中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：分層注水技術(shù) 學(xué)習(xí)中心： 年級(jí)專(zhuān)業(yè)：網(wǎng)絡(luò) 10 秋 石油工程（油氣開(kāi)采） 學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師單位：中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 論文完成時(shí)間：年 月 日 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要摘要 勝利油田已經(jīng)進(jìn)入中高含水期開(kāi)發(fā)，層內(nèi)、層間、平面矛盾日益突出，如何提高 注水工藝技術(shù)水平，改善注水開(kāi)發(fā)效果，已成為實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)需要解決的重要問(wèn)題.由 于油層各層系的不均質(zhì)性，因而它們的吸水能力各不相同，只有采取分層注水的方法 才能提高注水效率，實(shí)現(xiàn)油田長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高最終采收率。 關(guān)鍵字：注水關(guān)鍵字：注水;分層注水分層注水;注水技術(shù)注水技術(shù) 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 第一章 注水開(kāi)采簡(jiǎn)介.1 1.1注水開(kāi)采1 1.2注水方式1 1.3注水過(guò)程中注意事項(xiàng)2 1.4注水地面系統(tǒng)3 1.5注入井投注程序4 1.6 目前注水工藝技術(shù)現(xiàn)狀.5 第二章分層注水技術(shù)概述.6 2.1分層注水的原因6 2.2分層注水的方法6 2.3分層吸水能力及測(cè)試方法7 2.3.1 吸水能力差異原因分析.7 2.3.2 吸水能力的研究與測(cè)試方法10 2.4用指示曲線(xiàn)分析油層吸水能力的變化10 2.5分層注水方法11 2.5.1 分層注水原理11 2.5.2 分層注水工藝.11 2.6分層注水工藝技術(shù)存在的問(wèn)題及完善12 2.6.1 分注工藝存在的問(wèn)題.12 2.6.2 新分注工藝的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn).12 2.6.3 兩種工藝試驗(yàn)中存在的問(wèn)題.12 2.6.4 兩種工藝的改善與完善.13 第三章油田分層注水成效.15 第四章結(jié)論.16 致謝.17 參考文獻(xiàn).18 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前言前言 通過(guò)注水井向油層注水補(bǔ)充能量，保持油層壓力，是在依靠天然能量進(jìn)行采油之 后或者油田開(kāi)發(fā)早期為了提高采收率和采油速度而廣泛采用的一項(xiàng)重要的開(kāi)發(fā)措施。 目前，勝利油田已經(jīng)進(jìn)入中高含水期開(kāi)發(fā)，層內(nèi)、層間、平面矛盾日益突出，如何提 高注水工藝技術(shù)水平，改善注水開(kāi)發(fā)效果，已成為實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)需要解決的重要問(wèn)題. 由于油層各層系的不均質(zhì)性，因而它們的吸水能力各不相同，只有采取分層注水的方 法才能提高注水效率，實(shí)現(xiàn)油田長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高最終采收率。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章第一章 注水開(kāi)采簡(jiǎn)介注水開(kāi)采簡(jiǎn)介 1.1注水開(kāi)采注水開(kāi)采 注水開(kāi)采是指油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的注入井將水注入油藏，保持或復(fù)油層 壓力，使油藏有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，以提高油藏的開(kāi)采速度和采收率。 20 世紀(jì) 20 年代開(kāi)始出現(xiàn)了采用人工注水開(kāi)發(fā)油田的方法,多在油藏天然能量枯竭 后注水,使油藏恢復(fù)壓力，提高產(chǎn)量和采收率，稱(chēng)為二次采油法；把前期依靠油藏天然 能量開(kāi)采階段稱(chēng)為一次采油。由于注水方法的推廣應(yīng)用，油田注水時(shí)間提前了。蘇聯(lián) 在 40 年代末開(kāi)發(fā)烏拉爾新油區(qū)時(shí)在油田開(kāi)發(fā)的初期即大規(guī)模注水，稱(chēng)保持壓力注水。 