【正文】 （ 1） 加強(qiáng)水質(zhì)的分析 a、 雜質(zhì)； b、 化學(xué)測定分析 （ 配伍性 ） ； c、 細(xì)菌； d、 粘土膨脹試驗(yàn)后加入防膨劑 。 （ 2） 加強(qiáng)管理 ， 確保水質(zhì) ， 嚴(yán)格操作程序 （ 3） 采取措施 ， 改善設(shè)備 ， 精濾 ， 加入化學(xué)劑殺菌 ， 加入防膨劑等 。 最后是酸化 、 壓裂解堵 。 第三節(jié) 分層注水技術(shù) 由于油層的非均質(zhì)性 ， 各層的吸水能力互相有差異 ， 主要是由于油層的 K、原油粘度和油層壓力引起的 ， 因此要區(qū)別對得 ， 應(yīng)對不同性質(zhì)的層段采取不同的注水方式 ， 才能提高注水效率 。 一 、 分層吸水能力的測試方法 主要有兩類： 一類 是測定注水井的吸水剖面 ， 用各層的相對吸水量表示分層吸水能力的大小 。 相對吸水量 = 100% 即同一注入壓力下某一小層吸水量占全井注水量的百分?jǐn)?shù)。 另一類 是在注水過程中直接進(jìn)行分層測試 ， 并整理分層指示曲線 ， 求出分層的吸水指數(shù)進(jìn)行分析 。 全井吸水量小層吸水量 確定注水井吸水剖面的方法 測吸水剖面就是在一定的壓力下 ， 測試井筒各射開層吸收注入水量的多少 （ 即分層的吸水量 ） 。 它可以通過 放射同位素載體法 、 點(diǎn)測流量計(jì)法 、 井溫測井法和連續(xù)流量計(jì)法來 測定 ， 圖 1112給出了測得的吸水剖面 。 注水井分層測試方法 （ 直接進(jìn)行分層測試 ， 繪出分層指示曲線 ， 求得分層的吸水指數(shù) ） 。 方法有兩種 ， 即： (1)投球測試方法 ， 使用投產(chǎn)測試管柱圖 113 1） 測全氣指示曲線改變壓力 ， 測流量 ， 45個壓力 2） 測分層指示曲線 。 a、 先投入小球入井 ， 到最低 ， 封住第 Ⅲ 層 ， 測上面各層的壓 力與流量 （ 四 、 五層 ） 個； b、 再投入第二個球 ， 自下而上 封住第 Ⅱ 層 ， 同樣進(jìn)行測試 ， 依次類推 。 3） 資料整理：求流量與壓力 流量 Ⅲ 層 =流量 全井 流量 第一投 流量 Ⅱ 層 =流量 第一投 流量 第二投 流量 Ⅰ 層 =流量 第二投 P有效 =P實(shí)測 P管損 P嘴損 P凡爾 繪曲線圖 （ 2）用井下浮子流量計(jì)進(jìn)行分層流量測試 在使用偏心配水器分層注水的注水井，其用井下流量計(jì)和測試密封優(yōu)相配合進(jìn)行的。 二、分層注水管柱 分層注水的工藝方法比較好，油套管分層注水，單管分層注水，多管分層注水等。 單分層注水用的較多，井下只下一根管柱，利用封隔器將整個注水井段封隔成幾個互不相通的層段，每個層段都裝有配水器。注入水從油管入井，由每個層段配水器上的水嘴控制水量，注入到各層中。單管分層注水管柱，按配水器結(jié)構(gòu)可分為如下三種： 固定式配水管柱 ：由固定式配水器 、 水力壓差式封隔器 、測試定位接箍和底部循環(huán)凡爾等油管 、 套管組成 ， 結(jié)構(gòu)簡單 ，配注層位可任意多級 。 活動式配水器水管柱 分別使用橋式配水器或空心配水器 、 封隔器 ， 底部循環(huán)凡爾等組成 ， 可配注 34層 。 偏心配水管柱 ， 與活動式相比 ， 只用偏心配水器代替了橋式配水器 。 優(yōu)點(diǎn)：配水層數(shù)可以不受限制 ， 合格率高 ， 但復(fù)雜 ， 目前用的較多 。 注水井分層配水的原則與方法 實(shí)際注水過程是復(fù)雜的 ， 由于地層性質(zhì)的不同和實(shí)際注入量與配注量之差異 ， 使各層段注水情況產(chǎn)生不同的變化 。 注水層段的性質(zhì)一般可分為三種： 油層在注水井中為高滲透率 ， 在高 、 中滲透率層 ， 水推進(jìn)快 ， 定為限制層 ， 要控制較低的注水強(qiáng)度 。 油層在注水井中為低滲透層 ， 水推進(jìn)慢 ， 定為加強(qiáng)層 ，需要提高注水強(qiáng)度 。 油層在注水井中為中滲透率層 ， 定為均衡層 ， 注水強(qiáng)度保持穩(wěn)定 。 