【正文】 第九章 注水與油水井措施 第一節(jié) 水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng) 一、水源選擇及水質(zhì)要求 水源選擇 ：油田注入水的選擇考慮的兩個(gè)方面： （ 1）是否有足夠的水量，保證全年能達(dá)到油田設(shè)計(jì)所要求的最大注入量； （ 2）水質(zhì)是否穩(wěn)定，滿足注入水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)或處理工藝簡(jiǎn)便。 以上兩點(diǎn)不能同時(shí)滿足時(shí)，一般選擇水量充足的水源、水質(zhì)可處理，我國(guó)最缺水國(guó)。通常的注水水源有： ① 地面水源 —— 淡水。江、河、湖、泉的地面水，已廣泛應(yīng)用于注水。這種水的水源受限，常隨季節(jié)變化，且含氧高，攜帶各種懸浮物和微生物，不同季節(jié)的水質(zhì)也變化大，給水質(zhì)處理帶來(lái)麻煩。 ②來(lái)自河床等沖積層水源 —— 淡水。通過(guò)打一些淺井到?jīng)_積層的頂部而得到的水質(zhì)穩(wěn)定。 ③地層水水源 —— 淡水或鹽水。是根據(jù)地質(zhì)資料并通過(guò)鉆探而找到的地下水源。 ④海水 —— 鹽水。淺海和海上油田注水，一般用海水。海水既多又方便，但有高含氧和鹽，懸浮的固體顆粒隨季度變化大等問(wèn)題，通常是在海底鉆一些淺井，從井中取水以減少水的機(jī)械雜質(zhì)。 ⑤采出水 —— 生產(chǎn)污水，是從油井隨原油一起采出的地下水或注入水，它經(jīng)過(guò)油水分離和水質(zhì)處理后再注入油層， 通常稱為污水回注 。與地層配伍好，可以減少對(duì)水源需要量，改善污水對(duì)環(huán)境的污染，已被廣泛應(yīng)用。符合時(shí)代要求。 水質(zhì)要求 對(duì)注水水質(zhì)的 總要求是 ： （ 1）沒(méi)有腐蝕性，不腐蝕地面和井下的管柱，設(shè)備）腐蝕地污染水質(zhì)。 （ 2）不堵塞油層，不含有機(jī)雜和化學(xué)作用，生成沉淀而堵塞地層孔道，降低地層 K。 因此，陸上石油行業(yè)制定了注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)，即： 碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)（ SY/T532994）， 海上油田也參照該標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合海上油田的實(shí)際制定了海上油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 一般規(guī)定 ： （ 1）機(jī)械雜質(zhì)含量： ≤； （ 2）鐵含量： ≤； （ 3）不和地層水發(fā)生反應(yīng)生成沉淀； （ 4）不含細(xì)菌（特別是硫酸還原菌、鐵細(xì)菌、腐生菌等）； （ 5）含氧量： ≤； （ 6）不含硫化氫（污水回污時(shí)，硫化物 ≤）； （ 7） SO2： ≤10mg/L； （ 8） PH： 78； （ 1）、（ 2）、（ 3）是防止地層堵塞的。 （ 5）、（ 6）、（ 7）是防止腐蝕的。 （ 4）既防腐也防堵塞。 二、注入水處理技術(shù) 常規(guī)水處理技術(shù) （ 1）沉淀 。機(jī)械雜質(zhì)，首先是通過(guò)沉淀除去。用沉淀池、加絮凝劑， Al2(SO4)3,FeSO4H2O， Fe2(SO4)3等。 （ 2）過(guò)濾 ：來(lái)自沉淀池的水，還含有少量的很細(xì)懸浮物和細(xì)菌，通過(guò)過(guò)濾可以除去，一般都要過(guò)濾。 （ 3）殺菌 ：地層水中的藻類，鐵細(xì)菌和硫酸還原菌等會(huì)堵塞地層，注入時(shí)必須進(jìn)殺菌處理。 一般選用兩種以上殺菌劑，避免產(chǎn)生抗藥性。 殺菌劑的種類較多 ，常用的有氯或其他化合物，如：次氯酸，次氯酸鹽及氯化鈣等。甲醛既殺菌又防腐。殺菌劑發(fā)展很快，如固體長(zhǎng)效殺菌劑等。 （ 4）脫氧 ：氧造成系統(tǒng)腐蝕應(yīng)除去。還有（ CO2） H2S氣體，在原理上和脫氧（機(jī)械和化學(xué)法）有相似處。常用的化學(xué)脫氧劑有 亞硫酸鈉 （ Na2SO3）、 SO聯(lián)氨（ N2H4）等，最常用的是 Na2SO3，還有逆流氣，脫氧和機(jī)械真空脫氧兩種方法，真空脫氧最經(jīng)濟(jì)。 2Na2SO3+O2→2Na 2SO4 （ 5）曝曬 ：曝曬處理，可使碳酸鹽沉淀，使水質(zhì)穩(wěn)定，從而減少注水因碳酸鹽沉淀而堵塞地層。 污水處理 為節(jié)約水源和保護(hù)環(huán)境，污水回注意義量大。