第六章 注水技术及设备

Y341封隔器工作原理
封隔器坐封时，高压液一边推动洗井活塞下行，密封内外中心 管的洗井通道，一边推动座封活塞上行。并由活塞带动锁套和胶筒 座上行压缩胶筒径向变形。与此同时，卡环进入锁套的锯齿口内， 锁紧径向变形的胶筒，使封隔器始终密封油套环形空间；
反洗井时，井口高压液通过密封段以上的进水孔作用于洗井活 塞上，推动洗井活塞上行，打开洗井通道，高压水由内、外中心管 间的通道进入密封胶筒以下的油套环形空间，经底部球座从油管返 出地面。
常用 的杀 菌剂
（4） 脱氧
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。
除去水中的氧气、碳酸气和硫化氢气体。
脱氧 方法
化学脱氧法； 天然气逆流冲刷法（气提脱氧）； 真空脱氧法。
注入水处理技术
（5）曝晒(提高温度)
处理过饱和碳酸盐。
（6）除油
含油污水处理的措施。 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。
简要讲： 就是利用水的液体能量 来驱动原油入井流动。
小油区注水方案
大油区注水方案
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。
水源类型
地面淡水水源 ① 地面水源
海水水源 ② 来自河床等冲积层水源
③ 地层水水源
④ 油层采出水
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。
种类
自封式：靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作
压差实现密封
压缩式：靠轴向力压缩封隔件，使封隔件外径变
大实现密封
扩张式：靠径向力作用于封隔件内腔，使封隔件
外径扩大实现密封
组合式：由自封式、压缩式、扩张式任意组合实
现密封
型号表示方法
代号说明
Y211封隔器
1、上接头 2、中心管 3、隔环
第二节 注水类型
按住水泵型式
离心泵为主的大站注水：流量大，维护简单，注 水压力不超过16MPa，适于高渗透整装大油田
柱塞泵为主的小站注水：扬程高，效率高，适于 注水量低、压力高中低渗透率油田区块
增压泵注水：重点针对高压注水层当前注水压力 不足，而采取在地面井口或井筒内加装该种“增 压泵”。
含油污水处理工艺：
脱水站含油污水，加混凝剂，除油过滤，经缓冲罐及 外输泵送至注水站
污水站安全技术
污水站各种设备都应建立健全的操作规程，定期对岗 位工人进行安全教育和培训，严格按照技术规程操作 和管理。
机泵设备的安全操作 检查线路、接地、机械结构、密封润滑、仪表
除油罐的安全管理：重力沉降、倾斜板沉降 检查施工质量、检查阀门的开关状态、保证阀门的 开关顺序
水力锚与支撑卡瓦用 来锚定和支撑管柱，避免 管柱的蠕动，保证封隔器 的密封性能，从而延长封 隔器的使用寿命。
补偿器用来补偿油管 因温度等因素引起的伸缩， 改善管柱的受力状况。
BC补偿器
BC补偿器 SLM水力锚 Y341G封隔器
注水层
配水器
注水层
配水器
Y341G封隔器
Y341G封隔器
SK水力卡瓦 配水器
解封：
上提管柱时，卡瓦和摩擦块总成由长轨道进入短轨道上死点，并 带动锥体上行，使锥体退出卡瓦，胶筒也自动收回而解封。
Y341封隔器
1.上接头 2.中心管 3.O形密封圈 4.弹簧 5.垫环 6.固定环 7.洗井阀塞 8.洗井阀套 9.带阀面胶筒接头 10.外中心管 11.胶筒 12.隔环 13.压帽 14.解封环 15.活塞I 16.液缸套I 17.固定活塞I 18下接头
主要表现: 油套压平衡 注水压力不变（或下降）而注入量上升
井下配水工具工作状况的判断
①第一级封隔器失效的判断 油、套压及注水量变化 正注井：
油、套压平衡；注水量突然增加，油压相应下降，套压上升
合注井：
油、套压平衡；改正注后，套压随油压变化而变化
②第一级以下各级封隔器密封性的判断 油压下降（或稳定），套压不变，注水量上升
阴极保护、投化学药剂（缓蚀剂）
