注水工艺技术研究(四)
油田注水工艺技术
有利于早日收回投资
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
选择合适的注水时机对于充分利用天然能量，提高注水 开发效果具有重要意义。对于一个具体油藏要确定最佳 注水时机时，要考虑以下因素：
油田天然能量的大小 油田的大小和对油田产量的要求
油田的开采特点和开采方式(低渗透油田)
四、注水井网分布
油田注水时间的确定
C级标准 B级标准
A级标准
三、注水水源及水质
污水处理工艺
油站来水 一次除油罐 二次混凝罐
一是以重力沉降除油、 压力斜板除油为主的除 缓冲罐 提升泵 油工艺
去除污水中 的粒径大于 10µ m油滴和 悬浮颗粒
缓冲罐
提升泵
压力斜板除油罐
注水站
双滤料过滤器
去除污水中的残余 污油和细小颗粒， 实现水质达标
二是以核桃壳过滤器、 核桃壳过滤器 双滤料过滤器为主的压 力过滤工艺
作为新区开发的初定注水压力。
（3）上述资料缺乏时，一般可采用注水井井口压力等于1.0～ 1.3倍原始油层压力。
四、注水井网分布
油田注水压力的确定
3、注意事项
为防止压力过高破坏地层结构，井底的最大注水压力不得大于地层破裂压力 的85％。由此可得井底的许用注水压力为： [Pwf]=0.85Pf ; Pwf------井底许用注水压力，MPa； Pf-------地层破裂压力，MPa。
油田注水工艺技术 油田注水工艺技术
——山东科瑞石油工程技术研究院
——山东科瑞石油工程技术研究院
注水作为油藏稳压、增产的重要方法之一， 在国内外得到了广泛的应用。如前苏联有近90% 的原油产量是通过注水得到的；美国注水开发的 油田达9000个以上，产量约占其总产量的40%以 上。四十多年来，国内外各油田结合自身实际， 对注水工艺技术进行了卓有成效的研究，逐步形 成了由科研、设计、施工、生产管理等各个环节 互相支持，互相依托的，能够适应油田开发需要 的完整的注水工艺体系，为油田长期稳产和高产 奠定了良好的基础。
对水平井注水工艺技术的探究
对水平井注水工艺技术的探究【摘要】水平井注水技术是上世纪90年代出现的一种很有潜力的技术。
本文通过对比国内外水平井注水技术的发展和研究现状，总结出这项技术有线性驱动、有热裂缝、推迟注水突破时间、改善油藏开发效果等优点，适合低渗透油藏；指出目前水平井注水技术存在的问题和对未来的技术展望进行了论述。
【关键词】水平井线性驱动注水适用条件水平井注水技术是在上世纪90年代提出的，是一种新兴技术。
经过十多年的发展，水平井注水技术日渐成熟，使得钻井的投资成本不断缩小。
随着对低渗透油藏的开发，由于低渗透油田具有注水压力高、地层压力不足、吸水能力弱、天然能力不足等特点，并且随着开采过程中注水时间的加长，使得注水越来越困难，到最后甚至注不进水。
在这种情况下，虽然可以通过加大井网密度的方式来提高采出率，但是由于高密度井网的成本较高，对于低渗透油田来说，其产能较低，经济效益不是很乐观。
但是通过水平井注水的成本较低，使得开发低渗透薄层成为了可能。
1 水平井注水技术的理论研究1.1 水平井注水方法机理刚开始的水平井为提高采出率是通过蒸汽驱、二氧化碳混相驱等方法。
水平井注水与直井相比有很多的优点。
（1）能够产生丰富的热裂缝。
热裂缝是指将冷水注到地层下使井眼周围岩石的极限张力降低，容易岩石形成裂缝，以提高原油的采收率。
尤其在深层注水井中的热裂缝现象比较常见。
研究发现热裂缝的延伸方向可以间接掌握注水井的即时动态，能够对最初的注水井设计起到良好的导向作用，能够使其波及系数发生很大的改变。
水平井注水技术与直井相比，最大的成功对热裂缝的控制。
因为它可以产生不同类型的裂缝。
不同类型的裂缝能够产生不同的相对较小的干涉通过岩石压力场，相对可以起到减少裂缝闭合的作用[1]。