此法在 50 年代得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)于 50 年代在玉門(mén)老君廟油田首先采用注水方法開(kāi) 采，60 年代初大慶油田的開(kāi)發(fā)采用了早期、內(nèi)部、分層注水保持油層壓力的開(kāi)采方法， 取得了很好的開(kāi)發(fā)效果，80 年代初，中國(guó) 90以上的原油產(chǎn)自注水開(kāi)發(fā)的油田。確定 采用注水方法開(kāi)采油田，通常要研究以下幾個(gè)問(wèn)題。 1.開(kāi)始注水的時(shí)間和保持壓力的水平問(wèn)題 這直接影響油田建設(shè)和經(jīng)濟(jì)效益。確定油層壓力保持水平時(shí)，要充分利用天然能 量，以實(shí)現(xiàn)用最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的方法開(kāi)發(fā)油田。同時(shí)要使油藏保持的壓力足以滿(mǎn)足一 定采油速率的要求，還要使油、氣、水在地下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有利于提高采收率。一般認(rèn) 為，在能達(dá)到要求的采油速率時(shí)，以油層壓力降至飽和壓力附近開(kāi)始注水，較為適宜。 2. 注水方式和井網(wǎng)問(wèn)題 依據(jù)油藏的構(gòu)造形態(tài)、面積大小、滲透率高低、油、氣、水的分布關(guān)系和所要求 達(dá)到的開(kāi)發(fā)指標(biāo)，選定注水井的分布位置和與生產(chǎn)井的相對(duì)關(guān)系，稱(chēng)注水方式，它確 定了水驅(qū)油的方向和油井受效特點(diǎn)。 1.2注水方式注水方式 盡管注水工作近年來(lái)有很大的發(fā)展，但因受到注入水的體積波及系數(shù)和驅(qū)油效率 的限制，許多油田的注水采收率，在目前的工藝技術(shù)條件下，難以超過(guò) 50。因此， 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 需要研究改進(jìn)注水方法，并在注水后還需要采用的新的提高石油采收率的方法。 油田注水方式注水方式即是注采系統(tǒng)，其指注水井在油藏所處的部位和注水井與 生產(chǎn)井之間的排列關(guān)系，可根據(jù)油田特點(diǎn)選擇以下注水方式：邊緣注水，其分為緣 外注水、緣上注水和邊內(nèi)注水三種；切割注水；面積注水，可分五點(diǎn)法注水，七 點(diǎn)法注水，歪七點(diǎn)法注水，四點(diǎn)法注水及九點(diǎn)法注水等。 對(duì)有邊水活動(dòng)、面積較小的油田，油水區(qū)間的傳導(dǎo)性能較好時(shí)，往往沿油水 邊界附近布置注水井，形成環(huán)狀注水，也叫邊外注水； 對(duì)面積較大、儲(chǔ)層連片較好、滲透率較高的油田,注水井排切割油藏,形成行列 注水； 對(duì)面積較大、儲(chǔ)層連片情況較差、滲透率較低的油藏，生產(chǎn)井和注水井按照 一定幾何圖案，互相間隔地排列，稱(chēng)面積注水。另外，還有注水井分布比較靈活的點(diǎn) 狀注水、選擇性注水等，這些方式也叫邊內(nèi)注水。 為使油井充分受到注水效果，達(dá)到所需要的采油速率和所要求的油層壓力，還需 確定井和井間的距離（井距）,確定井距時(shí),以大多數(shù)油層都能受到注水作用為原則。注 水井和油井的井?dāng)?shù)比例和分布形態(tài),稱(chēng)為井網(wǎng),如面積注水井網(wǎng)有五點(diǎn)法 (注水井與生 產(chǎn)井的比例為 1:1)、四點(diǎn)法（比例為 1:2） 、反九點(diǎn)法（比例為 1:3）等。 依據(jù)油井的產(chǎn)油能力、注水井的吸水能力和要求達(dá)到的采油速率、采收率、開(kāi) 采年限等，來(lái)對(duì)比、分析注水強(qiáng)度不同和布井方式不同的各種注水井網(wǎng)的開(kāi)發(fā)效果， 從中選用最佳的井網(wǎng)式。 1.3注水過(guò)程中注意事項(xiàng)注水過(guò)程中注意事項(xiàng) （1）調(diào)整吸水剖面 注水過(guò)程中要經(jīng)常調(diào)整注水井的吸水剖面，改造吸水少的中、低滲透層，控制影 響其他層吸水的特高吸水層，使更多的油層按照需要吸水，以提高注入水的體積波及 系數(shù)，采油井也要定期監(jiān)測(cè)產(chǎn)油剖面，了解各油層工作狀況，以便采取措施減少井筒 內(nèi)的層間干擾，發(fā)揮中、低滲透率油層的作用。 （2） 提高注入水利用率 隨著對(duì)注水采油認(rèn)識(shí)的加深，近年來(lái)又發(fā)展了各種提高注入水的體積波及系數(shù)的 方法，并減少注入水的采出量，提高注入水的利用率。