注水工艺、注水井的管理及指标计算方法课件.ppt

XXX采油厂工艺所,注 水 工 艺 、注水井的管理及指标计算方法,XXX采油厂工艺所注 水 工 艺 、注水井的管理及指标计算方,概述,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。,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，为油田的长期稳产和高产奠定了良好的基础。,概述 注水作为油藏稳压、增产的重要方法之一，在国内外,一、注水工艺1.油田污水的处理2.油田注水工艺二、注水井的管理三、指标计算方法,题 纲,题 纲,一、注水工艺,1.油田污水的处理,1）污水原水中的主要杂质,悬浮物固体,泥砂（0.054m的粘土、460m的粉砂和60m的细砂）各种腐蚀产物及垢（Fe2O3、CaSO4、CaCO3、FeS等）细菌（SRB菌510m 、TGB菌1030m ）有机物（胶质沥青质类和石蜡等重质油类）,胶体,主要由泥砂、腐蚀产物和微细有机物构成,粒径1100m,粒径110-31m,一、注水工艺,1.油田污水的处理,1）污水原水中的主要杂质,分散油及浮油,污水原水中一般有20005000mg/L的原油， 其中90%左右为10100m的分散油，10%为100m 的浮油。,乳化油,原水中有10%左右的乳化油,粒径110-310m,溶解物质,无机盐类（基本上以阴离子或阳离子的形式存在，粒径110-3 m，如Ca2+、Mg2+、 K+、 Fe2+、 CL-、 HCO3-等等；还包括环烷酸类等有机溶解物）溶解气（溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等，粒径310-4510-4m）,注入水的质量，不但直接影响到注水压力的高低，注入水量的多少，注水设备的腐蚀程度，注水井的洗井周期和修井工作，而且还影响到水驱油效率。因此，提高注入水的质量，是降低消耗，节省生产费用，增加经济效益的重要途径之一,2）水质标准,一、注水工艺,注入水的质量，不但直接影响到注水压力的高低，注入水量,注入水的水质要求： (1)具有化学稳定性，不与地层水中离子发生有害反应，不产生沉淀； (2)具有良好的洗油能力； (3)注得进采得出，不堵塞地层； (4)对注水设备和管线腐蚀性小。,2）水质标准,一、注水工艺,注入水的水质要求：2）水质标准,注水水质指标,控制性指标,辅助性指标,悬浮固体含量、粒径中值、含油量、SRB、FB、TGB、平均腐蚀率、平均结垢率、总矿化度,PH值、溶解氧含量、硫化物含量、二氧化碳含量 、含铁量,2）水质标准,一、注水工艺,由于各油田不同油层的岩性、物性有差异，对注入水的质量要求也有高低，在实际工作中很难制定出一个适合于各个油田具体情况的、统一的水质标准。,注水水质指标控制性指标辅助性指标悬浮固体含量、粒径中值、含油,SY/T5329-94碎屑岩油藏注水水质指标,一、注水工艺,注：1n 10,0.100.10.60.6注入层平均空气渗透率，m2,2019年我们与江汉研究院合作，在对八面河油藏区块对应的地质特征、岩矿特征、孔隙结构特征以及储层物性特征、流体特征和敏感性特征研究的基础上，结合室内岩心流动实验、腐蚀挂片实验的结果，重新确定了八面河水质标准。,分层注水工艺技术,一、 注水工艺,2019年我们与江汉研究院合作，在对八面河油藏区块对,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,无论岩心渗透率高低，悬浮物引起地层堵塞的程度与颗粒粒径和岩心孔喉直径的比值大小有重要关系。颗粒直径与油层孔喉直径相差越大，则越不易堵塞油层，反之则越容易堵塞地层。1.