（2）拥有在薄油层中相对较长的水平段。
水平注水井在薄油层有比较长的水平段，这样可以间接扩大注水面积、能够有效保持地层压力。
在同等注入量的条件下，与直井相比，水平井的注入压力要远远小于直井，有的井口压力甚至可以达到0。
注水工艺
延长油田勘探开发技术研究中心 2012年9月
主要内容
注水开发概述 水源、水质及注水系统
注水井吸水能力分析 分层注水技术
注水指标曲线的分析与应用 堵水调剖技术
延长油田勘探开发技术研究中心
第一部分 注水开发概述
延长油田勘探开发技术研究中心
一、注水开发概述
1、注水的必要性
通过注水井向油层注水可以弥补原油采出后所造成的地层亏空，起到 保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，最终获得较高的采收率。
常 用 的 聚 凝 剂
硫酸铝 硫酸铁 三氯化铁 偏铝酸钠
延长油田勘探开发技术研究中心
二、水源、水质及注水系统
3.2 过滤
过滤是用容器(过滤设备)除去水中悬浮物和其它杂质的工艺。
过滤罐(或池、器)自上而下装有滤料，支撑介质等。滤料一般为石英砂、 大理石、无烟煤屑及硅藻土等，支撑介质常用砾石。水自上而下经过滤层、支 撑层，而后从罐底部排出清水。
延长油田勘探开发技术研究中心
二、水源、水质及注水系统
3.6 含油污水处理
含油污水的优点：
1) 污水中含表面活性物质，能提高洗油能力； 2) 高矿化度污水回注后，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。 污水回注应解决的问题：
1）处理后的污水应达到注水水质标准；
2）水在设备和管线中既不结垢，又不严重腐蚀； 3）和地层水不起化学反应产生沉淀，以免堵塞油层。
（1）与储层性质不配伍； （2）不科学的水质处理及注水工艺。
注水引起的油层损害主要类型： 堵塞、腐蚀、结垢。
机械杂质浓度、粒径 1. 粘土膨胀 1. 溶解氧 细菌含量：腐生菌、硫酸还原菌 2. 机械杂质 2. CO、CO2 3. 微粒运移 铁离子含量 1. 无机垢 3. H2S 4. 细菌堵塞 2. 有机垢 溶解氧含量细菌 4. 5. 反应沉淀物 含油量 6. 原油 硫化物含量 pH值 矿化度
第七章注水工艺技术
目前国内外油田所采用的注水方式
边缘注水 边内切割注水 面积注水 不规则点状注水
1、边缘注水 注水井部署在含水区内或油水过渡带上 或含油边界以内不远处。
分类
边（缘）外注水 注水井分布在含水区 缘上注水 注水井分布在油水过渡带上 边（缘）内注水 注水井分布在含油区上
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
注水方案设计 水源及水处理 分层注水技术 注水指示曲线的分析和应用 防止吸水能力下降及改善水剖面 方法
概述
通过注水井向油层注水补充能量，保持油层压力， 是在依靠天然能量进行采油之后，或油田开发早期为 了提高采收率和采油速度而被广泛采用的一项重要的 开发措施。
在我国大部分油田采用早期注水开发。经过多年的 实践在多油层、小断块、低渗透和稠油油藏进行注水 开发方面逐步形成了适合油藏特点的配套技术，特别 是近些年来，对注水油田高含水期为实现“控水稳油” 发展了以注水井调剖为核心的注水配套新工艺。
注采井数比为1：1
(a)正对式排状注水
(b)交错式排状注水
线性注水示意图
（2）强化面积注水系统
根据油水井 相互位置和 所构成的井 网形状不同
四点法 五点法 七点法 九点法
反九点法
对于面积注水井网
m
注水井＝ N 采油井 2
3
式中 m n
N
系统的注水井与采油井数之比 注水井数 基本单元的所有井数
不同注水系统的m和n值及井网形