如對(duì)非均質(zhì)性嚴(yán)重或帶有裂縫 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 性的油層，將連續(xù)注水改為周期性注水；對(duì)高含水地區(qū)改變注水井的分布，從而改變 水驅(qū)油的液流方向等，已取得很好的試驗(yàn)效果。 （3）注入水的水質(zhì)和污水回注 注入油層中的水，如含有機(jī)械雜質(zhì)，易使油層堵塞；含腐蝕物質(zhì)，易使注水設(shè)備 和注水管柱損壞，腐蝕物的堆積也易使井底油層堵塞；水中含有細(xì)菌和具有細(xì)菌生存 的條件，會(huì)加劇腐蝕和結(jié)垢；這些都將妨礙注水工作的順利進(jìn)行。必須依據(jù)油田的孔 隙結(jié)構(gòu)、礦物成分、地下水性質(zhì)等，對(duì)注入水進(jìn)行過(guò)濾、除鐵、脫氧、殺菌以及加緩 蝕劑等處理。生產(chǎn)井中排出的含油污水，一般應(yīng)回注油層以保護(hù)環(huán)境和節(jié)約用水。注 入污水的處理原則和上述相同，但需增加脫油裝置。 （4） 注水設(shè)備和流程 注水時(shí)要求注入壓力高于油藏壓力。所用的高壓泵有兩類(lèi)： 多級(jí)離心泵，排量大，但在高壓下效率稍差,通常注水壓力較平穩(wěn),維修量??； 多缸柱塞泵（三缸或五缸）,排量小，但調(diào)節(jié)范圍大,整機(jī)效率高，但維修工作量 較大。 注水井的吸水能力主要取決于油層滲透率和注水泵壓，為使油層正常吸水，注水 泵壓應(yīng)低于油層破裂壓力。泵型的選擇要根據(jù)油田具體情況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效益考慮。 處理過(guò)的水經(jīng)注水泵加壓，再經(jīng)配水間分到各個(gè)注水井，注入水的流量在配水間進(jìn)行 計(jì)量。為防止設(shè)備和管線(xiàn)腐蝕，除在水中加入緩蝕劑外，還常在輸水管線(xiàn)中加上水泥 砂漿內(nèi)襯或其他涂料的涂層，注水井中的油管也常增加涂料內(nèi)涂層。 1.4注水地面系統(tǒng)注水地面系統(tǒng) 從水源到注水井的注水地面系統(tǒng)通常包括水源泵站、水處理站、注水站、配水間 和注水井。水源水經(jīng)處理后達(dá)到油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，被送到注水站。 注水站的主要作用是將來(lái)水升壓，以滿(mǎn)足注水井對(duì)注入壓力的要求。站內(nèi)注水工 藝流程主要考慮滿(mǎn)足注水水質(zhì)、計(jì)量、操作管理及分層注水等方面的要求。其工藝流 程為：來(lái)水進(jìn)站計(jì)量水質(zhì)處理儲(chǔ)水罐泵出。 配水間用來(lái)調(diào)節(jié)，控制和計(jì)量一口注水井的注水量，其主要設(shè)施分為水器、正常 注水和旁注水井 通備用管匯、壓力表和流量計(jì)。配水間一般分為單井配水間和多井配水間這兩種。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 注入水從地面進(jìn)入地層的通道，井口裝置與自噴井相似；不同點(diǎn)是無(wú)清蠟閘門(mén)， 不裝油嘴，同時(shí)承壓高。除井口裝置外，注水井內(nèi)還根據(jù)注水要求（分注、合注、洗 井）下有相應(yīng)的注水管柱。 1.5注入井投注程序注入井投注程序 注水井從完鉆到正常注水，一般要經(jīng)過(guò)排液、洗井、試注之后才能轉(zhuǎn)入正常的注 水。 排液的目的是清除油層內(nèi)的堵塞物，在井底附近造成適當(dāng)?shù)牡蛪簬В瑸樽⑺畡?chuàng)造 有利的條件，并利用部分彈性?xún)?chǔ)能，減少注水井排或注水井附近的能量損失，有利于 注水井排位拉成直線(xiàn)。 注水井在排液之后需要進(jìn)行洗井。洗井的目的是吧井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗 出來(lái)，避免油層被污物堵塞，影響注水。 洗井方式有兩種：一種是正洗，另一種是反洗。 試注的目的是確定能否將水注入油層并取得油層吸水啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)資料， 根據(jù)要求注入量選定注入壓力。因此，試注時(shí)要進(jìn)行注水井測(cè)試，求出注水壓力和地 層吸水能力。 