注水站生产安全技术
作用：把供水系统送来的或井处理后符合
注水水质要求的低压水通过水泵增压，经过 高压阀门送往注水干线，经配水间送往水井， 注入油层
组成：储水罐、供水管网、泵房、高低压
水阀、配电系统、润滑系统、冷却水循环系 统
安全操作
启泵前：
检查冷却水、润滑油、电网电压、电机绝缘、轴瓦 上无异物、罐内水位、压力
注水工艺按注入通道
油管注水(正注)、 油套环空注水(反注) 油套管同时注水(合注)；
考虑到水对套管的腐蚀问题，目前主要采用正注 方式，即油管注水方式！
按是否分层
笼统注水：
即不分层的多层混合注水。
分层注水：
分层注水是在进行非均质多油层开采中，为 加强中、低渗透层并控制高渗透层注水，按配注 要求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。
注水生产安全技术
注水井安全技术
注水井投注安全技术 注水井日常运行安全技术
注水站安全技术 污水处理站安全技术
注水井投注安全技术
排液：排出钻完井后井内的残余液体 洗井：把井底腐蚀物、杂物冲洗出来，避免油
层堵塞 试注：确定油层的吸水能力和注水压力
确保井口装置和管线连接可靠 安装水表前保证所有管线内清洁 检查泵压表、油压表、水表 试注时压力应缓慢升高 开：先开下流阀门，关：先关上流阀门
单管分层注水管柱结构按配水器结构分类：
固定配水管柱 活动配水管柱 偏心配水管柱
活动配水管柱图
偏心配水管柱图(Ⅰ)
偏心配水管柱图(Ⅱ)
分层配水管柱设计的主要依据： 注水层的注水指示曲线
配水嘴的嘴损曲线
锚定补偿式分层注水工艺技术
管柱结构型式 1）不保护套管 2）保护套管
按配水器结构
空心、偏心
技术特点：
常 硫酸铝， 用 的 硫酸铁 聚 三氯化铁 凝 剂 偏铝酸钠
反应沉淀池结构示意图
注入水处理技术
（2）过滤
压力滤罐：滤池完全密封， 水在一定压力下通过滤池。
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。
压力式滤罐示意图
注入水处理技术源自文库
（3）杀菌
第三节 注水流程
注水工艺
外排环境 注水站
除油、除悬浮物
水质净化 水
水质稳定
防腐、防 垢、杀菌
油 油水分离
采出液
注
采
水
油
井
井
低渗透层：强化注水
高渗透层：停产停注
中渗透层：控制注水和采出压差
第四节 配水器
用于控制注水位置和注水量的设备 种类
同心
固定式：管柱技术要求是各级配水器启动压力必须大 于和等于封隔器坐封压力，以保证封隔器坐封。由于 是固定式配水器，所以换水嘴时需要起管柱。
防砂管 安全接头 Y441封隔器 底部球阀
技术特点：
配水器具有配水、扶正、封隔分层、
反洗等功能，能满足3层分注的需要； 井内具有安全阀和注水阀两套安全保护 装置； 具有环空保护功能，可实现无套压注水， 保护套管； 能够进行井下吸水剖面的测试； 一次投捞就可完成全井的测试和调配， 测调效率高；
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。
注水井投注程序
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。
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、配水间和注水井。
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→储水罐→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
活动式：其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，一般为三级，最多为四 级。换水嘴时只需打捞配水器芯子，不需起管柱。
偏心：配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心
1、固定式配水器
型号表示方法
2、空心配水器
型号表示方法
