1、注水 注水開發注水開發(waterflooding(waterflooding) )是最重是最重要的油田開發要的油田開發(development)(development)方式。方式。 注水是一種二次采油方法。注水是一種二次采油方法。通過注水井向地層注水，將通過注水井向地層注水，將地下原油驅替到生產井，增地下原油驅替到生產井，增加原油的采收率。加原油的采收率。 注水保持壓力（waterfloodwaterflood pressure pressure maintenancemaintenance）是一項工藝技術。把水注入油）是一項工藝技術。把水注入油藏，補充油藏原有的天然能量，改善油田的生藏，

2、補充油藏原有的天然能量，改善油田的生產特性。產特性。1. 注水井動態2. 注水工藝主要內容主要內容注水井動態注水井動態基本概念注水井的注入量影響吸水能力因素注水指示曲線分析與應用1.基本概念l流度比流度比l吸水指數吸水指數l視（比）視（比）吸水指數與比吸水指數吸水指數與比吸水指數l相對吸水量相對吸水量l注水井指示曲線注水井指示曲線l吸水剖面吸水剖面 流度比 流度比指在注水油藏中水侵區的水的流度與油匯區的流度比指在注水油藏中水侵區的水的流度與油匯區的油的流度之比值油的流度之比值。wororwwwKKKKM00 在見水前，一個開發區流度比將一直不變；在見水后，流在見水前，一個開發區流度比將一直不變

3、；在見水后，流度比隨含水飽和度、水的相對滲透率的增加而不斷增大。人度比隨含水飽和度、水的相對滲透率的增加而不斷增大。人工注水時的流度比范圍為工注水時的流度比范圍為0.02 2.0。吸水指數吸水指數指注水井在單位井底壓差下的日注水量，單位用m3/MPa.d。吸水指數表示注水井單井或單層的吸水能力。靜壓流壓日注水量注水壓差日注水量吸水指數壓差相應兩種工作制度下流量兩種工作制度下日注水吸水指數 視吸水指數 視視吸水指數指日注水量與井口注入壓力之比，單吸水指數指日注水量與井口注入壓力之比，單位用位用m m3 3/MPa.d/MPa.d。 比比吸水指數指單位油層厚度上的吸水指數或稱吸水指數指單位油層厚度

4、上的吸水指數或稱“每米吸水指數每米吸水指數” ” 。比吸水指數比吸水指數相對吸水量 相對吸水量指對于多層注水井，在相同條件下某小相對吸水量指對于多層注水井，在相同條件下某小層的吸水量與全井吸水量之比層的吸水量與全井吸水量之比。%100全井吸水量小層吸水量相對吸水量 相對吸水量表示了各小層的相對吸水能力相對吸水量表示了各小層的相對吸水能力。注水井指示曲線注水井指示曲線指在穩定流動的條件下，注入壓力與注水量的關系曲線。注水井指示曲線分層指示曲線吸水剖面 吸水剖面吸水剖面描述注水井在井底沿井筒各射開層分層吸水量的圖形。 吸水剖面形象地表示注水井分層吸水能力大小。 同位素載體法是測注水井吸水剖面常用方

5、法。 井溫測試可確定井下吸水層位。IIIIII層異常面積層異常面積層相對吸水量IIIIIIII層異常面積層異常面積層相對吸水量IIIIIIIIII層異常面積層異常面積層相對吸水量IIIIIIIIIIII吸水剖面2. 注水井的注水量 單井注水量方程：單井注水量方程：43ln)(543.0SrrBpphKQwiwwriwfwwQ Qw w注水量或吸水量，注水量或吸水量，m m3 3/d K/d Kw w水的有效滲透率，水的有效滲透率，1010-3-3 m m2 2h h吸水層段有效厚度，吸水層段有效厚度，m Pm Piwfiwf-P-Pr r注水壓差，注水壓差，kPakPaB Bw w水的體積系數

6、水的體積系數 w w水的粘度，水的粘度，mPa.smPa.sS S注水井綜合表皮系數注水井綜合表皮系數 RiRi水前緣半徑，水前緣半徑，m mr rw w井筒半徑，井筒半徑，m m 注水量方程變量變化注水量方程變量變化 導致導致吸水能力降低的現場因素吸水能力降低的現場因素 注水量方程條件變化注水量方程條件變化3.吸水能力的因素分析 注水量方程變量變化l有效滲透率變化l注水壓差l流體粘度l表皮系數 注水量方程條件變化u流度比變化流度比變化u注水時間注水時間u井網調整和井間干擾井網調整和井間干擾引起吸水能力下降的現場因素u井下作業及注水井管理和有關的因素井下作業及注水井管理和有關的因素u水質有關的