注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全取準(zhǔn)試注的資料，并繪出注水指示曲線(xiàn)，再 經(jīng)過(guò)配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 1.6 目前注水工藝技術(shù)現(xiàn)狀目前注水工藝技術(shù)現(xiàn)狀 目前注水工藝現(xiàn)狀如表 工藝類(lèi)別工藝特點(diǎn)存在問(wèn)題 同心集成一套工具同時(shí)配注兩個(gè)層段，解決 卡距限制，最多滿(mǎn)足 4 個(gè)注水層段配 水；一次可同時(shí)測(cè)試兩個(gè)注水層段， 測(cè)調(diào)效率提高 存在結(jié)垢卡堵塞器、同 位素測(cè)試?yán)щy問(wèn)題 兩小一防改變相鄰配水器導(dǎo)向體角度，使其 相互不受影響，解決卡距限制問(wèn)題， 卡距可縮至 2m 測(cè)試通用性較高，投撈 測(cè)試效率沒(méi)有提高 橋式偏心偏心配水器上設(shè)計(jì)了橋式通孔，使 用雙皮碗座封測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了單層資料 錄取 不能實(shí)現(xiàn)細(xì)分，投撈測(cè) 試效率沒(méi)有提高 直 讀 測(cè) 調(diào) 聯(lián)動(dòng)分層配 水 利用電纜下入電動(dòng)控制工具及測(cè)試 監(jiān)控儀器，通過(guò)井下電控工具對(duì)可調(diào) 式堵塞器水嘴調(diào)整 提高了測(cè)試效率，但投 入成本高 恒 流 量 配 水 利用預(yù)壓縮彈簧平衡水嘴前后壓 力，保證通過(guò)水嘴的流量為恒定流量 在小排量及高壓注水井 上調(diào)節(jié)精度不好 偏心集成沒(méi)有卡距限制，減少下井工具數(shù)量， 可直接取得單層段測(cè)試資料，提高資 料真實(shí)性 測(cè)調(diào)效率提高幅度不大 偏封一體偏心配水器和封隔器集成一體，減 少下井工具數(shù)量 試驗(yàn)井?dāng)?shù)較少，需進(jìn)一 步驗(yàn)證 存 儲(chǔ) 分 層 水量自動(dòng)調(diào) 節(jié) 鋼絲下入測(cè)調(diào)儀器，在地面預(yù)設(shè)， 通過(guò)井下電控工具對(duì)可調(diào)式堵塞器水 嘴調(diào)整 提高了測(cè)試效率，但投 入成本較高 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章第二章分層注水技術(shù)概述分層注水技術(shù)概述 2.1分層注水的原因分層注水的原因 如果一個(gè)油田地下的油層有多個(gè)，而且分層厚度不大，為節(jié)約資金，多采取油 井和注水井同時(shí)、多層采注的方式開(kāi)發(fā)。給多個(gè)油層注水的注水井，是否需要分層 注水，是由這些油層的差異決定的。由于各油層都是獨(dú)立封閉的儲(chǔ)油體，它們?cè)谛?成油層的地質(zhì)時(shí)期形成的條件不同，有的油層看上去像饅頭，孔隙很大。有的油層 看上去像磚頭，雖然能吸水但看不出有孔隙。而且各油層含油氣組分、原始?jí)毫?溫度、厚度、封閉條件等都有差異。其中孔隙大的油層出油容易，產(chǎn)油量大，壓力 下降快，在同樣壓力下注水，它比別的油層吸水量多，注入水容易穿過(guò)油層從油井 出來(lái)。 油井里有了出水層，就會(huì)使油井產(chǎn)量大幅度下降。另外對(duì)注水井而言，在同一 壓力系統(tǒng)注水，某些層段大量進(jìn)水，別的層就進(jìn)水少甚至不進(jìn)水，那樣不進(jìn)水的油 層里的油也就驅(qū)替不出來(lái)。為了使各油層能按著配注量合理、均勻注水，以提高各 油層的水驅(qū)油效率，科學(xué)家研究出了分層注水的辦法，被國(guó)內(nèi)外油田作為油田注水 開(kāi)發(fā)最有效的辦法而廣泛應(yīng)用。 由于油層各層系的不均質(zhì)性，因而它們的吸水能力各不相同，只有采取分層注 水的方法才能提高注水效率。 2.2分層注水的方法分層注水的方法 分層注水最簡(jiǎn)單的辦法是在油管上接一個(gè)封隔器，放在要分開(kāi)注水的兩組油層 之間，就像在油管外面套上一個(gè)環(huán)形膠圈，這個(gè)膠圈采用某種方式使其變形而緊貼 在套管內(nèi)壁和油管外壁上，把油管和套管環(huán)形空間隔開(kāi)，并保證在一定的壓力和溫 度下也不會(huì)上下竄通。在地面上從套管閘門(mén)給環(huán)形空間注水進(jìn)入封隔器上面一個(gè)油 層（組） ，從油管給封隔器下面一個(gè)油層（組）注水，注入量按各層需要的水量由 地面控制，這叫一級(jí)兩段分注。 如果想使多個(gè)油層配注得更加合理，還可以將多個(gè)油層分成三段或四段，用兩 個(gè)封隔器，配套 3 個(gè)配水器或用三個(gè)封隔器配套四個(gè)配水器，就可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)三段或 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 三級(jí)四段分層配注。分層配注的各層注水量是經(jīng)過(guò)認(rèn)真測(cè)試的，如果經(jīng)測(cè)試需要對(duì) 某層調(diào)配注水量，就可以用一個(gè)投撈器把某個(gè)配水器上的水嘴撈起來(lái)，更換成合適 的再投放到配水器上。同樣，如果想停止對(duì)某層注水，就把對(duì)應(yīng)層的配水器上的水 嘴換成死堵。 