第一节 注水方案设计
一、注水时间
地层中原油的少量脱气会 减少水相的相对渗透率， 使得水油比降低，从而减 少高渗透层的产水量
地层中强烈脱气是有 害的，因为它可使原 油粘度上升，导致最 终采收率下降
油田注水工艺技术(精心整理版)
油田注水工艺技术注水是提高油田开发水平，保持油藏能量的主要手段，是保持油田稳产的主要措施。
本部分收集汇编了注水名词、分层配注、分层测试、注水水质、注水井洗井、水质化验、计量仪表及注水井管理等七方面内容。
通过本部分的学习，可使采油工了解注水的目的及作用，掌握注水的全过程，懂得注水工艺和有关注水设备的性能，学会日常生产操作以及常见事故的预防、判断和处理，并能充分利用注采关系，进行油水井动态分析，提高幽静挖潜措施。
一、注水井名词1 什么是注水井？答：用来向油层内注水的井叫注水井。
2 什么是水源？答：在注水过程中，要用大量的水。
因此，常用河水、湖水、海水、地下水及含油污水作为注入水的来源，简称水源。
3 什么是水的净化？答：将地面水或地层水在注入油层以前，必须进行处理，使其符合注入水标准，这种处理水的措施叫水的净化。
4 什么是注水站？答：为了将水源的水或经过水质处理后的水加压外输，以满足注水的压力要求，必须有一套设备，安装这些设备的地方叫注水站。
5 什么是配水间？答：控制和调节各注水井注水量的操作间叫配水间。
配水间分为多井配水间和单井配水间。
多井配水间可控制和调节两口井以上的注水量；单井配水间只控制和调节一口井的注水量。
6 配水间的设备主要有哪些？答：分水器、流量计及辅助设备。
7 分水器有哪几部分组成？答：由总闸门、汇集管、孔板法兰、上流阀门、下流阀门和泵压表组成。
8 有一cyb-150型注水井口，150表示什么？答：表示井口的工作压力是15个兆帕。
Cyb-150井口的实验压力为工作压力的2倍即为30兆帕。
9 什么是试注？答：新井投注或油井转注的实验与工程叫试注。
10什么是转注？答:注水井通过排液和洗井达到井筒清洁并水质合格时，开始转入注水叫转注。
11什么是正注？答:从油管往井内注水叫正注。
12什么叫反注？答:从套管往井内注水叫反注。
13什么叫合注？答:从油管和套管同时往井内注水叫合注。
14什么叫笼统注水？答：在注水井上不分层段，在相同的压力下的注水方式叫笼统注水。
油田注水工艺技术分析 贺金秋
油田注水工艺技术分析贺金秋发表时间：2018-10-16T16:15:04.080Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：贺金秋[导读] 摘要：在我国的石油开采工作当中，油田注水工艺是关键性的技术。
大庆油田第三采油厂工程技术大队工艺室摘要：在我国的石油开采工作当中，油田注水工艺是关键性的技术。
为了能够更好的保持油田稳产，保持油层的压力，采取的措施就是油田注水。
科研人员就其注水进行了大量的分析研究，取得了有效的成果，并且展望油田注水未来的发展趋势。
本文就如何加强油田注水工艺技术进行论述。
关键词：油田注水工艺技术引言注水是利用注水设备把质量合格的水从注水井注入油层，保持油层压力，驱替地下原油至油井，是一种入为地将水注入储油层孔隙中，以承作为驱替剂将更多的原油从油层中驱替出来的一种采油技术。
注水可以提高油田开发速度和采收率。
经济效益好，因此注水已成为众多油田开发的主要方式。
一、研究油田注水工艺的目的我国的油气资源很丰富，但是由于能量补给不足，以至于增大了开发的难度。
要想使油田开发有明显的效果和高产量就要保持油层的压力，其方式就是油田注水技术。
这是大部分油田都会采取的一种方式，因为在注水的技术当中其驱替剂是水，而水又比较方便便宜，且开采的效率也很高。
对油田来说，研究注水的技术和效果是及其重要的。