7、因素水質有關的因素4. 注水指示曲線分析與應用n 常見指示曲線常見指示曲線n 用指示曲線分析油層吸水能力變化用指示曲線分析油層吸水能力變化n 井下工具管柱工況判斷井下工具管柱工況判斷n 檢查配注準確程度和分配層段注水量檢查配注準確程度和分配層段注水量（1）常見指示曲線l 曲線曲線1 1：直線遞增式，反映了：直線遞增式，反映了地層的吸水規律。地層的吸水規律。l 曲線曲線2 2：垂直式，曲線出現在：垂直式，曲線出現在油層滲透性極差的情況，或測油層滲透性極差的情況，或測試故障或水嘴堵死。試故障或水嘴堵死。l 曲線曲線3 3：遞減式，是一種不正：遞減式，是一種不正常的曲線。常的曲線。（1）常見指示曲線

8、l 曲線曲線4 4：曲折式，反映儀器設：曲折式，反映儀器設備有問題。備有問題。l 曲線曲線5 5：上翹式，與儀表、操：上翹式，與儀表、操作、設備、油層性質有關。作、設備、油層性質有關。l 曲線曲線6 6：折線式，表示有新油：折線式，表示有新油層在注水壓力較高時開始吸水，層在注水壓力較高時開始吸水，或地層產生微小裂縫。或地層產生微小裂縫。1 1 ）直線式：）直線式： 特點：油層吸水量和注水壓力成正比。隨壓特點：油層吸水量和注水壓力成正比。隨壓力增加，注水量均勻地增加。力增加，注水量均勻地增加。 產生原因：地層結構和滲透率比較均質；測產生原因：地層結構和滲透率比較均質；測試范圍小，只反映某一壓力的

9、吸水指數試范圍小，只反映某一壓力的吸水指數Q Q吸水指數是單位生產壓差下日注水量。吸水指數是單位生產壓差下日注水量。 Q QK K吸吸=-=- Pf PfPePe 2 2） 垂直式：垂直式： 特點：注水壓力增加時注水量不變。特點：注水壓力增加時注水量不變。 產生原因：油層滲透性差或粘度高，雖然泵壓增產生原因：油層滲透性差或粘度高，雖然泵壓增加，只是用來克服油層阻力；水嘴小或堵；測試加，只是用來克服油層阻力；水嘴小或堵；測試儀表故障。儀表故障。Q 3 ）折線式）折線式 特點：隨注水壓力增加注水量也增加，當注水量特點：隨注水壓力增加注水量也增加，當注水量增加到某點時，吸水指數突然增大，出現拐點；增

10、加到某點時，吸水指數突然增大，出現拐點；有兩個以上吸水指數。有兩個以上吸水指數。 產生原因：各層段滲透率變化較大；當注水壓力產生原因：各層段滲透率變化較大；當注水壓力增大時又有新的小層吸水；注水壓力超過了地層增大時又有新的小層吸水；注水壓力超過了地層破裂壓力，出現新的裂縫，滲透率增加而造成吸破裂壓力，出現新的裂縫，滲透率增加而造成吸水能力增加。水能力增加。 4 ）上翹式指示曲線）上翹式指示曲線 特點：注水壓力與注水量可是呈正比關系，但當壓特點：注水壓力與注水量可是呈正比關系，但當壓力增加到一定程度時吸水力突然降低，呈一反折線。力增加到一定程度時吸水力突然降低，呈一反折線。 產生原因：油層非均質

11、嚴重，油層連通不好或不連產生原因：油層非均質嚴重，油層連通不好或不連通，注入水不易擴散，使油層壓力升高，注水量逐通，注入水不易擴散，使油層壓力升高，注水量逐漸減少；測試儀表故障。漸減少；測試儀表故障。Q（2）指示曲線分析油層吸水能力變化 指示曲線右移，斜率變小： 吸水指數變大，地層吸水能力變好。一般封隔器失效時出現（2）指示曲線分析油層吸水能力變化 指數曲線左移，斜率變大： 吸水指數變小，地層吸水能力變差。一般水嘴堵或油層堵時出現。（2）指示曲線分析油層吸水能力變化 指示曲線平行上移，斜率不變： 吸水能力未變，在相同注水壓力下注水量減小，說明地層壓力升高。（2）指示曲線分析油層吸水能力變化指示