要解決的問(wèn)題有： （ 1）處理后的污水應(yīng)達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)； （ 2）在設(shè)備和管線中不產(chǎn)生結(jié)垢堵塞，不產(chǎn)生腐蝕； （ 3）不與地層水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生面沉淀而堵塞地層，含油污水處理的主要是除去油及懸浮物。 （ 1）平流隔油池 ，油滴在池中聚集上浮，然后用撇油器排除。根據(jù)水溫選擇水在池中停留的時(shí)間和破乳劑的濃度，達(dá)到最佳效果 5070℃ ，停留 12hr，破乳劑的發(fā)展也很快，品種也是比較多的。 （ 2）平流式混凝除油池 加入混凝劑的污水，經(jīng)過(guò)泵打入混凝除油池，池前是反應(yīng)部分，后部為隔油池，停留 12小時(shí)，可以降到10mg/L左右。 （ 3）壓力濾灌 ，能過(guò)濾污水中的機(jī)械雜質(zhì)，石英濾料具有破乳作用，可除去二次除油后殘存的小量乳化油。 注水水體改造油田很重視，我國(guó)勝利油田 700萬(wàn)元工程項(xiàng)目。 3．海水處理 海水處理主要是進(jìn)行 凈化和脫氧 。因此，海水處理裝置也主要由凈化及脫氧兩大部分組成。 (1)凈化部分 目前一般采用多級(jí)過(guò)濾凈化處理，依次為：砂濾器、硅藻土濾器、金屬網(wǎng)狀筒式三級(jí)過(guò) 濾器。第一級(jí)普遍采用石英砂，也有采用石榴石、活性炭、無(wú)煙煤、聚苯乙烯發(fā)泡小球作為 濾料。 (2)脫氧部分 主要有真空 (減壓 )脫氧、氣提脫氧和化學(xué)脫氧三種脫氧類型及其相關(guān)的設(shè)備。 三、注水地面系統(tǒng) 注水地面系統(tǒng)指人水源到注水井的全套設(shè)備和流程。 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)水源泵站送到水處理站（凈化站）進(jìn)行處理，合格后被送到注水站。 注水站： 任務(wù)（工作）：將來(lái)水升壓，滿足注水井的壓力要求。應(yīng)設(shè)在注水井的中心地帶 。 主要設(shè)施： ①高壓，泵組（多級(jí)離心泵或柱塞泵）； ②流量計(jì)和將高壓水向各配水間分配的分水器等； ③儲(chǔ)存水的儲(chǔ)罐。 配水間作用 ： 是將從注水站來(lái)水按注水井的注入量及注入壓力分配到各注水井上。 主要設(shè)施：分水器 ，又分為正常注水和旁通備用兩部分，旁通備用部分：只有正常注水部分進(jìn)行維修又不停泵注水或需用大排量洗井時(shí)使用。 注水井 : 是水進(jìn)入地層經(jīng)過(guò)的最后裝置，在井口有一套控制設(shè)備，其作用是懸掛井口管柱，密封油，套環(huán)形空間，控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗。 四、注水井投注程序 （一）注水井投注程序 ，包括排液、洗井、試注 排液 ，目的：清除井底周圍油層內(nèi)的“臟物”和井底地區(qū)造成低壓帶，為注水創(chuàng)造條件，并得出部分彈性油量，減少損失。 洗井： 是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來(lái)，避免油層被污染物堵塞，影響注水。 試注： 是確定地層注水能力的大小，根據(jù)要求注入量選定注入壓力，即油層吸水啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)，以便根據(jù)注水量選定注入壓力。因此，要進(jìn)行水井測(cè)試，求出注入壓力和地層吸入能力。效果好（與鄰井進(jìn)行比較），即可進(jìn)行轉(zhuǎn)注。如果效果不好，要進(jìn)行調(diào)整，或采用酸化、壓裂等措施提高注入能力（或吸水能力）。 轉(zhuǎn)注 注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全取準(zhǔn)試注的資料并給出注水指示曲線，再經(jīng)過(guò)配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。 第二節(jié) 注水井吸水能力及分析 一、注水井吸水能力 注水井吸水能力的大小，主要采用下面的幾個(gè)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)： 注水井指示曲線 ： 是表示在穩(wěn)定流動(dòng)情況下，注入壓力與日注水量之間的關(guān)系曲線 ，如圖 111。 分層注水時(shí)，用水層指示曲線表示各小層注入壓力（經(jīng)過(guò)水嘴后的壓力與小層注水量之間的關(guān)系曲線。