3、偏心配水器
第五节 封隔器
安装在导管内，而非安装在事先设定的承座 上，封隔导管间的环形空间，阻止环形空间 内流体流动的机械装置。
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。
注水井投注程序
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，水从油管进井，从油套环形空间返 回地面；另一种是反洗，水从油套环形空间进井，从油管返 回地面。
第六章 注水
注水是通过注入井将水注入油层，保持油层 压力，提高采油速度和采收率的一种措施。
目的
随着油气的采出，地层的压力下降，需要向地 层补充能量
采油过程中，会随油采出大量的污水，需要从 原油中分离出来，而又不能随便排放，造成环 境污染，只能处理后注回地层或蒸发处理。
第一节 注水驱油机理
检验开关、上水、排污、闸门状态
启动泵：
经过变电所允许 一人操作，一人监护，达到额定压力打开阀门
停泵：
先降低电流再停泵 两泵停一泵，应迅速调整另一泵
井下配水工具工作状况的判断
（一）封隔器失效
封隔器失效原因: 封隔器胶皮筒变形或破裂，使胶皮筒无法密封； 配水器弹簧失灵及管柱底部阀不严，使油管内外 压差达不到封隔器胶皮筒胀开所需要的压力差。
4、胶筒 5、限位套 6、锥体
7、卡瓦 8、卡瓦座 9、护套 10、弹簧 11、锁紧短节
12、挡球套 13、钢球 14、扶正块护套 15、扶正块座 16、扶正块
17、弹簧 18、滑环 19、滑环销钉 20、下接头
Y211封隔器工作原理
座封：
封隔器下井过程中，摩擦块在弹簧张力的作用下紧贴套管内壁下 行，卡瓦和摩擦块总成位于短轨道上死点；当封隔器下至预定位置时 上提管柱，卡瓦和摩擦块总成由短轨道进入长轨道上死点；然后下放 管柱，使控制销钉切向至长轨道，锥体插入卡瓦体中，锥体推动卡瓦 张开，使卡瓦咬合在在套管内壁上形成支撑；同时，座封剪钉并在一 定管柱重力胶筒压缩，使胶筒的直径变大，从而封隔油套管环形空间。
注水井日常安全技术
注水井资料录取：水量、压力、洗井资料 洗井（试注洗井、运行期间洗井）：洗井排放的污水
需要处理，避免环境污染
正洗井：油管进、套管出 反洗井：套管进、油管出
增注：单井或几口井再次升压 注水系统设备腐蚀和防腐
腐蚀：电化学，O2、CO2、H2S、盐 防腐：选材、衬里、改变介质状态（降低溶解气改变PH值）、
污水处理站安全技术
基本知识
污水：采出含油污水、地面污水 作用：满足水质要求，保证油田用水安全有效 内容：
避免污染和堵塞油层，提高驱油效率 防止或减缓井筒和地面管网、设备结垢和腐蚀 水资源的有效利用及减少对环境的污染
污水处理工艺
地面污水处理工艺：
加冷凝剂冷凝、沉淀池沉淀、砂滤罐过滤、加药杀菌， 合格水外输到脱氧站，脱氧后进注水站
SK水力卡瓦 配水器
注水层
底筛堵
注水层
底筛堵
人工井底 不保护套管管柱
人工井底 保护套管管柱
注水层Ⅰ 注水层2 注水层3
集成式分层注水工艺技术
安全阀
补偿器 水力锚 封隔器
Y445封隔器 安全接头
注水阀
HFZ配水器 防砂管
Y341封隔器 安全接头 注水阀
皮碗封隔器 防砂管
Y341封隔器 安全接头
注水阀
药剂的安全：拉运、保存和投放
第六节 分层注水技术
一、分层注水管柱
油、套管分层注水、单管分层配水、多管分层注水
单管配水器多层段配水方式
井中只下一根管柱，利用封隔器将整个注水井段封 隔成几个互不相通的层段，每个层段都装有配水器。 注入水从油管入井，由每个层段配水器上的水嘴控 制水量，注入到各层段的地层中。
注水系统
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.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
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。它包括排液、洗井、预处理、试注、 正常注水等几个方面。