2.3分層吸水能力及測(cè)試方法分層吸水能力及測(cè)試方法 分層吸水能力可以用指示曲線(xiàn)、吸水指數(shù)、視吸水指數(shù)等指標(biāo)表示，還可以用相 對(duì)吸水量來(lái)表示。相對(duì)吸水量是指在同一注水壓力下，某一層吸水量占全井吸水量的 百分?jǐn)?shù)，即： 相對(duì)吸水量=(小層吸水量全井吸水量)*100% 相對(duì)吸水量是用來(lái)表示各小層相對(duì)吸水能力的指標(biāo)。有了各小層的相對(duì)吸水量， 就可以由全井指示曲線(xiàn)，繪出各小層的分層指示曲線(xiàn)。分層注水指示曲線(xiàn)是注水層段 注入壓力與注入量的相關(guān)曲線(xiàn)。指示曲線(xiàn)的形狀主要取決于油層條件和井下配水工具 的工作狀況。因此，同一層段在不同時(shí)間里的只是曲線(xiàn)變化，反應(yīng)了油層吸水能力的 變化及井下工具的工作情況。 目前分層吸水能力測(cè)試方法主要有兩類(lèi)： 測(cè)定注水井的吸水剖面； 在注水過(guò)程中直接進(jìn)行分層測(cè)試。 前者是用各層的相對(duì)吸水量來(lái)表示分層吸水能力的大小，后者是用分層測(cè)試方法 整理分層指示曲線(xiàn)，并求得分層吸水指數(shù)來(lái)表示分層吸水能力的好壞。 2.3.1 吸水能力差異原因分析吸水能力差異原因分析 2.3.1.1 影響吸水能力的因素影響吸水能力的因素 ： （1）與注水井井下作業(yè)及注水井管理操作等有關(guān)的因素。主要包括：進(jìn)行作 業(yè)時(shí)， 因用泥漿壓井時(shí)泥漿侵入注水層造成堵塞;由于酸化等措施不當(dāng)或注水操作不 平穩(wěn)而破壞地層巖石結(jié)構(gòu)，造成砂堵；未按規(guī)定洗井，井筒不潔凈，井內(nèi)的污物隨 注入水帶入地層造成堵塞。 （2）與水質(zhì)有關(guān)的因素。主要包括：注入水與設(shè)備和管線(xiàn)的腐蝕產(chǎn)物(如氫氧 化鐵及硫化亞鐵等)造成的堵塞，以及水在管線(xiàn)內(nèi)產(chǎn)生的垢（碳酸鈣、硫酸鋇）等 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 地堵塞;注入水中含有的某些微生物， 除了它們自身堵塞作用外， 它們的代謝產(chǎn)物也 會(huì)造成堵塞；注入水中所帶的細(xì)小泥砂等雜質(zhì)堵塞地層；注入水中含有在油層內(nèi)可 能來(lái)產(chǎn)生沉淀的不穩(wěn)定鹽類(lèi)，如注入水中所溶解的重碳酸鹽，在注水過(guò)程中由于 溫度和壓力的變化，可能在油層中生成碳酸鹽沉淀。 （3）組成油層的粘土礦物遇水后發(fā)生膨脹。 （4）注水井地層壓力上升。 2.3.1.2 注水井吸水能力降低的原因注水井吸水能力降低的原因 ： （1）鐵的沉淀）鐵的沉淀 在油田注水過(guò)程中，注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經(jīng)地 面管線(xiàn)到達(dá)井底的過(guò)程中，含鐵量逐漸上升。 a 氫氧化鐵的生成 根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，二價(jià)鐵離子 Fe進(jìn)入水中，生成氫氧化亞鐵 Fe(OH)2， 注入水中溶解的氧進(jìn)一步將 Fe(OH)2氧化， 生成氫氧化鐵 Fe(OH)3。 生成的氫氧化鐵， 當(dāng)水的 pH 值3.33.5 時(shí)，處于膠體質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)；當(dāng) pH 值接近于 66.5 時(shí)，處于凝膠 狀態(tài)；當(dāng) pH 值8.7 時(shí)，則呈棉絮狀的膠體物，特別當(dāng) pH 值4.5 以后的氫氧化鐵， 注入底層后將發(fā)生明顯的堵塞作用，從而降低吸水能力。 當(dāng)注入水中含有鐵菌時(shí)，鐵菌的代謝作用也會(huì)產(chǎn)生氫氧化鐵 Fe(OH)3沉淀。水中 的鐵菌由它周?chē)h(huán)境中吸取二價(jià)鐵鹽和氧，而同時(shí)在它的機(jī)體內(nèi)進(jìn)行近似于下列方程 的反應(yīng)，從而生成氫氧化鐵沉淀： 4Fe(HCO3) + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 + 8CO2 b 硫化亞鐵沉淀的生成 當(dāng)注入水中含有硫化氫時(shí)，其腐蝕將變得更加嚴(yán)重。硫化氫與電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的 二價(jià)鐵作用生成硫化亞鐵的黑色沉淀物。即使注入水中沒(méi)有溶解硫化氫氣體，當(dāng)含有 硫酸鹽還原菌時(shí)，也會(huì)由于水中的硫酸根被這種菌還原成硫化氫： 2H2O + SO2= 2H2S + 3O2 而硫化氫將與二價(jià)鐵 Fe生成硫化亞鐵沉淀。 