正常情況下為直線關(guān)系。 P MPa 注水量 m3/d 0 吸水指數(shù) ： 它表示在單位壓差下的日注入水量 ， m3/（ ) 即：吸水指數(shù) = = 其大小，表示這個(gè)地層吸水能力的好壞或強(qiáng)弱。正常生產(chǎn)時(shí)，如果不能測(cè)得井靜壓（因不能停注）時(shí)，可采用指示曲線，取得在不同流壓下的注水量，用下式計(jì)算： 吸水指數(shù) = ， 即指示曲線的斜率的倒數(shù)為地層吸水指數(shù)。 注水壓差日注水量 注水井靜壓注水井流壓 日注水量 ?壓之差相應(yīng)兩種工作制度下流水量之差兩種工作制度下的日注 為進(jìn)行有效對(duì)比，常采用“吸水指數(shù)”或“ 每米吸水指數(shù) ”為指標(biāo)。即地層的吸水指數(shù)被地層的有效厚度除所得到的數(shù)值。 視吸水指數(shù) =日注水量 /井口壓力，在日常管理中使用，用油管注水時(shí)取套壓，用套管注水時(shí)取油管壓力 。 相對(duì)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)。 全井吸水量小層吸水量二、地層吸水能力分析 指示曲線的幾種形狀 （ 1）直線型指示曲線 ，圖 12中第一種指示曲線，它反映了油層吸水量與注入壓力成正比，在直線上任取兩點(diǎn)（圖 113），由相應(yīng)的注入壓力 P P2，注入量 Q Q2計(jì)算出油層的吸水指數(shù) K，單位 m3/() 可以看出，吸水指數(shù) K就是直線斜率的倒數(shù)。圖中的 第二種為垂直指示曲線 ，這種情況出現(xiàn)在油層滲透率很差的情況下。 1212PPK???(1) (2) (3) (4) 注入量 /() /MPa 注入壓力 圖 12 /MPa 注入壓力 p2 p1 Q1 Q2 1 2 注入量 /() 圖 113 （ 2） 折線型指示曲線 圖中 第三種為上翹式 ， 除了與儀表 、 操作 、 設(shè)備有關(guān)外 ， 還與油層性質(zhì)有關(guān) 。 即油層條件差 ， 連通性不好或不連通的 “ 死相同 ” 油層 。 圖中 第四種為折線式 ， 表示在注入壓力較高時(shí) ， 開始吸水 ， 或是當(dāng)注入壓力增加到一定程度后 ， 油層產(chǎn)生微小裂縫 。 用指示曲線分析油層吸水能力的變化 正確的指示曲線反映了油層吸水規(guī)律和吸水能力 ，因此對(duì)不同時(shí)間內(nèi)所測(cè)得的指示曲線進(jìn)行分析 ， 就可以了解油層吸水能力的變化 。 （ 1） 指示曲線右移 ， 斜率變小 ， 如圖 114， 說(shuō)明油層吸水能力增強(qiáng) ， 吸水指數(shù)變大 。 曲線 Ⅰ 為先測(cè) ， 曲線 Ⅱ 為過(guò)一段時(shí)間后所測(cè) 。 （ 2） 指示曲線左移 ， 斜率變大 ， 如圖 115， 則油層吸水能力下降 ， 吸水指數(shù)變小 。 教材上的圖標(biāo)錯(cuò)了 。 （ 3） 指示曲線平行上移 ， 斜率未變 ， 說(shuō)明吸水指數(shù)未變 ，只是油層的注入壓力升高了 ， 也是變差了 。 （ 4） 指示曲線平行下移 ， 斜率未變 ， 吸水指數(shù)未變 ， 但注入壓力降低了 ， 有所改善 。 2 1 四 、 檢查配注準(zhǔn)確程度和分配層段注水量 檢查配注準(zhǔn)確程度的方法 通常用配注誤差來(lái)表示配注準(zhǔn)確程度 ， 其定義為： 配注誤差 = 100% 零 ， 未達(dá)到配注量 ， 稱欠注； 零 ， 注入量超過(guò)配注量 ， 稱超注 。 其值在一定范圍內(nèi)為合格 ， 否則為不合格 。 在計(jì)算出各層段是否合格之后 ， 進(jìn)一步根據(jù)合格層段計(jì)算出全井的總合格率 ， 即： 全井層段合格率 = 100% 分配層段注水量 正常時(shí) ， 一般只測(cè)得全井的注水量 ， 有方法不講了 。 設(shè)計(jì)配注量實(shí)際注水量設(shè)計(jì)配注量 ?注水層段數(shù)合格層段五 、 影響吸水能力的因素及恢復(fù)措施 吸水能力降低的原因 （ 1） 與注水井井下作業(yè)有關(guān)的因素： 因鉆井液性能不當(dāng) ， 以及固井 、 射孔等 ， 使之侵入地層 ， 造成堵塞 ， 酸化措施不當(dāng)引起的堵塞等； （ 2） 與水質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的因素： 注入水質(zhì)不符合要求 ， 造成設(shè)備腐蝕 ， 引起地層堵塞 ， 細(xì)菌 、 機(jī)雜等超標(biāo)引起堵塞 。 （ 3） 地層的粘土礦物水化膨脹 ， 注入水引起膨脹 。 （ 4） 地層壓力升高了 ， 而引起注入壓力升高屬正常情況 。 措施