采油工程(注水)原理

三、注水系统效率和能耗计算 1、系统效率
w泵机损 w网损 w节损
W入
注水站
管 网
井口
w有效
注水系统能量平衡模型图
123
--- 注水系统平均运行效率，% ----拖动注水泵电动机平均效率，% 1 2 ----注水泵平均效率，% ----注水管网平均效率，% 3 2、系统能耗 系统能耗：指每向油层注入1立方米水的耗电量 和注水泵每泵出1立方米高压水的耗电量。 （1）注入水单耗 （2）注水泵单耗
7、硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和 铁细菌含量分析 新笔趣阁 （1）SRB和TGB含量分析 （2）铁细菌 8、滤膜系数分析 滤膜系数：指在0· 14MPa压力条件下，让 1000mL的水样通过滤膜（Φ47，孔径 0· 45μm）所需的时间的函数 MF=1000/（20t） MF----滤膜系数；t----过滤1000mL水样所 需的时间，min。 MF值是衡量水样对滤膜的对细微孔道堵塞程度 的综合性的指标， MF越大，反映的水质越好；
9、平均腐蚀率的测定 10、含油量的测定 （1）荧光比色法 （2）分光光度比色法
水源及水处理 一、水源的选择 考虑的四种因素： 1、水源类型 （1）地下水：浅层水，深层水 （2）地面水：江河、湖泊、泉水 （3）污水： （4）海水 2、水源井采水 浅层水源井 深层水源井
二、净化处理
目的：去除水中固体悬浮物和铁质，使水质澄清，达到 合格标准。
注水流程
注水系统：是由水源采水处理系统、注水站、 注水管网、配水间和注水井等基本单元。 一、注水站 注水站的作用：一是为注水井提供设计要求的 稳定的泵压，二是向注水井连续均匀地泵送水 质合格的注水量。 注水站要接收水源来水；连续稳定的泵出高压 注入水；水质检测合格和简易处理；注水干线 计量等工作。 1、注水规模和压力的确定 注水站规模是指该站高压泵送出的水量的大小。 由油田产油量（地下体积）、产水量和注水井 洗井、作业用水量、生活与环境用水来确定。
Q
吸水指数是单位生产压差下日注水量。
Q K吸=--------------Pf–Pe р
2） 垂直式： 特点：注水压力增加时注水量不变。 产生原因：油层渗透性差或粘度高，虽然 泵压增加，只是用来克服油层阻力；水嘴 小或堵；测试仪表故障。
Q
3 ）折线式 特点：随注水压力增加注水量也增加，当注 水量增加到某点时，吸水指数突然增大，出 现拐点；有两个以上吸水指数。 产生原因：各层段渗透率变化较大；当注水 压力增大时又有新的小层吸水；注水压力超 过了地层破裂压力，出现新的裂缝，渗透率 增加而造成吸水能力增加。
1、注水站要连续记录注水泵出口压力 2、注水站要精心管理好设备 3、注水操作要做到平稳、协同 4、压力表要定期检查
二、注水井动态分析 1、控制井和非控制井 （分析非控制井生产动态） 2、资料测取：六项资料 （1）日注量 （2）分层注水量 （3）油压 （4）套压 （5）泵压 （6）水质
3、动态变化 р 从压力和注水量分析 （1）注水井 由稳定试井指示曲线求得 1 ）直线式： 特点：油层吸水量和注水压力成正比。 Q2-Q1 K吸=----------P2-P1 随压力增加，注水量均匀地增加。 产生原因：地层结构和渗透率比较均质； 测试范围小，只反映某一压力大小。油 层渗透率低，吸水能力低，要求的注水压力高。 选取有代表性的注水井进行试注，待注水量与 注水压力稳定后，其注水井底压力即油层注水 压力。
同时还要注意两点：
一是多油层合注水时，应以主力油层能完成配 注水量压力为依据，并且这时的井底注入压力 不得等于或大于油层的破裂压力；二是地形起 伏较大的地区，要考虑到注水站和注水井之间 位置的高差的影响。（114页）
注水井管理 目的：是每口注水井都能连续均衡地完成单井配 注计划规定的注水量，不能少注，也不能多注， 更不能无故停注；同时要使注水成本最低。 要求：必须是使整个注水系统稳定运行，做好注 水动态分析，提高注水系统的运行效率，降低 每立方米注水量的耗电量。 一、注水泵压的管理 统一封闭的高压水流管网系统，稳定运行是关键。 上下波动不能超过0· 2MPa 做好几方面的工作：