在一些注水井內(nèi)排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋味就是含有硫化氫和硫化亞鐵的 緣故。 （2）碳酸鹽沉淀 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 當(dāng)注入溶解有重碳酸鈣、中碳酸鎂等不穩(wěn)定鹽類(lèi)時(shí)，注入地層后，由于溫度變化， 這些溶解鹽被析出生成沉淀，堵塞地層孔道，降低吸水能力。 水中游離的二氧化碳、重碳酸根及碳酸根在一定的條件下，保持一定的平衡關(guān)系： CO2+ H2O + CO32+= 2HCO3+ 當(dāng)注水入地層后，由于溫度升高，將使重碳酸鹽發(fā)生分解，平衡左移，溶解中的 碳酸根離子的濃度增大。當(dāng)水中含有大量的鈣離子時(shí)，在一定條件下將會(huì)有碳酸鈣從 水中析出，從而造成堵塞。 另外，在水中硫酸鹽還原菌的作用下，由下面的反應(yīng)也會(huì)生成白色的碳酸鈣沉淀。 2Ca2SO4+ 4CO2+2H2O = 4CaCO3+ 2H2S + 3O2 （3）細(xì)菌堵塞 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的一些研究表明，注入水中含有的細(xì)菌，(如硫酸鹽還原菌、鐵菌等) 在注水系統(tǒng)和地層中進(jìn)行繁殖將引起地層孔隙的堵塞,使吸水能力降低。這些菌的繁殖 除了菌體本身造成地層堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵 FeS 及氫氧化 鐵 Fe(OH)沉淀也會(huì)堵塞地層。 硫酸鹽還原菌的生存和繁殖不需要氧，是厭氧性細(xì)菌，又能適應(yīng)環(huán)境上的較大差 異，生長(zhǎng)的溫度范圍 283313K，pH 值在 4.09.6。其適應(yīng)溫度為 298308 K，適宜的 pH 值在 6.77.3。而經(jīng)過(guò)脫氧的水，正是厭氧硫酸鹽還原菌生存和繁殖的適宜環(huán)境。例 如，某油田注入水進(jìn)行凈化站處理前菌含量較低（2.510個(gè)/cm3） ，進(jìn)入脫氧塔后的 密閉流程中， 則得到大量繁殖， 含菌量迅速增加， 到注水井口時(shí)， 可達(dá) 1.010個(gè)/cm3 鐵菌與硫酸鹽還原菌相反，它離開(kāi)氧便不能生長(zhǎng)和繁殖，但是由于注入水中往往 含有氧，因而給它的生長(zhǎng)和繁殖造就了一定的條件。 由于注入水中所含有細(xì)菌和水一起進(jìn)入地層會(huì)在一定范圍內(nèi)生長(zhǎng)繁殖，通過(guò)對(duì)一 些井的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，帶入地層的硫酸鹽還原菌按排液量計(jì)算的活潑發(fā)育半徑為 35m。 因此，菌體和代謝產(chǎn)物對(duì)地層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，而且會(huì)發(fā)生在較深 地帶。這樣，將給解除細(xì)菌所造成的堵塞增加一定的困難。 （4）粘土遇水膨脹 砂巖油層均存在著粘土夾層，巖石膠結(jié)物中亦含有一定數(shù)量的粘土。因此，在注 水過(guò)程中往往由于粘土遇水膨脹造成堵塞，甚至在井壁處造成巖石崩脫和坍垮。 粘土遇水膨脹的程度與構(gòu)成土礦物的類(lèi)別和含量有關(guān)。蒙脫石組成的粘土礦物膨 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 脹性最大，而高嶺石組成的粘土礦物膨脹性最小。因此，粘土膨脹程度隨蒙脫石的含 量的增多而增大。此外，粘土膨脹與水的性質(zhì)也有關(guān)，通常清水比鹽水更容易使粘土 膨脹，所以，注地層水可以減少粘土的膨脹。 由于不同的油田上油層巖石中粘土含量與組成不同，以及注入水性質(zhì)不同，因此 粘土的膨脹程度以及對(duì)注水井吸水能力的影響程度也有所不同，有的甚至沒(méi)有明顯影 響。 在注水的過(guò)程中，根據(jù)上述影響吸水能力的因素，找出具體存在的影響吸水能力 降低的原因，采取措施加以解決。 2.3.2 吸水能力的研究與測(cè)試方法吸水能力的研究與測(cè)試方法 2.3.2.1 分層吸水能力的研究 為了滿(mǎn)足分層采油的需要必須分層注水.在分層注水的井內(nèi),必須研究各小層的吸 水能力的大小。研究分層吸水能力，主要采用下面的幾個(gè)指標(biāo)： 注水井指示曲線(xiàn) 吸水指數(shù) 視吸水指數(shù) 相對(duì)吸水量 2 2.3.2.2 吸水能力的測(cè)試方法 ： 測(cè)吸水剖面就是在一定注入壓力下測(cè)定沿井筒各射開(kāi)層段吸收注入量的多少（即 分層的吸水量） ，目的是為了掌握各小層的吸水能力，以作為合理分層配注的依據(jù)。下 面介紹放射性同位素測(cè)吸水剖面的方法。 