当悬浮物粒径 1/3孔喉时，可在岩心端面或井筒表面形成滤饼，而造成岩心渗透率的降低，这种伤害通常是表层或者是近井地带的，通过洗井一般可以得到解除；2.当悬浮物粒径 1/7孔喉时，颗粒可以顺利通过孔隙喉道，而不会造成储层的伤害；3.当悬浮物粒径是孔隙喉道的1/31/7（桥塞理论提出的结论）时，颗粒可在孔隙喉道内产生桥堵，这种堵塞是深层伤害，也是不易解除和不可逆的。,悬浮物粒径中值,3）各项水质指标对注水的影响,硫酸盐还原菌（SRB）是在厌氧状态下利用硫酸盐中的氧进行氧化作用而得到能量的细菌群。,SRB的生长活动范围较宽，一般PH值在5.5-9.0之间都可生长；生长的温度范围较大，分中温型（20-50）和高温型（60-90），并可在30MPa条件下存活；在淡水和咸水中它都能生长，常附着在物体上以菌落方式生长（比如管线、储罐、过滤器滤料，系统的死角及水流停滞区域或垢下等），而在流动的水中含量不多，水中一旦发现一个或几个SRB菌落，那么在该当系统的管壁上就已生长了大量的SRB菌落。,SRB在一定条件下能够将硫酸根离子还原成二价硫离子，进而形成副产物硫化氢，对金属有很大的腐蚀作用，且腐蚀反应中产生黑色的FeS沉淀，导致水质明显恶化，变黑变臭。其反应机理为：水的电离 8H2O 8OH- + 8H+阳极反应 Fe Fe2+ + 2e阴极反应 8H+ + 8e 8H硫酸盐还原菌阴极去极化 SO42- + 8H S2- + 4H2O腐蚀产物 Fe2+ + S2- FeS 3Fe2+ + 6OH- 3Fe（OH）2付产物 2H+ + S2- H2S总反应式 4Fe + SO42- + 4 H2O FeS + Fe（OH）2 + 2OH-,硫酸盐还原菌（SRB）,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,硫酸盐还原菌（SRB）是在厌氧状态下利用硫酸盐中的氧进行氧化,铁细菌（FB）是一种能从氧化二价铁中获得能量的好氧型自养细菌，多呈现螺旋杆状、球状或杆状到椭圆形状。其反应机理为：总反应式 4Fe2+ + O2 + 6H2O 4Fe（OH）3 + 4C02 FB形成的大量Fe（OH）3可在细菌膜鞘的内部或外部储存，可造成注水设备及地层的堵塞；它们能分泌出大量的粘性物质，并能形成浓差腐蚀电池，同时为硫酸盐还原菌提供局部厌氧区。由于它所形成的膜鞘或菌胶团即使加盐酸也不能完全溶解，因此必须严格有效地控制其生长和繁殖。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,铁细菌（FB）,铁细菌（FB）是一种能从氧化二价铁中获得能量的好氧型自养,腐生菌（TGB）是一种好氧型异养细菌，呈球状、杆状或弧状，大多数呈杆状。在一定条件下，它可以从有机物中得到能量，产生粘性物质，与某些代谢产物粘性积累沉淀后，可堵塞注水设备及地层。其反应机理为：有机物 + O2 CO2 + H2O（彻底氧化）有机物 + O2 小分子有机物 + CO2 + H2O（不彻底氧化） TGB所产生粘性细菌结膜不仅附着力强，而且也是一种良好的胶结剂，可以把各种粒径的杂质或某些代谢产物胶结在一起，造成生物垢，累积沉淀可引起管道的堵塞；同时粘液附着在设备内壁上产生氧浓差电池，引起钢材点腐蚀；若进入地层则引起渗滤端面的堵塞，而由此引起的堵塞很难用其它方法解除。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,腐生菌（TGB）,腐生菌（TGB）是一种好氧型异养细菌，呈球状、杆状或弧,平均腐蚀率是所有水质控制性指标中唯一一项对设备和井下管柱的腐蚀情况进行直接控制的指标。因为它与很多指标有关，所以也就受到众多因素的影响；同时它不仅关系到设备的腐蚀，而且与地层伤害也有密切的关系。