三 、 注水井調(diào)剖 對非均質(zhì)地層 ， 吸水剖面很不均勻的井 ， 不能分層注水時 ， 為了提高注入水的波及系數(shù) ， 改善水驅(qū)油效果 ， 必須對注水井的剖面進(jìn)行調(diào)整 。 其方法是 向地層中的高滲透層注入化學(xué)藥劑 ，藥劑凝固或膨脹后 ， 降低油層的 K， 迫使注入水增加對低含水的低滲透油層部位 ， 這種工藝措施 ， 稱為注水井調(diào)剖 。 水井調(diào)剖封堵高 K層的方法 （ 1）單液法： 注入一種液體，靠自身反應(yīng)，生成的物質(zhì)可封堵高 K層，降高 K層的 K，實(shí)現(xiàn)堵水作用。 （ 2）雙液法： 是向地層注入由隔離液分開的兩種可反應(yīng)的液體 ，到達(dá)地層一定深度后，兩種液體就可以發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生堵塞物。由于高 K層吸入的多，故封堵主要在高 K層發(fā)生，達(dá)到調(diào)剖的目的。 有： 沉淀型堵劑，凝膠型堵劑，凍膠型堵劑，學(xué)院的 AD膠。 方法與調(diào)剖劑發(fā)展很快，還有固體顆粒堵劑等。 注水井調(diào)剖選井條件 有四方面要考慮 (見教材 )。 注水井調(diào)剖施工設(shè)計(jì) 主要包括：井的有關(guān)資料 。 之前的作業(yè)史 ， 施工管理及地面設(shè)備 ， 調(diào)剖劑的組成 、 性能及配制方法 ， 計(jì)算用量 、施工步驟 、 注入壓力控制 、 后續(xù)工作 （ 包括關(guān)井 、 開井后的施工措施等 ） 。 效果判斷： ① 處理層吸水指數(shù)較之前下降 50%以上； ② 剖面明顯改善 ， 低吸水層增加吸水量 10%以上 。 ③ 壓降曲線明顯變緩 。 第四節(jié) 油水井措施 一、水力壓裂技術(shù) 水力壓裂的基本原理 它是利用地面高壓泵組 （ 壓裂車組 ） ， 將高粘液體以大大超過油層吸收能力的排量注入井中 ， 隨即在井底附近蹩起高壓 ， 此壓力超過井壁附近的 地應(yīng)力 及 巖石的抗張強(qiáng)度 時 ， 在井底附近地層將形成裂縫 。繼續(xù)將帶有支撐劑的壓裂液注入縫中 ， 使裂縫向前沿伸 ， 支撐劑沿裂縫分布填充 。 這樣泵停止后 ， 即可在油層中形成足夠長度和一定寬及高度的 填砂裂縫 ， 具有很高的導(dǎo)流能力 ， 大大降低了油氣流入井內(nèi)或注入水進(jìn)入地層的阻力 ， 從而達(dá)到增產(chǎn) 、 增注目的 。 另一方面還改變了井底附近的流體滲流狀態(tài) 。 由于有垂直裂縫的存在 ， 油氣向井底的滲流由原來的徑向流改變?yōu)橄葟挠蛯踊旧鲜菃蜗蛄魅肓芽p ， 再由裂縫單向流入井筒的線性流 ， 消除了徑向節(jié)流損失 ， 降低了能耗 ， 因而油氣井產(chǎn)量或注水井的注入量會大幅提高 。 壓裂還消除了井壁附近地層的堵塞情況 。 （ 1） 裂縫形成的條件 條件： 根據(jù)破裂理論 ， 要在地層中產(chǎn)生裂縫 ， 外加壓力必須能克服巖石所承受的應(yīng)力和巖石本身的強(qiáng)度 。 地層的破裂壓力能使地產(chǎn)生裂縫的最小井底注入壓力 ， 用 PF表示 ，把地層破裂壓力與地層深度之比稱為破裂壓力梯度 ， a表示 ， 即： （ MPa/m） HPa F?a、 巖石所受的地應(yīng)力 一般情況下 ， 地層中的巖石處于應(yīng)力狀態(tài) 。 拿出某單元體 ， 其上所受的應(yīng)力有：垂直向主應(yīng)力 σ Z和水平主應(yīng)力 σ H（ σ H又分為兩個互相垂直的應(yīng)力 σ x 、 σ y ） ， 如圖： 單元體上的垂向主應(yīng)力 σ Z來自上 覆巖層的重量 ， 而 σ Z= rH H為地層深度 ， 米 γ r— 上覆巖層的平均密度 ， 噸 /米 3， 一般取 這時 ， σ Z=（ ） 實(shí)際上 ， σ Z=()H（ ） 由于地層有一定的孔隙壓力 （ 地層 壓力 ） ， 所以上覆巖層的壓力被孔隙介質(zhì)中的流體壓力 PS所支持 ， 故有效垂向應(yīng)力 σ Z=（ MPa） 。 