12、曲線平行下移，斜率不變： 吸水能力未變，在相同壓力下注水量增大。說明說明地層壓力下降。一般在酸化壓裂措施后出現。（3）井下工具管柱工況判斷 封隔器失效封隔器失效: :油、套壓平衡，注水量上升，注水壓力不變而油、套壓平衡，注水量上升，注水壓力不變而注水量上升，封隔的兩層段指示曲線相似。注水量上升，封隔的兩層段指示曲線相似。 配水器失效：注水量逐漸下降，直至不進水，指示曲線向壓配水器失效：注水量逐漸下降，直至不進水，指示曲線向壓力軸方向偏移；注水量逐漸上升，指示曲線向注水軸偏移；注水力軸方向偏移；注水量逐漸上升，指示曲線向注水軸偏移；注水量突然上升，指示曲線向注水軸偏移。量突然上升，指示曲線向注水

13、軸偏移。 管柱失效：全井注水量猛增，層段指示曲線與全井指示曲線管柱失效：全井注水量猛增，層段指示曲線與全井指示曲線相似；層段指示曲線與水嘴掉時相似；注水量上升，油壓下降套相似；層段指示曲線與水嘴掉時相似；注水量上升，油壓下降套壓上升，層段指示曲線向注水軸偏移。壓上升，層段指示曲線向注水軸偏移。（4）檢查配注準確程度和分配層段注水量注水工藝參數設計注水工藝參數設計注入系統注入系統實施注水實施注水注水工藝1. 注水工藝參數設計注水量預測與設計注水量預測與設計注水壓力設計注水壓力設計注水溫度預測與設計注水溫度預測與設計注水井節點系統分析注水井節點系統分析注 水 量 預 測 與 設 計 不同含水階段日

14、注水量wwwywffBBCQQ)1(00 單井平均日注水量NQqwiwN全油田注水井數，口 Qy產油量，t/dC注水系數，取C=1.01.2 B注采比(injection-production ratio)fw含水率，%（重量百分比） B0原油體積系數0地面原油密度，t/m3 w注入水密度，t/m3Qw全油田所需的注水總量,m3/d qiw單井日注水量，m3/d注 水 量 預 測 與 設 計 單井油層臨界注入量qiwc油層厚度h的日平均臨界注入量，m3/dd實驗巖芯直徑，cmh油層厚度，mrw井眼半徑（射孔井為孔眼端部距井中心距離）,cmqc實驗巖心的臨界流量，cm3/minhdqrqcwiw

15、c2152.1注水壓力設計 啟動壓差：油層開始吸水時的注入壓差，pr 設計注水壓力采用臨界壓力原則：中、高滲油層，最大井底注水壓力不得超過地層破裂壓力的90%；對低滲油層，井底壓力不超過地層破裂壓力的100%。 注水壓差：rriwfpppp注水壓力設計注水井井口壓力：注水井井口壓力：hfiwfjpppppp pf f油管摩阻損失，油管摩阻損失，MPaMPa p ph h井筒靜水壓頭，井筒靜水壓頭，MPaMPap p配水器嘴流損失，配水器嘴流損失，MPaMPa注水井節點系統分析分析步驟：l 按注水井動態方程繪制IPR曲線；l 繪制油管流動曲線或不同管徑注水壓力梯度曲線；l 將IPR和油管曲線聯合

16、，獲得合適的注水壓力、注水量或油管直徑；l 按系統分析方法獲得其他相關的工藝參數；注水IPR與油管曲線礫石充填注水井壓降曲線注水井節點系統分析注水井注水井注水管網注水管網注水站注水站系統效率系統效率2. 注入系統注入系統 油田注水系統包括：油田供水系統、油田注水地面系統、井筒流動系統、油藏流動系統。 油田注入系統包括：油田注水地面系統、井筒流動系統。由注水站(waterflood plant)、配水間、井口、井下配水管柱及相連管網組成。l 生產井轉成的井：低產井、特高含水油井或邊緣井。l 專門鉆的井：因轉換注水井的費用會比鉆新注水井的費用高。l 多個注水井構成注水井組，注水井組的注入由配水間來

