对于充分利用天然能量，提高注水 开发效果具有重要意义。对于一个具体油藏要确定最佳 注水时机时，要考虑以下因素：
油田天然能量的大小 油田的大小和对油田产量的要求
油田的开采特点和开采方式(低渗透油田)
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
地面系统流程
采油井
集输站
注水管柱
污水站
注水站
注水管网
分注井
光管井
注水井
二、注水系统和流程
地面系统流程
注水站
注水站是注水系统的核心，主要作用是将来水升压，以满足注水井 对注水压力的要求，站内注水工艺流程主要考虑满足注水水质、计量、操 作管理及分层注水等方面的要求。
配水间
用来调节、控制和计量一口注水井注水量，主要设施为分水器、正 常注水和旁通备用管汇、压力表和液量计。配水间一般分为单井配水间 和多井配水间两种。
注水时机
国内众多低渗透油田一般天然能量 小，弹性采收率和溶解气驱采收率 都非常低
早期 注水
国内一般认为，应该立足于早期注水。
四、注水井网分布
油田注水压力的确定
注水压力是将水注入油层所需的压力，是决定注水管道与 设备的最重要参数之一，合理地确定注水压力，是搞好注水工 艺的前提，是经济合理、高效注水开发油田的基本环节。
注水量一般应由开发部门提出。 对于新开发油田，校核注水量的计算公式如下：
b η Q BCQy r 1 ηr Q1 2 1
一般从注水时间上大致可以分为：
早期注水 中期注水 晚期注水
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
前苏联 早期 注水 保持地层压力，可以获得较长时期 的高产稳产，从而缩短开采年限。
美国
晚期 注水
在饱和压力附近，地下原油 流动条件最好； 对地下油层特征认识较清楚， 开发较主动；
先利用天然能量开采，当 地层压力降到饱和压力附 近时开始注水。
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
辅助设备设施—润滑系统 主要作用：
防止轴承间干摩擦致使温度过高，烧坏机泵等事故的发生
一套润滑设备只供一台 注水机泵润滑。
分散润滑流程
集中润滑流程
一套润滑设备供几台注水 泵机组润滑的流程
润滑系统
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
辅助设备设施—冷却系统
由冷却水流经机泵发热部
（3）杀菌
氯及其化合物 如次氯酸、次氯酸盐等；
常用
的杀
菌剂 甲醛
既有杀菌又有防腐作用。
（4） 脱氧
除去水中的氧气、碳酸气和硫化氢气体。
脱氧
化学脱氧法；
方法 天然气逆流冲刷法（气提脱氧）；
真空脱氧法。 真空脱氧示意图
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三、注水水源及水质
注水水质处理工艺
（5）曝晒 处理过饱和碳酸盐。
（6）除油 含油污水的处理，主要程序如下： 重力混凝沉 降 压力混凝沉 除油工艺 降 石英砂过 气 一级过滤 滤 浮 旋流 核桃壳过 二级过滤 滤 双滤料过滤 水质改 金属膜 性 精细过滤 改性纤维
1、确定注水压力的原则
（1）应保证将配注的水量注入油层。 （2）注水压力应保证注入水能克服注水系统水力阻力而注入油层。 （3）压力应基本平稳，以便减少井底出砂、开采不平稳等情况。
四、注水井网分布
油田注水压力的确定
2、注水压力的确定方式 （1）试注求压，在新开发的油田或区块，可选择具有代表性的 区域或一定数量的注水井进行试注。 （2）参照相似或相近油田的注入压力，对比油层特点和原油特 性、油层深度等资料，选取相似或相近性质的油田的注入压力，
目
一
录
油田注水的目的
二 三
四 五
注水系统与流程
注水水源及水质 注水井网分布 注水工具及工艺
六
注水井的分析
一、油田注水的目的
油田注水的目的
提高采收率
高产稳产
注水目的
改善油井生产条件
保护环境
目
一
录
油田注水的目的
二 三
四 五
注水系统与流程
注水水源及水质 注水井网分布 注水工具及工艺
六
注水井的分析
二、注水系统和流程
二、注水系统和流程
地面系统流程
注水井
注水井是从地面进入地层的通道，其主要作用是：悬挂井内管柱；密 封油、套环形空间；控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗反 洗和进行井下作业。
注水井口
注水井口是连接地面注水系统与井下管柱装置，由采油工程配套设计。