σy σZ x y z σx 如果巖石處于彈性狀態(tài) ， 巖石的有效水平應(yīng)力與有效垂向應(yīng)力的關(guān)系 ， 可根據(jù)廣義虎克定律求出 ， 即： 式中： — 巖石的泊松比 。 — 側(cè)壓系數(shù) 。 泊松比：橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對值之比 ， 是一個常數(shù) 。 實(shí)際油層 ， 由于構(gòu)造的影響 ， 巖石的水平應(yīng)力與垂向應(yīng)力之間的關(guān)系要比上式描述的復(fù)雜的多 ， 巖石力學(xué)專門研究這些關(guān)系 。 Zx ?????? 1???1?b、 裂縫的形態(tài)及方位 如果巖石是均質(zhì)的各向同性的材料 ， 巖石破裂時 ， 裂縫面總是垂直于最小應(yīng)力軸 。 如果 σ Zσ x=σ y裂縫面垂直于 Z軸 ， 形成水平裂縫 （ 裂縫面與井軸垂直 ） 。 裂縫尺寸系指裂縫的長度 、 寬度和高度 。 縫長是裂縫從井筒向外延伸的長度 。 縫寬是指裂縫的兩個壁面間的距離 。 縫高是指裂縫在井筒 （ 軸 ） 方向擴(kuò)張的高 度 （ 垂直裂縫 ） 。 由于在井壁上的最小周應(yīng)力是在 0 和 180 兩個方向同時出現(xiàn) ， 因而形成的垂直 裂縫總是以井軸為對稱的兩條 ， 其確切的 方位是由地應(yīng)力的分布確定的 。 預(yù)測是很 困難的 。 x y z σy σZ σx 裂縫形成的條件 ： 要使地層破裂 ， 應(yīng)在井底增加壓力 Δ P（ 向井內(nèi)注高壓液體 ） ，致使在井壁上產(chǎn)生的周向張應(yīng)力 σ Q不但能抵消由于地應(yīng)力所形成的周壓應(yīng)力 σ Q， 并且還要大于巖石的抗張強(qiáng)度 σ t。 對于垂直裂縫： 周向張應(yīng)力 ≥ 地層水平方向壓力 +巖石在水平方向上的抗張強(qiáng)度 。 即： σ Q′ ≥ σ Z+σ tV Δ P=PFPS≥ +σ tV PF— 破裂時的井底壓力； PS— 油層壓力； 、 、 — x、 y、 z方向上的有效地應(yīng)力 =σ xPS， =σ yPS， =σ zPS x? y? z?z?2） 裂縫的延伸 a、 裂縫延伸條件及影響裂縫尺寸的因素 當(dāng)井底壓力由于注入壓裂液而上升達(dá)到裂縫形成條件時 ， 地層開始破裂 ， 形成裂縫 。 如果繼續(xù)注入 ， 裂縫交向前延伸 、 擴(kuò)大 。 在裂縫延伸過程中 ， 會出現(xiàn)壓裂液通過裂縫向地層的漏失 。 因此 ， 保證裂縫繼續(xù)延伸的條件是： 壓裂液的注入量 =壓裂液濾失量 +延伸裂縫體積的壓裂液量 Q注 =Q濾 +Q縫 隨著裂縫面積的增加 ， 濾失量不斷增加 ， 當(dāng)漏失量等于注入量時 ，裂縫便停止延伸 。 在注入量一定的條件下 ， 濾失愈小 ， 造縫的體積則愈大 ， 反之 ， 則小 。 而影響濾失量大小的主要因素是壓裂液的粘度和造壁性能 。 在壓裂液濾失性一定的條件下 ， 注入量愈大 ， 造縫的體積愈大 。 壓裂液 壓裂液：是油層水力壓裂時所用液體的總稱 ， 按過程中不同階段的任務(wù)不同分為前置液 、 攜砂液及頂替液 。 （ 1） 前置液作用： 破裂地層 ， 并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入裂縫 。 還可以起一定隔溫作用 。 還可以加入細(xì)砂 （ 粒徑 100140目 ， 砂 10%左右 ） ， 堵塞裂縫 ， 以減少液體的濾失量 。 （ 2） 攜砂液作用： 用來從地面將支撐劑 （ 一般是砂子 ） 帶入裂縫 ， 并攜到裂縫中的預(yù)定位置 ， 還有延伸裂縫的作用 。 （ 3） 頂替液： 又分為中間頂替液和未尾頂替液 。 中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定的位置 。 注完全部攜砂液后就用未尾頂替將井中攜砂液全部替入裂縫中 。 （ 一 ） 對壓裂液性能的要求 （ 1） 濾失量少 ， 有利于造長縫 、 寬縫 ， 加降濾失劑； （ 2） 攜砂能力強(qiáng) ， 主要取決于粘度或有足夠的粘度 ， 用