17、完成。注入系統典型注水井井口和注水管線連接方式注水井注水井注水井井下系統 經濟流速：注水管道運行費最低時的流速，對應的流量為經濟流量。 注水管網最遠點水力壓降限定值：在注水系統正常運行的情況下，注水成本最低時，高壓水輸送到最遠點的壓力下降值。是確定注水站(waterflood plant)的規模、管轄范圍或輸水距離的依據。注水管網注水管網 管道運行費：GKHQtaFHD71.361.0 注水成本降低的因素主要是基建折舊費G、K、Q、H、H，D等參數。 是注水系統的核心，注水站場是注水系統的核心，注水站場(waterflood(waterflood plant) plant) 設計包括確設計包括

18、確定總注水量和設計注水壓力，并規劃站內工藝流程。定總注水量和設計注水壓力，并規劃站內工藝流程。 注水站規模：以管轄范圍的注水量及用水量為依據。fxwzQQQQQZ 注水站(waterflood plant)用水量，m3/d Qw 注水站(waterflood plant)注水總量，m3/dQx 日洗井水量，m3/d Qf 日附加用水量，m3/d注水站注水站 注水站(waterflood plant)壓力設計：由油層注水壓力決定。多油層混注時，以各油層均能完成配注水量的最高壓力為依據。 站內注水工藝流程： 來水進站計量水質處理貯水罐泵出 地面注入系統效率：指注水站(waterflood plan

19、t)到井口的效率，包括注水泵機組效率及注水管網的效率。321地地 地面注入系統效率 1 電動機平均效率2 注水泵平均效率 3 注水管網平均效率系統效率系統效率 注入系統效率：注注水系統效率 供供水系統效率地地面注入系統效率 井井筒流動系統效率藏油藏流動系統效率藏井地供注3.實施注水試注與轉注分層注水試注與轉注試注目的：獲得吸水指數及地層注水啟動壓力等重試注目的：獲得吸水指數及地層注水啟動壓力等重要參數及檢驗水質標準要參數及檢驗水質標準(water quality criteria)(water quality criteria)的適應性。的適應性。轉注：對于特高含水的采油井，有時改為注水井轉注

20、：對于特高含水的采油井，有時改為注水井即轉注。即轉注。分層注水 分層注水：在井口保持同一壓力的條件下，控制高滲透層的注水量，加強中、低滲透層的注入量，防止注入水單層突進，使之均勻推進。 分層注水技術的核心：基于分層吸水能力的掌握，按開發要求設計分層注水管柱分層注水管柱regulating separate stratum regulating separate stratum injection stringinjection string和分層配水（injection prorationinjection proration）。分層配水 嘴損曲線：描述配水嘴尺寸，配水量和通過配水嘴的節流損失

21、三者之間的定量關系曲線。 嘴損曲線法選擇水嘴嘴損曲線法選擇水嘴： 據測試資料繪制分層吸水指示曲線據測試資料繪制分層吸水指示曲線 在分層指示曲線上，查出與各層段注水量相對應在分層指示曲線上，查出與各層段注水量相對應的井口配注壓力的井口配注壓力 計算各分層的嘴損壓差或確定嘴損壓差計算各分層的嘴損壓差或確定嘴損壓差 借用嘴損壓差值和需要的配注量在嘴損曲線上查借用嘴損壓差值和需要的配注量在嘴損曲線上查出水嘴尺寸出水嘴尺寸分層配水 簡易法選擇水嘴： 對于調整水量不大的層段0112QQddD1原用水嘴直徑，mm d2需調整水嘴直徑,mmQ0原注入量，m3 Q1配注量，m3分層配水l 注水井工藝措施分類注水

22、井工藝措施分類l 改變改變注水井工作制度的工藝措施注水井工作制度的工藝措施l 注水井調剖技術注水井調剖技術l 粘土控制技術粘土控制技術第五節 注水井工藝措施分類 工藝措施(Technolgy /Measures)包括：l改變注水井工作制度的措施 l注水井增注措施l注水井調堵措施l粘土控制措施增壓注水 增壓注水增壓注水: :是為了提高井底砂巖面注入壓力，來增是為了提高井底砂巖面注入壓力，來增加注水井吸水量的工藝措施。加注水井吸水量的工藝措施。 實現實現增壓注水：提高井口注入壓力（提高泵壓或增壓注水：提高井口注入壓力（提高泵壓或在配水間添加增壓泵）或井下潛油電泵增壓。在配水間添加增壓泵）或井下潛油