注水管道
注水管道担负输送注入水的任务，同时具有注水系统管网内注水量调 控的功能。
腐生菌(个/mL)
n x 102
n x 103
n x 104
三、注水水源及水质
注水水质标准及分析方法
注水水质辅助性指标
注水水质辅助性指标：包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、PH值等。 （1）水质的主要控制指标已达到注水要求，注水又较顺利，可以不考虑辅助性指 标；如果达不到要求，为查其原因可进一步检测辅助性指标。
位带走热量，让热交换后的冷 却水经冷却塔降温后循环使用 的方式即闭式循环冷却。闭式 循环冷却又叫水冷。
闭式循环冷却
开式冷却
利用电动机或设备自身的 风扇，将冷却的热空气直接排
至空气中去的方式即开式冷却，
开式冷却又叫风冷。
目
一
录
油田注水的目的
二 三
四 五
注水系统与流程
注水水源及水质 注水井网分布 注水工艺
油田注水工艺技术 油田注水工艺技术
——山东科瑞石油工程技术研究院
——山东科瑞石油工程技术研究院
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注水作为油藏稳压、增产的重要方法之一， 在国内外得到了广泛的应用。如前苏联有近90% 的原油产量是通过注水得到的；美国注水开发的 油田达9000个以上，产量约占其总产量的40%以 上。四十多年来，国内外各油田结合自身实际， 对注水工艺技术进行了卓有成效的研究，逐步形 成了由科研、设计、施工、生产管理等各个环节 互相支持，互相依托的，能够适应油田开发需要 的完整的注水工艺体系，为油田长期稳产和高产 奠定了良好的基础。
三、注水水源及水质
选择油田注水水源原则
优先采用油田采出水，减少环境污染，节约水资源；
在采出水不足的情况下，再找第二水源，其水源要符 合以下原则： 必须能够供给充足的水量；
有良好的水质，与地层配伍、水质稳定，水处理工艺简单； 如果必须两种或多种水混合使用时，应做结垢计算和可混性试 验。
（6）水中含二价铁时，由于铁细菌作用可将二价铁转化为三价铁而生成氢氧化铁 沉淀；当水中含硫化物时，可生成FeS，使水中悬浮物增加。
三、注水水源及水质
注水水质处理工艺
（1）沉淀 悬浮的固体颗粒借自身的重力而沉淀下来。
机械反应池 搅拌机 隔板反应池 斜板沉淀池 集水槽 进水管 出水管
常 用 的 聚 凝 剂
水中的油及其乳化物；
各种环境下生长的细菌。
注入条件变化 引起的伤害
流速速敏性引起地层中为例的迁移，主要表现为微 粒运移并堵塞喉道，造成油气层渗透率下降。
三、注水水源及水质
注水水质标准及分析方法
推荐水质主要控制指标
注入层平均空气渗透率 （µm2） 标准分级 悬浮固体含量 (mg/L) 颗粒直径中值(µm) 控 制 指 标 含油量(mg/L) 平均腐蚀率mm/a) 点腐蚀 SRB菌(个/mL) 铁细菌(个/mL) 0 A1 ≤1.0 ≤1.0 ≤5.0 < 0.10 A2 ≤2.0 ≤1.5 ≤6.0 A3 ≤3.0 ≤2.0 ≤8.0 B1 ≤3.0 ≤2.0 ≤8.0 0.1~0.6 B2 ≤4.0 ≤2.5 ≤10.0 < 0.076 A1、B1、C1级：试片各面都无点腐蚀；A2、B2、C2级：试片有轻微点 蚀；A3、B3、C3级：试片有明显点蚀 < 10 n x 102 < 25 0 < 10 n x 103 < 25 0 < 10 n x 104 < 25 B3 ≤5.0 ≤3.0 ≤15.0 C1 ≤5.0 ≤3.0 ≤15.0 >0.6 C2 ≤7.0 ≤3.5 ≤20.0 C3 ≤10.0 ≤4.0 ≤30.0
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
主 要 设 备 设 施 ： 储水罐 多级离心泵 高压电机
辅 助 设 备 设 施 ：
润滑系统
冷却系统
低压配电及自控系统
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
主要设备设施
储水罐
储备作用，防止因缺水而造成缺水停泵现象。 缓冲作用，避免因供水管网压力不稳定，影响注水泵及其他系统的正常工作 分离作用，便于较大固体颗粒沉降和悬浮油滴回收
（2）水中有溶解氧时可加剧腐蚀。当腐蚀率不达标时，应首先检测溶解氧，油层 采出水中溶解氧浓度最好是小于0.05mg/l，不能超过0.1mg/l，清水中的溶解氧要小 于0.5mg/l.