二、油田注水的工艺流程从水源到注水井的注水地面系统通常是由供水站、注水站（水处理站）、配水间和注水井来组成的这期间重要的工艺流程就在注水站和配水间以及水质的净化工艺。
1.注水站为了满足注水井对注入压力的要求必须将来水的水压升高。
它的流程就在于先来水进站然后进行计量，通过高效的水质处理并将其储进储水罐中，然后再通过进泵的加压将高压水输出。
这期间的工艺流程必须满足注水水质、计量、操作管理及分层注水等各个方面的要求。
水源来水经过低压水表计量后进入的储水大罐也有明确规定。
一般每座注水站应设置不少于两座储水大罐，其总容量应按最大用水量时的4-6小时设计。
《注水工艺技术》课件
环境清洁
对注水区域进行清洁，清除杂物和油 污，保持环境整洁，防止对水质造成 污染。
安全防护
设置安全警示标识，穿戴好个人防护 用品，确保操作人员的安全。
注水过程中的操作
01
02
03
04
开启设备
按照操作规程开启注水设备， 确保设备正常运转。
注水控制
根据生产工艺要求，控制注水 量、注水速度和注水压力，确
未来发展方向
未来注水工艺技术将朝着智能化、精细化、低成本化方向发展，以提 高油田开采效率和经济效益。
02
注水工艺的基本原理
注水工艺的物理原理
注水工艺的物理原理主要包括 流体动力学和热力学的基本原 理。
流体动力学原理在注水过程中 主要涉及水在储层中的流动规 律，包括层流和紊流等。
热力学原理在注水过程中主要 涉及温度、压力等对水分子间 相互作用的影响。
注水压力的监测与控制
注水压力监测
通过安装压力表和压力传感器等设备，实时监测注水压力变化，确保注水压力在 合理范围内。
注水压力控制
根据地层条件和油田开发要求，合理设置注水压力，防止因压力过高或过低对地 层造成不利影响。同时，要定期对注水设备和管网进行检查和维护，确保其正常 运行。
06
注水工艺的案例分析
3
井下压力计
用于监测注水井的压力变化，为注水操作提供数 据支持。
注水泵的设备与工具
01
02
03
注水泵
用于提供高压水流，将水 注入地层。
润滑系统
为注水泵提供润滑，降低 机械磨损，延长使用寿命 。
流量计
用于监测注水泵的流量， 确保注水量的准确性。
注水管线的设备与工具
注水管线
注水工艺介绍(详细版)
优点 管柱结构简单，现场容易操作
缺点
开采过程中层间矛盾明显，单层 吸水量无法控制，注入水容易沿 高渗层突进，造成高渗层过早见 水或水淹，直接影响中低渗透层 的水驱效果
分注
层间矛盾得到调整，地层能量 得到合理补充，降低油井含水 上升速度
无论哪一种分层注水，在进行修 井作业时其工作量都很大
正 式 注 水
培训主要内容
提高采收率工艺技术
注水管柱（分层注水管柱）
➢ 分层管柱适用条件：
• 对两个或两个以上注水层系，且层系之间渗透率差异比较大，都 应采用分层注水管柱。
➢ 分层管柱的结构： • 分层注水管柱按配水器及管柱结构一般有固定配水管柱、活动配
水管柱、偏心配水管柱、一投三分配水管柱及双管配水管柱。
➢ 合注管柱的特点：
• 合注管柱的优点是管柱结构简单，现场容易操作，缺点是开采过 程中层间矛盾明显，单层吸水量无法控制，注入水容易沿高渗层 突进，造成高渗层过早见水或水淹，直接影响中低 渗透层的水 驱效果。
培训主要内容
注水管柱图（合注管柱）
提高采收率工艺技术
注水与采水
油井转注： 油井转注的步骤：
培训主要内容
提高采收率工艺技术
注水管柱（合注管柱）
➢ 合注管柱的适用条件：
• 合注管柱主要适用于某些油田开发初期注水或油井转注初期的注 水；适用于只有一个油层或虽有几个油层，但油层物性非常接近 层间矛盾差异小的油田注水。另外对于各注水层间纵向连通性好， 其间没有明显隔层的多油层油田也采用合注管柱注水。
• 缺点：对三层以上先期砾石充填防砂井的 分层注水，此技术受到限制。