2、洗井
洗井指在其他注水井正常注水的情况下，利用注 水泵对某口井所进行的洗井作业。 目的：清洁井筒，改善井下水质，稳定和在一定 程度上恢复注水井的吸水能力。 几种情况： 1）停注时间超过24小时，恢复注水前要先洗井； 2）为了稳定注水量，按一定周期对注水井所进 行的洗井，目的是在一定 程度上恢复注水量。 （例行洗井） 3）修井作业后洗井，或配合其他措施，如增注、 分注所进行的洗井。（措施洗井） 4）新井投注前洗井。（投注洗井）
二、新井投注 经过排液----冲洗地面管线----洗井-----试注 1、排液 目的：在于清除油层近井地带的堵塞物，在井底 附近造成适当的低压带，在含油带还可以采出 部分油量，减少注水井附近油层的储量损失。 1）对于吸水能力比较差的低渗油田，均须排液； 2）对于排不出液注水井可进行压裂处理，排液； 3）对于多油层混注的井，还要进行分层排液； 4）老井采 油井转注，不必进行排液。 5）对于渗透率较大的油层，因吸水能力较好， 可以不必进行排液。但一定要排污。
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Q
4 ）上翘式指示曲线 特点：注水压力与注水量可是呈正比关系，但 当压力增加到一定程度时吸水力突然降低，呈 一反折线。 产生原因：油层非均质严重，油层连通不好或 不连通，注入水不易扩散，使油层压力升高， 注水量逐渐减少；测试仪表故障。
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Q
注水指示曲线的应用：利用注水指示曲线分析地层吸 水能力的变化； 1）曲线右移，斜率变小，吸水指数增加，一般封隔器 失效时出现。 2 ）曲线左移，斜率变大，吸水指数减小，一般水嘴 堵或油层堵时出现。
注水作业
注水作业是指为了使注水系统正常运行，尤 其是油田能够进行有效注水而利用注水流程在 注水井上进行的各种常规作业。 注水作业包括：注水井洗井、试井、井下测 试和稳注等作业。同时包括利用专门设备进行 的分注和增注。 一、冲洗地面管线和洗井 1、冲洗地面管线 （1）投产冲洗：流速不应小于2· 3m/s （2）例行冲洗：24小时；排量20~25m³ /h； 出口水质合格便可转入注水。
р
1 2
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2 1
曲线右移
Q
Q
曲线左移
• 3）曲线平行左移：吸水指数不变，在相同注 水压力下注水量减小，说明地层压力升高。 • 4）曲线平行右移：吸水指数不变，在相同压 力下注水量增大。说明说明地层压力下降。一 般在酸化压裂措施后出现。12
р
2
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1 2
1
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曲线平行左移
曲线平行右移
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(2)地面流程： 经常遇到的问题是：地下注水管线破裂；地面闸 阀（井口，配水间）闸阀失效和误操作；压力 表、流量计失灵。 （3）水质变差：主要是机械杂质含量高。 常见的原因： 1）未严格按取水样操作规程取样； 2）取样后，在化验分析前水样受到污染； 3）停注后开井； 4）注水管线内排量激动（取样、洗井干扰，注 水站倒泵不平稳）； 5）注水站来水不平稳。
水质评价 一、对注入水质的基本要求
必须达到总目标是：不腐蚀注水流程，不 堵塞油层（不腐不堵）。 水质的基本要求： 1、严格控制注入水中悬浮固体（机械杂 质）的浓度和粒经。 2、严格控制注入水中溶解氧的含量。 3、严格控制注入水中二氧化碳、硫化氢 的含量。 4、有效的抑制细菌的活动。 5、注入水要与油层岩石地层水相配伍。
三、稳定试井
在正常注水条件下，通过提高或降低注水 压力，计算出不同压力下的稳定日注量称为 注水井稳定试井。 p Q 注水井指示曲线 Pj=Pf=Pt-Pfr+Ph V很小，Pfr近似为0。（124页下）