,平均腐蚀率,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,平均腐蚀率是所有水质控制性指标中唯一一项对设备和井下管,平均结垢率,水的结垢不仅与PH值、温度、CO2及压力有关，而且与水中的离子成分和含量有关。随温度升高、 CO2分压减少、 PH值增加所生成碳酸钙垢的趋势增加；八面河油区因注入水和地层水有不配伍的现象，又分别富含钡、锶离子和硫酸根离子，因而除产生碳酸盐垢外，还生成难以去除的钡锶垢。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,平均结垢率 水的结垢不仅与PH值、温度、CO2及压力,临界矿化度,总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但易结垢，更易引起腐蚀。应按照SY/T 5358-2019储层敏感性评价实验方法，开展水敏试验，确定各注水油田区块的临界矿化度值，以保证油层注水后不产生水化膨胀。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,临界矿化度 总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但易,PH值,PH值的高低关系到水处理系统腐蚀结垢的情况，同时影响到处理剂的使用效果。PH值偏低，酸性加强，使系统腐蚀加剧；PH值偏高，碱性加强，使系统结垢严重。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,PH值 PH值的高低关系到水处理系统腐蚀结垢的情况，同,溶解氧,溶解在水中的分子态氧称为溶解氧，天然水的溶解氧含量取决于水体与大气中氧的平衡，在油田产出水中本来不含氧，但在后来的处理过程中，因为与空气接触而含氧。氧气在水中的溶解度是压力、温度和氯化物含量的函数，氧气在盐水中的溶解度小于在淡水中的溶解度。碳钢在有溶解氧的淡水中是一种均匀腐蚀，而在含盐量较高的水中则发生局部腐蚀。,氧具有较大的电负性和较高的电极位，故具有较强的阴极去极化能力，从腐蚀反应的角度看，氧是三种溶解气（氧、硫化氢、二氧化碳）中最有害的一种，即使在浓度很低的情况下也能引起严重的腐蚀。氧对钢材的腐蚀是一个电化学过程：阳极反应 Fe Fe2+ + 2e阴极反应 O2 + 2H2O + 4e OH-阳极反应产物 Fe2+ + 2 OH- Fe （OH）2 4Fe （OH）2 + O2 + 2H2O 4 Fe （OH）3,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,溶解氧溶解在水中的分子态氧称为溶解氧，天然水的溶解氧含量,硫化物,油田污水中的硫化物除了来自地层油气中溶解的硫化氢外，大部分则来自滋长的硫酸盐还原菌在转化来自地层和化学添加剂中的硫酸盐时释放出的H2S。干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，溶解于水中的H2S具有较强的腐蚀性，且在油田开采中H2S与CO2和O2相比，其在水中的溶解度最高。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,硫化物 油田污水中的硫化物除了来自地层油气中溶解的,干CO2在常温下对钢铁没有腐蚀作用，但湿CO2在温度达37.8时对钢铁腐蚀作用加剧。所有的天然水中均含有CO2，地面水所含CO2通常较少，一般小于10mg/L，它的主要来源是水体或土壤中的有机物进行生物氧化时的分解产物以及少量的空气中溶入的CO2；深层地下水所含CO2较多，可达n102-103mg/L ，它是由地球的地质化学过程产生的。