培训主要内容
提高采收率工艺技术
注水管柱（分层注水管柱）
➢ 双管分层注水管柱：
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四(注水工艺技术研究．
注水工艺技术研究（四）
3.3.配水嘴的选择及嘴损的计算
3.3.1嘴损的计算：以下按两种情况进行分析。
当油层无（不装配水嘴）注水时，注入量与注入压力的关系：（5-19）式中（5-20）而（5-21）当油层控制（装上配水嘴）注水时，注入量与注入压力的关系：（5-22）式中（5-23）而（5-24）以上式中，——油层吸水指数，；——注水时油管内的沿程阻力损失，；——分层无控制时的注水量，；——与对应的井口配注压力，；——静水柱压力，；——注水时通过水嘴的压力损失，；——油层开始吸水时的井底压力，；——无控制注水时的有效井底注入压力，；——控制注水时的有效井底注入压力，；——根据设备条件确定的井口注水压力，。
3.3.2水嘴的选择：1嘴损曲线法：①根据测试资料绘制分层吸水指示曲线②在分层指示曲线上查出与各层段注水量相对应的饿井口配注压力③计算各层嘴损压差④借用嘴损压差值和需要的配注量在嘴损曲线上查出水嘴尺寸。
2简易法：对于调整水量不大的层段选配水嘴直径
4.实现分层注水管柱及配套工具结构 2
原理分析4.1分层注水常用工具
4.1.1封隔器的分类及型号编制⑴封隔器的分类封隔器封隔件实现密封的方式进行分类。
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的封隔器。
压缩式：靠轴向力压缩封隔件，使封隔件外径变大实现密封的封隔器。
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的封隔器。
组合式：由自封式、压缩式、扩张式任意组合实现密封的封隔器。
⑵封隔器型号编制编制方法：按封隔器分类代号、固定方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径、工作温度/工作压差六个参数依次排列，进行型号编制，其形式如下：SHAPE \* MERGEFORMAT 图8代号说明：分类代号：用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示，组合式用各式的分类代号组合表示。
见表2。
表2 分类代号分类名称自封式压缩式扩张式组合式分类代号Z Y K 用各式的分类代号组合表示固定方式代号：用阿拉伯数字表示，见表3。
表3 固定方式代号固定方式名称尾管支撑单向卡瓦悬挂双向卡瓦锚瓦代号1 2 3 4 5 坐封方式代号：用阿拉伯数字表示，见表4。
表4 坐封方式代号坐封方式名称提放管柱转动管柱自封液压下工具热力代号1 2 3 4 5 6
解封方式代号：用阿拉伯数字表示，见表5。
表5 解封方式3
代号解封方式名称提放管柱转动管柱钻铣液压下工具热力代号1 2 3 4 5 6 钢体最大外径：用阿拉伯数字表示，单位为毫米(mm)。
工作温度：用阿拉伯数字表示，单位为摄氏度(℃)。
工作压差：用阿拉伯数字表示，单位为兆。
4.2常用分层注水工具的结构、原理4.2.1封隔器随着现场井况的变化，封隔器也随之逐步改进，形成了多种多样的、满足各种条件的封隔器。
但其最基本的原理都是相通的。
下面介绍几种最基本的封隔器的结构和原理。
⑴Y211封隔器①结构：见图9。
图9 Y211封隔器1-上接头2-调节环
3-“O”型圈4-边胶筒5-隔环6-中胶筒7-中心管8-楔形体帽9-档环10-防松螺钉11- 楔形体12-防松螺钉
13-限位螺钉14-卡瓦15-大卡瓦档环16-固定螺钉17-连接环18-小卡瓦档块19-防松螺钉20-护罩21-弹簧