分層吸水剖面的解釋?zhuān)?1 繪制迭合圖 2 確定吸水層位 3 計(jì)算相對(duì)吸水量 2.4用指示曲線(xiàn)分析油層吸水能力的變化用指示曲線(xiàn)分析油層吸水能力的變化 正確的指示曲線(xiàn)可以看出油層吸水能力的大小，因而通過(guò)對(duì)比不同時(shí)間內(nèi)所測(cè)得 的指示曲線(xiàn)，就可以了解油層吸水能力的變化。以下就幾種典型情況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 (1)指示曲線(xiàn)右移，斜率變小 (2)指示曲線(xiàn)左移,斜率變大 (3)曲線(xiàn)平行上移 (4）曲線(xiàn)平行下移 2.5分層注水方法分層注水方法 分層注水是在進(jìn)行非均質(zhì)多油層開(kāi)采中，為加強(qiáng)中、低滲透層并控制高滲透注水， 按配注要求，在注水井中實(shí)現(xiàn)分層控制注入的注水方式。 2.5.1 分層注水原理分層注水原理 為使注水開(kāi)發(fā)油田獲得更高采收率，普遍采用分層 注水與分層采油的方法，即使 一口注水井所射開(kāi)的各層按油層性質(zhì)、含油飽和度、壓力等相近，層于層相鄰的原則， 按開(kāi)發(fā)方案要求劃分幾個(gè)注水層段，通常與采油井開(kāi)采層段對(duì)應(yīng)，采用一定的井下工 藝措施，進(jìn)行分層注水，以達(dá)到保持地層壓力提高油井產(chǎn)量的目的。常規(guī)分層注水各 層之間應(yīng)具有相對(duì)穩(wěn)定的隔層， 隔層厚度一般要求在 2m 左右。 細(xì)分層注水的隔層厚度 一般可控制在 1.2m 以上 2.5.2 分層注水工藝分層注水工藝 為層注水工藝主要包括分層注水工具、管柱、配水技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和增注技術(shù)。 分層注水是通過(guò)分層注水管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分層注水管柱一般分兩類(lèi)：同心式注水管柱 和偏心式注水管柱。 （1）同心式注水管柱 （2）偏心注水管柱 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 2.6分層注水工藝技術(shù)存在的問(wèn)題及完善分層注水工藝技術(shù)存在的問(wèn)題及完善 2.6.12.6.1 分注工藝存在的問(wèn)題分注工藝存在的問(wèn)題 油套分注工藝 不能洗井、不能測(cè)試吸水刨面、只能進(jìn)行兩層分注。同時(shí)可能造成油套的腐蝕加 劇、管柱卡等問(wèn)題。 偏心分注工藝 由于 90 年代后長(zhǎng)慶油田井大部分為斜井，配水器和管柱不同心，調(diào)配時(shí)儀 器易遇卡、遇阻，投撈次數(shù)多、勞動(dòng)強(qiáng)度大。2005 年前，隴東油區(qū)采用這種偏心分 注井 110 口，實(shí)際需要測(cè)試調(diào)配的 87 口，其中可測(cè)試調(diào)配成功的只有 48 口，調(diào)試 成功率僅為 55.2%，且調(diào)配水量時(shí)遇卡、遇阻頻繁，因調(diào)配遇阻而上動(dòng)力檢串達(dá) 25 井次，直接修井費(fèi)用約 75 萬(wàn)元。 偏心管柱井下所用 CQY241114 封隔器性能不穩(wěn)定，有時(shí)在反洗井時(shí)會(huì)因 垢塊、臟物滯留在洗井通道中，或由于壓差影響，造成洗井反而關(guān)閉不嚴(yán)而形成管 外竄漏。 管柱不錨定，封隔易解封，分注壽命較短。不但影響了水井細(xì)分注水的有效 性，而且增加了修井費(fèi)用。 2.6.22.6.2 新分注工藝的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)新分注工藝的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn) 針對(duì)老式分注工藝存在的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)了空心分注和旋式偏心分注工藝，并針對(duì) 實(shí)驗(yàn)中暴露的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。 1、空心分注工藝技術(shù) 2、旋壓式偏心分注工藝 2.6.32.6.3 兩種工藝試驗(yàn)中存在的問(wèn)題兩種工藝試驗(yàn)中存在的問(wèn)題 配水空心分注工藝技術(shù) （1）配水器注水芯子上的三角型密封圈在打撈過(guò)程中易落井，在以后的投撈工作 中可能造成卡阻及投送不到等現(xiàn)象。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 打撈配水器芯子時(shí)，由于液力打撈器密封段上的密封過(guò)盈量較大，鋼體配 合面加式精度不夠，使打撈器密封段插入注水芯子時(shí)難度大，易成投撈作業(yè)失敗。 測(cè)試調(diào)配中，因打撈工具上沒(méi)有扶正機(jī)構(gòu)，使配水芯子撈獲后磕碰、井斜 等因素的影響而落井。 