第05章 注水

水源类型
② 来自河床等冲积层水源 ③ 地层水水源 ④ 油层采出水
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二、水质要求
注水引起的油层损害主要类型：堵塞、腐蚀、结垢。
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. CO2 3. H2S 4. 细菌
1. 无机垢 2. 有机垢
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
硫酸铝 硫酸亚铁 硫酸铁 三氯化铁 偏铝酸钠
图5-1 反应沉淀池结构示意图
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（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。
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。 吸水指数： 单位注水压差下的日注水量。
吸水指数 = 日注水量 日注水量 = 注水压差 注水井流压 - 注水井静压
注 入 压 力 (MPa) 注入量，m3/d
图5-7 注水井指示曲线
吸水指数 =
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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
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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。 投注程序 它包括排液、洗井、预处理、试注、正常注水等几个方面。
1.排液
① 清除油层内的堵塞物； ② 在井底附近造成低压带，为注水创造有利条件； ③ 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。
＞600
C2 <7.0 <3.5 <20 C3 <10.0 <4.0 <30
悬浮固体含量， <1.0 mg/l 悬浮物颗粒直 径中值，µm 含油量，mg/l 控 制 指 标 平均腐蚀率， mm/a 点腐蚀 <1.0 <5.0
<3.0 <2.0 <8.0
<10.0 <15.0 <15.0 <0.076
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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 正洗，水从油管进井，从油套环形空间返回地面； 正洗 另一种是反洗 反洗，水从油套环形空间进井，从油管返回地面。 反洗
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洗井方式流程介绍
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(2) 压裂增注 普通压裂： 吸水指数低、注水压力高的低渗地层和严 重污染地层 分层压裂： 油层较厚、层内岩性差异大或多油层层间 差异大 (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 CaCO3、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
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注水泵机组
•电动柱塞泵机组 效率高，排量小到中等，扬程高，但 电动柱塞泵机组 效率高，排量小到中等，扬程高， 维修工作量大。适合注水量小、注水压力高， 维修工作量大。适合注水量小、注水压力高，特别适合小 断块油田的注水。 断块油田的注水。 p
Q
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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： 分水器 正常注水和旁通备用管汇 压力表和流量计 分类：配水间一般分为单井配水间和多井配水间两种
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。
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。
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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 (2) 碳酸盐沉淀 (3) 细菌堵塞 (4) 粘土膨胀 氢氧化铁 硫化亚铁
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水质要求主要根据油藏孔隙结构和渗透性分级、 流体物理化学性质以及水源水型有关。
悬浮固体质量浓度、粒径； 基本水质指标： 悬浮固体质量浓度、粒径； 含油量； 含油量； 平均腐蚀率、点腐蚀； 平均腐蚀率、点腐蚀； 细菌含量（腐生菌、硫酸还原菌、铁菌）； 细菌含量（腐生菌、硫酸还原菌、铁菌）； 溶解氧含量； 溶解氧含量； 硫化氢、侵蚀性二氧化碳含量； 硫化氢、侵蚀性二氧化碳含量； 铁离子含量； 铁离子含量； pH值、矿化度。 pH值 矿化度。
无机物堵塞
有机堵塞物
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不同 酸化 方法
① 稀酸活性液不排液法 醋酸缓冲—稀酸活性液增注 ② 醋酸缓冲 稀酸活性液增注 ③ 逆土酸增注法 ④ 胶束（活性柴油）逆土酸增注法 胶束（活性柴油）
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第五章 注 水
主要内容：
(1) 水源、水质及注水系统 (2) 注水井吸水能力分析 (3) 分层注水技术 (4) 注水指示曲线分析与应用 (5) 注水井调剖技术
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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。
① 地面水源 地面淡水水源 海水水源
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推荐水质主要指标
(SY/T 5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法)
注入层平均空气 渗透率，×10-3 µm2 标准分级 A1
＜100
A2 <2.0 <1.5 <6.0 A3 <3.0 <2.0 <8.0 B1
100～600
B2 <4.0 <2.5 B3 <5.0 <3.0 C1 <5.0 <3.0