1、沉淀 原理：重力分异作用 聚凝剂： 2、过滤：指让含有悬浮物质的液体通过合格的 介质，达到有效地除去液体悬浮物质的过程。 原理：机械阻挡作用。 三、真空脱氧 四、杀菌技术 1、氯气 2、季铵盐
五、阻垢和缓蚀技术
结垢的原因：一是两种水相混（污水与地层水相 混；不同水源水相混；注入水与地层水相混） 二是注入水物理条件发生变化，主要是温度和 压力的条件变化引起结垢问题。 阻垢：用阻垢剂来控制结垢。 两类阻垢剂：多元膦酸和低分子量聚羧酸。 缓蚀：为了控制水系统对金属的腐蚀，可以采用 向水中投入加缓蚀剂或腐蚀抑制剂。
采油工程
（注水）
石油工程科
主讲：王淑娟
注
水
注水：就是把合格水质的水通过高压注水泵加压
后经注水井注入油层，在整个油层内人工建立起水 压驱动方式，恢复和保持油层压力的一整套工艺。 注水作用： 1、补充地层能量，保持油层压力 2、提高采油速度和采收率 3、抽稀井网，减少钻井数 4、延长油井自喷期 一次采油： 二次采油： 三次采油：
2、注水泵
注水站主要设备：高压注水泵；大型电动机 高压注水泵：电动高压多级离心泵；电动柱塞 泵；燃气轮机驱动高速离心泵。 3、泵效测算 （1）流量法
0.278( P2 P1 )Q 100% P
（2）微温差法：适应于扬程高于1000米 的离心泵
P P 4.18(t t s )
二、配水间与注水井 1、配水间： 作用：将注水干线来水通过分水器分流到配水间所辖各 注水井；完成单井注水量，注水压力的计量和控制； 单井的洗井作业。 配水间分水器上的压力，就是该配水间各注水井实际得 到的注水泵压。 水量：垂直螺翼高压干式水表或CW-430型流量计计量。 2、注水井 KYS25/65型采油树，强度试压50MPa，工作压力 25MPa，通经65mm。 七阀式井口；简化注水井口有五阀式，四阀式，三阀 式。 三、配水流程 配水流程是连接注水站和配水间的站外流程。 配水流程：分单干管和双干管。
2、冲洗地面管线和彻底洗井
新井投注井和转注井，先要做好地面注水管线的 投产冲洗。 彻底洗井：要交替正诱导洗井----反洗----正平 衡洗井，彻底清洗油管、油套环形空间、射孔 井段及井底杂物，诱导洗井时达到油层微吐， 严防漏失，连续平稳大排量一次将井洗合格。 3、挤注活性水 4、试注 目的：在于确定新投注井层的吸水能力，取得吸 水指数，吸水剖面及注水目的层的压力和温度 等原始资料。 吸水指数反映出注水井吸水能力的大小。
1、悬浮固体含量测定 （1）滤膜过滤法（2）比浊法 2、悬浮固体颗粒直径测定 3、总铁含量分析 （1）磺基水扬酸 （2）硫氰酸盐比色法 （3）测铁管法 4、溶解氧含量测定 （1）测氧管法比色法 （2）碘量法 5、游离二氧化碳分析 6、硫化物（二价硫）含量分析 （1）固体测硫管比色法 （2）液体测硫管比色法
洗井过程的要求：控制出口压力，严防出口排量 小于进口排量。 现象：边洗边漏。进口排量大，出口排量小，意 味着有部分洗井水在洗井过程中注入了油层。 对于低压油层会造成油层污染。用混气水洗井来 降低液柱压力，使洗井液不会进入地层，而污 染油层。 混气水洗井（气化水）：在注水井口的进口处利 用压缩机连续泵入高压气体，以减小洗井液的 密度，将洗井液对地层的回压降低到油层压力 以下，同时利用混气水洗井还能增大冲刷力， 有利于提高洗井效果。 洗井的水质要求：进口、井底、出口水质一致。 即“三点一致”
二、注入水水质标准的确定 制定注入水水质标准目的是为了利用最廉价的水 来满足油田注水井对注入水量的需要。 或在能满足注水井长期配注要求的前提下，水质 标准可放宽。
二项指标： 1）机械杂质含量小于2mg/L 2）总铁离子含量小于等于0· 5mg/L 标准（表5-1、表5-2、表5-3）
三、水质测定方法
洗井方式分：正洗；反洗。 正洗的特点：冲力大，携砂能力弱。 反洗的特点：冲力小，携砂能力强。 正洗---反洗---正洗，综合利用正反洗特点，达 到将井洗干净的目的。 平衡洗井：进、出口排量相等，说明在洗井过程 中，注水的目的层即不吐水，也未吸水。 诱导洗井：出口排量大于进口排量，说明在洗井 中，油层内的水被又出，称诱导洗井。 洗井工艺要求是平衡洗井---诱导洗井---平衡洗 井交替进行，以提高洗井效果。