23、電泵增壓。 提提高注水壓力后，不能保證達到各層吸水能力均衡高注水壓力后，不能保證達到各層吸水能力均衡增加。增加。脈沖注水 脈沖水嘴增壓的基本理論是流體瞬間理論和水聲學原理。高壓水流過亥姆霍茲振蕩器可產生大幅度脈動，形成高頻水射流，經實驗測試，注水壓力10MPa時，出口壓力可達11.2MPa左右。 間歇注水或不穩定注水：周期性地改變注水間歇注水或不穩定注水：周期性地改變注水量和注入壓力，在油層中形成不穩定的壓力狀態，量和注入壓力，在油層中形成不穩定的壓力狀態，引起不同滲透率層間或裂縫與基巖塊間液體的相引起不同滲透率層間或裂縫與基巖塊間液體的相互交換。儲層非均質性，尤其是縱向非均質性，互交換。儲層

24、非均質性，尤其是縱向非均質性，是采用周期注水方法的必要條件。是采用周期注水方法的必要條件。周期注水周期注水提高采收率機理微觀驅油機理是微觀驅油機理是: :彈性力引起的壓力擾動，使一部分油克彈性力引起的壓力擾動，使一部分油克服賈敏效而向前流動，這種現象在核磁共振成像實驗中已服賈敏效而向前流動，這種現象在核磁共振成像實驗中已經被觀察到；經被觀察到；宏觀驅油機理是宏觀驅油機理是: :高低滲透層產生附加壓差高低滲透層產生附加壓差, ,引起油水竄流。引起油水竄流。周期注水提高采收率機理周期注水過程中毛管力的作用周期注水過程中毛管力的作用微觀驅油機理是：消除常規注水時毛管力的微觀驅油機理是：消除常規注水時

25、毛管力的“潤濕滯后潤濕滯后”現象，能夠將小孔隙中的原油驅替出來；現象，能夠將小孔隙中的原油驅替出來；宏觀驅油機理是：停注階段，毛管力作用下引起宏觀驅油機理是：停注階段，毛管力作用下引起“自吸滲自吸滲”現象，油從低含水飽和度區流向高含水飽和度區，而水則現象，油從低含水飽和度區流向高含水飽和度區，而水則從高含水飽和度區流向低含水飽和度區，產生從高含水飽和度區流向低含水飽和度區，產生“對流對流”。 注水量的波動幅度因數：注水量的波動幅度因數：bBiwqqqb21iwiwqqq1122iwiwqqqb b 注水量波動幅度注水量波動幅度 水的滯留系數水的滯留系數q qiw1iw1升幅注水注入量，升幅注水

26、注入量，m m3 3/d/dq qiw2iw2降幅注水注入量，降幅注水注入量，m m3 3/d/d常規注水注入量，常規注水注入量，m m3 3/d/diwq周期注水波動幅度增加，產油量增加以注采平衡為前提波動幅度增加，產油量增加以注采平衡為前提周期注水注水頻率：表示注水量增加和減少階段一個周期的時間。周期最佳工作（絕對）頻率：半個周期時間的長短t： foCKEt25.0周期注水p合理的間注周期既要保證停注后油水置換所需時間，又要保持一定的壓力水平使產油量保持相對穩定。p間注周期應根據區塊開發的實際情況而定，不同的含水階段，不同壓力水平所需間注時間也應有所區別。p在低含水階段，周期注水間注時間不

27、宜過長（如5070天）p在中高含水階段，停注時間可以適當延長。p壓力水平較高，停注時間可適當延長。p當流壓在最低流壓界限時，應適當縮短停注經時間而延長注水時間，以恢復壓力為主，避免因脫氣嚴重造成泵的充滿系數下降。l 高滲透、有裂縫的層段迅速水淹，油井嚴重出水，中、高滲透、有裂縫的層段迅速水淹，油井嚴重出水，中、低滲透層地層虧空，壓力迅速下降。低滲透層地層虧空，壓力迅速下降。l 降低高滲透小層或層段的吸水能力，改善中、低滲透層降低高滲透小層或層段的吸水能力，改善中、低滲透層的物性，增加巖石的絕對滲透率，達到剖面上的吸水均衡。的物性，增加巖石的絕對滲透率，達到剖面上的吸水均衡。l 高滲透層進行調堵，而對低滲透層進行增注改造措施。高滲透層進行調堵，而對低滲透層進行增注改造措施。注水井調剖技術 l 注水井調堵方法分為：機械法、物理法和化學法。注水井調堵方法分為：機械法、物理法