（3）侵蚀性二氧化碳含量等于零时此水稳定：大于零时此水可溶解碳酸钙并对注 水设施有腐蚀作用；小于零时有碳酸盐沉淀出现，侵蚀性二氧化碳含量范围为： -1.0mg/l~1.0mg/l。
硫酸铝 硫酸铁 三氯化铁 偏铝酸钠
叶轮 积泥区 斜板
排泥管
反应沉淀池结构示意图
三、注水水源及水质
注水水质处理工艺
（2）过滤
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、注水水源及水质
注水水质处理工艺
高压电机
为机器的运转提供电能
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
主要设备设施—离心泵
二、注水系统和流程
注水站内部基本设备
主要设备设施—离心泵 工作原理
驱动机带动叶轮高速旋转 叶轮带动液体高速旋转 产生离心力 液体获得能量（压力 能、速度能增加） 输送液体 吸入液体，实现连续工作 液体甩出，叶轮中心形成低压 吸入罐与泵之间产生压差
在井底许用注水压力已知时，井口许用注水压力通常按下式计算：
[Pwh]= [Pwf]+ Pf +Pcf -Ph Pwh―――――井口许用注水压力，MPa；
Pf――――――油管摩阻，MPa；
Pcf―――――凡尔损失压力，MPa； Ph――――――静液注压力，MPa，（油藏埋深）
四、注水井网分布
注水量的确定
C级标准 B级标准
A级标准
三、注水水源及水质
污水处理工艺
油站来水 一次除油罐 二次混凝罐
一是以重力沉降除油、 压力斜板除油为主的除 缓冲罐 提升泵 油工艺
去除污水中 的粒径大于 10µ m油滴和 悬浮颗粒
缓冲罐
提升泵
压力斜板除油罐
注水站
双滤料过滤器
去除污水中的残余 污油和细小颗粒， 实现水质达标
二是以核桃壳过滤器、 核桃壳过滤器 双滤料过滤器为主的压 力过滤工艺
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油田注水的目的
二 三
四 五
注水系统与流程
注水水源及水质 注水井网分布 注水工艺
六
注水井的分析
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
油田合理的注水时间和压力保持水平是油田开 发的基本问题之一。对不同类型的油田，在油田开 发的不同阶段进行注水，对油田开发过程的影响是 不同的，其开发效果也有较大的差别。
作为新区开发的初定注水压力。
（3）上述资料缺乏时，一般可采用注水井井口压力等于1.0～ 1.3倍原始油层压力。
四、注水井网分布
油田注水压力的确定
3、注意事项
为防止压力过高破坏地层结构，井底的最大注水压力不得大于地层破裂压力 的85％。由此可得井底的许用注水压力为： [Pwf]=0.85Pf ; Pwf------井底许用注水压力，MPa； Pf-------地层破裂压力，MPa。