打撈器因撈爪硬度低，打撈過(guò)程中撈爪受力過(guò)大使棱角被磨平，造成注水 芯子不能撈獲。 井下部分分注工具及測(cè)試調(diào)配工具加工時(shí)，部分零件材料選擇不當(dāng)，熱處 理、表面處理及加工精度等存在一定的問(wèn)題，影響使用壽命。 空心分注的驗(yàn)封工藝是利用密封段將水嘴密封后，井口進(jìn)行壓力升降，通 過(guò)上下層壓力變化趨勢(shì)來(lái)判斷封隔器的密封性，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中，井口放壓后，密封 段上下的壓差使驗(yàn)封儀器上竄，造成鋼絲打扭而卡阻。 壓式偏心分層注水工藝 封隔器膠筒無(wú)“防突”機(jī)構(gòu)保護(hù)，密封性差。 配水器內(nèi)筒投撈測(cè)試導(dǎo)向槽弧度陡，斜井中投撈器不易進(jìn)入。 2.6.42.6.4 兩種工藝的改善與完善兩種工藝的改善與完善 空心分注工藝 改進(jìn)了配呂器注水芯子上的密封槽減少了密封圈與密封槽的配合間隙，使 密封圈在密封槽的活動(dòng)間隙只有 0.3mm，結(jié)合力增大，改進(jìn)后使用中也見(jiàn)到了一定 的效果，但仍然有掉烊的現(xiàn)象發(fā)生，為此在進(jìn)行了大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上又進(jìn)行了 密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，徹底解決該問(wèn)題。 對(duì)于液力助撈器上密封圈過(guò)盈量太大的問(wèn)題，改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其雙邊過(guò)盈只 有 0.3mm，進(jìn)出靈活。 在打撈工具的中心桿上設(shè)計(jì)增加了一個(gè)活動(dòng)靈活的扶正塊，使配水芯子撈 獲后其徑向白間隙只有 0.30.5mm 注水芯子不會(huì)再?gòu)拇驌破魃厦撀淞耍黾恿舜?撈成功率。 改變了撈抓的各項(xiàng)性能指標(biāo)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 為提高配套工具的整體加式質(zhì)量，嚴(yán)格進(jìn)行零部件的材質(zhì)和加工質(zhì)量的檢 查及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)工作，保證管套下井工具性能穩(wěn)定，使用可靠，尤其是保證配水芯子 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 與工作筒，配水芯子與打撈工具瞇縫 3 段之間配合嚴(yán)密，活動(dòng)流暢，互換性好。 驗(yàn)封時(shí)配合專(zhuān)用驗(yàn)封儀器，同時(shí)采用升降升壓制度，不能提壓的分注 井利用泵車(chē)配合。 壓式偏心分層注水工藝 封隔器：采用獨(dú)立的膨脹環(huán)進(jìn)行膠筒肩部保護(hù)，極大地提高了膠筒的密封 能力及使用壽命。 配水器：改進(jìn)配水器內(nèi)筒投撈測(cè)試導(dǎo)向槽弧度，從而使投撈器容易進(jìn)入導(dǎo) 向槽提高投撈成功率。 偏心投撈器：根據(jù)定向井特點(diǎn)，充分利用力學(xué)原理，采用加重桿優(yōu)化組合 投撈鉆具及投撈工藝，從而提高投撈成功率。 通過(guò)以上幾方面的改進(jìn)和完善，空心分注工藝及旋壓式偏心分層注水工藝已基 本能夠滿(mǎn)足分注工作的需要，在產(chǎn)能建設(shè)及老油田穩(wěn)產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用，有效在 補(bǔ)充了地層量，緩解了層間矛盾，提高了水驅(qū)動(dòng)用程度 。 山東勝利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第三章第三章油田分層注水成效油田分層注水成效 勝利油田把“提高分注層段合格率“作為注水技術(shù)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，針對(duì)常規(guī)注水技 術(shù)存在的主要問(wèn)題和不同油藏類(lèi)型、不同開(kāi)發(fā)階段的實(shí)際特點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)和引進(jìn)了 一系列新型分層注水工藝技術(shù)，同時(shí)開(kāi)展了以提高分層注水工藝水平，提高分層注 水合格率，確保油田注水開(kāi)發(fā)效果的“分層注水示范工程“.形成了適應(yīng)不同應(yīng)用條 件的工藝配套模式，為油田注水工藝技術(shù)水平的發(fā)展和提高注入了新的活力，形成 了具有勝利特色的分層注水工藝技術(shù)。 2003 年底，勝利油區(qū)累計(jì)動(dòng)