22-锁环套23-档球套24-档球25-顶套26-扶正体27-压环28-摩擦块29-压簧30-限钉压环31-滑环32-轨道销钉33-防松螺钉34-下接头②工作原理：坐封：按所需坐封高度上提管柱后下放管柱，由件26～30组成的扶正器依靠弹簧29的弹力造成摩擦块28与套管壁的摩擦力，扶正器则沿中心管7轨迹槽运动，轨道销钉32从原来的短槽上死
点A经过B到达长槽上死点C的坐封位置。
由于顶套25的作用，挡球套23被顶开解锁，从而使卡瓦14被锥体11撑4
开，并卡在套管内壁上。
同时，在管柱重量作用下，件1、2和7一起下行压缩胶筒，使胶筒直径变大，封隔油套环形空间。
解封：上提管柱，上接头1、调节环2和中心管7一起上行，结果轨道销钉32又运动到下死点B，锥体11退出卡瓦14。
同时由于扶正器的摩擦力，产生一个向下的拉力，从而卡瓦准确回收及锁球24复位，挡球套23在弹簧21的作用下，自动复位，锁紧装置恢复。
与此同时，胶筒收回解封。
⑵Y221 封隔器①结构：见图10。
图10 ZYY221 封隔器1-上接头2-调节环3-“”型圈4-长胶筒5-隔环6--短胶筒7-轨道中心管8-楔形体9-档环10、12、19、30、31-防松螺钉11-楔形体13-限位螺钉14-卡瓦15-大卡瓦档块16-小卡瓦档块17-固定螺钉18-连接环20-护罩
21-扶正体22锁环套23 档环套24-锁球25-顶套26-扶正体27、32-限位压环28-摩擦环29-弹簧33-转环
34-轨道销钉35-下接头②工作原理：坐封：按所需坐封高度上提管柱后转动管柱，然后下放管柱，由件26～32组成的扶正器，依靠弹簧30的弹力而造成摩擦块28与套管壁的摩擦力，依靠滑动销钉34扶正器就沿中心管7的“J”形槽
运动，结果，件34就从下井时槽的末端运动到坐封位置时的顶端，由于顶套25的作用，挡球套23被顶开解锁，从而卡瓦14被锥体11撑开，并卡在套管壁上。
同时，件1、2、7就一起下行压缩胶筒，使胶筒直径变大，封隔油套环形空间。
5
解封：上提管柱，上接头1、调节环2和中心管7一起上行，胶筒收回解封，而轨道销钉34从中心管7“J”形槽的顶端回到末端，锥体11退出卡瓦14，卡瓦就回收解卡，锁球套23在弹簧21的作用下，自动复位，锁紧装置恢复。
⑶Y341注水封隔器①结构：见图11所示，主要由三部分组成：座封部分、密封部分、洗井部分。
图11 Y341 注水封隔器1-上接头2-“”型圈3-洗井阀4-顶套5-外中心管6-内中心管7-胶筒8-隔环9-密封环10-防座剪钉11-卡瓦座12-卡瓦13-锁套14-解封套15-活塞16-连接头17-下接头②工作原理：座封：从油管内加液压，通过连接头16的小孔作用在上、下活塞15上，使活塞推动锁套13和密封环9上行，压缩胶筒，使胶筒7直径变大，封隔油套环形空间，同时液压通过上接头1的小孔作用在洗井阀3上，使洗井阀3下行与外中心管5的内锥面密封，封闭内外中心管的环形空间。
放掉油管压力，因卡瓦12和锁套13上的内外齿相互啮合在一起，使胶筒不能返回。
洗井：从套管内加液压，
通过顶套4上的侧孔进入内外中心管6和5的环形空间，经锁套13上的侧孔进入下层。
解封：上提管柱，上接头1带动内中心管6，连接头16上行，而外中心管5、锁套13和卡瓦座11、卡瓦12等部件，连接头上行使解封套14上升，件14的内锥面内抱卡瓦12，使卡瓦和锁套13分离，则锁套13和密封环9等部件在胶筒7的弹力作用下下行，从而胶筒恢 6
复。
⑷K344封隔器图12 K344封隔器1-上接头2-“O”型圈3、7-胶筒座4-硫化芯子5-胶筒6-中心管8-滤网罩9-下接头②工作原理：从油管内加液压，液压经滤网罩8，下接头9的孔眼和中心管6的水槽作用在胶筒5的内腔，使胶筒5胀大，封隔油套环形空间。
放掉油管压力，胶筒即收回解封。
7。