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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， ① 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； 取措施，保证不把不合格的水注入油层； ② 按规定冲洗地面管线、储水设备和洗井，保证地面管 按规定冲洗地面管线、储水设备和洗井， 线、储水设备和井内清洁； 储水设备和井内清洁； 保证平稳注水，减少波动， ③ 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。 管壁上的腐蚀物污染水质和堵塞油层。
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大庆油田产量
中国石油天然气集团公司不久前正式要求大庆油田在4000 中国石油天然气集团公司不久前正式要求大庆油田在 万吨年产量的基础上，实现原油生产的10年 硬稳定” 万吨年产量的基础上，实现原油生产的 年“硬稳定”， 这是对国家要求的落实。 这是对国家要求的落实。 2007年， 大庆油田实际生产原油 年 大庆油田实际生产原油4169.8万吨， 原油产量仍 万吨， 万吨 占全国原油总产量的近25%。 。 占全国原油总产量的近 中国石油和化学工业协会与中国海关总署提供的统计资料 显 示 ， 2007 年 中 国 生 产 原 油 18665.7 万 吨 ， 净 进 口 原 油 15928万吨，原油对外依存度达到46.05%。 万吨，原油对外依存度达到 万吨 。
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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
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铁离子 性质 根据电化学腐蚀原理，铁的二价离子Fe ＋ 进入水中， 根据电化学腐蚀原理， 铁的二价离子 2＋ 进入水中， 生成Fe(OH)2 ， 注入水中溶解的氧进一步将 注入水中溶解的氧进一步将Fe(OH)2 氧 生成 化，生成Fe(OH)3 。 生成Fe(OH) 生成的氢氧化铁，当水的pH值在 值在3.3～ 时 生成的氢氧化铁，当水的 值在 ～3.5时，处于胶体 质点状态；当 pH 值接近于6～6.5时， 处于凝胶状态； 质点状态； 值接近于 ～ 时 处于凝胶状态； 当pH＞8.7时，呈棉絮状的胶体物。特别当 ＞4～4.5 ＞ 时 呈棉絮状的胶体物。特别当pH＞ ～ 以后时，注入地层后氢氧化铁将发生明显的堵塞作用， 以后时，注入地层后氢氧化铁将发生明显的堵塞作用， 从而降低吸水能力。 从而降低吸水能力。
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前次课复习
1. 水力活塞泵设备构成及工作原理； 水力活塞泵设备构成及工作原理； 2. 水力射流泵的工作原理； 水力射流泵的工作原理； 3. 水力射流泵抽油能量转化的过程。 水力射流泵抽油能量转化的过程。
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大庆油田产量
大庆油田于1960年投产，1976年原油产量 年投产， 万吨， 大庆油田于 年投产 年原油产量5030万吨，1994 万吨 年超过5600万吨，但是从 万吨，但是从1998年开始下降，到2002年降到 年开始下降， 年超过 万吨 年开始下降 年降到 5013万吨。 1976年至 万吨。 年至2002年，27年高产稳产 年 年高产稳产5000万吨原油 万吨原油 万吨 年至 年高产稳产 2003年 产量降至4840万吨 万吨， 2004年 产量4640万吨 万吨， 后 ， 2003 年 产量降至 4840 万吨 ， 2004 年 产量 4640 万吨 ， 2005年产量4495万吨，2006年产量降至4341万吨，2007年 年 产量 万吨， 年 产量降至 万吨， 年 万吨 万吨 产量4170万吨，2008年产量 万吨， 产量 万吨 年产量4020万吨 。 万吨 亿多吨， 大庆油田已累计生产原油19亿多吨 大庆油田已累计生产原油 亿多吨，占同期中国原油总产 量的40%左右。 左右。 量的 左右
A1、B1、C1级：试片各面都无点腐蚀 A2、B2、C2级：试片有轻微点腐蚀 A3、B3、C3级：试片有明显点腐蚀 0 <10 <103 <103 <25 0 <10 <104 <104 <25 0 <10 <105 <105 <25
SRB菌，个/ml 铁细菌，个/ml 腐生菌，个/ml
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两种工作制度下日注水量之差 相应两种工作制度下流压之差
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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
视吸水指数 = 日注水量 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
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注水泵机组
目前主要采用两种类型的注水泵机组， 目前主要采用两种类型的注水泵机组，即电动离心泵机 电动柱塞泵机组。 组，电动柱塞泵机组。 •电动离心泵机组 效率低于柱塞泵、排量大、运行平稳、 电动离心泵机组 效率低于柱塞泵、排量大、运行平稳、 操作简便、维修工作量小、扬程较高时效率较低。 操作简便、维修工作量小、扬程较高时效率较低。适合注 水量大的油田注水。 水量大的油田注水。
图5-2 压力式滤罐示意图
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（3）杀菌 常用 的杀 菌剂 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。 （4） 脱氧 除去水中的氧气、碳酸气和硫化氢气体。 化学脱氧法； 脱氧 方法 天然气逆流冲刷法（气提脱氧）； 真空脱氧法。
图5-3 真空脱氧示意图
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（5）曝晒 处理过饱和碳酸盐。 （6）含油污水处理 含油污水处理的措施。 污水回注的优点： 污水回注的优点： ① 污水中含表面活性物质，能提高洗油能力； ② 高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率； ③ 污水回注保护了环境，提高了水的利用率。 污水回注应注意的问题： 污水回注应注意的问题：水质要达标！
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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、注水井和管网系统。
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 主要设施：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