,二氧化碳在水中可以分为游离二氧化碳和侵蚀性二氧化碳，游离二氧碳包括以溶解气分子形式存在的二氧化碳和少量可与水作用形成碳酸的二氧化碳两部分；游离二氧化碳可与岩石中的碳酸盐建立下列平衡关系：CaCO3 + CO2 + H2O = Ca（HCO3）2MgCO3 + CO2 + H2O = Mg（HCO3）2如果水中的游离二氧化碳含量大于上式的平衡，就会溶解碳酸盐，使平衡向右移动，这部分能与碳酸盐反应的二氧化碳称为侵蚀性二氧化碳。由于侵蚀性二氧化碳是表征对注水站的建筑物具有侵蚀破坏作用的，并不能直接反映其对钢材的腐蚀，所以不再用侵蚀性二氧化碳来说明其对腐蚀率的影响；而只有当侵蚀性二氧化碳与氧共存时，对金属材料才具有强烈的侵蚀作用。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,二氧化碳含量,干CO2在常温下对钢铁没有腐蚀作用，但湿CO2在温度,含铁量,含铁量包括二价铁和三价铁的总含量，如果流程密闭，水中不含铁细菌、SRB菌以及硫化物时，则可以不考虑二价铁离子，而只考核三价铁离子；但如果在流程暴氧情况下，或有铁细菌存在的情况下，二价铁均可被氧化成三价铁，形成Fe2O3 、Fe(OH)3、Fe2(CO3)3、Fe2(SO4)3等腐蚀产物和垢物；若流程密闭，却存在SRB或硫化物时，也同样可生成Fe S，而堵塞地层。因此确定并考核总铁含量是比较科学合理的。,3）各项水质指标对注水的影响,一、注水工艺,含铁量含铁量包括二价铁和三价铁的总含量，如果流程密闭，水,一、注水工艺,1.油田污水的处理,3）污水处理方法,（1）去除水中悬浮杂质,浮油和分散油、乳化油、悬浮固体、胶体固体物,物理法除油,立式除油罐除油、斜板除油、粗粒化除油等,混凝除杂质,投加混凝剂使水中胶体失去稳定性，并使脱稳胶体中粒子及微小悬浮物聚集、体积变大，从而加快其沉降速度,过滤,以去除悬浮固体为主，同时去除部分污油,以上过程可以有效控制污水中含油量、悬浮固体含量、粒径中值等指标,一、注水工艺,1.油田污水的处理,3）污水处理方法,（2）加入“三防”药剂,阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂,（3）密闭隔氧和化学脱氧,密闭隔氧：天然气密闭、薄膜气囊密闭、浮床式密闭、 氮气密闭、柴油密闭等,化学脱氧：在污水中投加化学除氧剂,中低渗透油藏水质改造工程,过滤器,高压阀组间,注水罐,注水泵,执行B3级水质标准,执行C3级水质标准,联合注水系统,辅助流程：污油回收、过滤罐反冲洗、加药、大罐污泥排放等；投加杀菌剂和阻垢剂,中低渗透油藏水质改造工程 缓冲罐提升泵,一、注水工艺,油田联合注水系统工艺流程图,1）地面,注水站,缓冲罐,油站来水,过滤器,提升泵,注水泵,一级沉降罐,二级沉降罐,800 m32,2000m3,2000m3,800m3,注水,注水罐,执行A3级水质标准,注水站,缓冲罐油站来水过滤器提升泵 注水泵280080088一,一、注水工艺,油 层,（1) 笼统注水,2）注水井,分层注水的实质是在注入井中下入封隔器，分隔各油层，加强对中、低渗透油层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水的突进现象，实现均匀推进，提高油田的采收率。,（2) 分层注水,一、注水工艺,分层注水的实质是在注入井中下入封隔器，分隔,偏心式分层配水管柱 该管柱主要由Y341封隔器（K344封隔器）、偏心配水器、油管、底球筛管组成（见图），座封时要投死水嘴堵塞器。该管柱特点是结构简单，成本低，作业施工简单，洗井较方便。,偏心式分层配水管柱,丝堵,筛管,凡尔,封隔器,偏心配水器2,偏心配水器1,偏心配水器3,封隔器,一、注水工艺,偏心式分层配水管柱 偏心式分层配水管柱丝堵筛管凡尔封隔器偏,Y341型封隔器主要技术参数,一、注水工艺,Y341型封隔器主要技术参数参数,一、注水工艺二、注水井的管理1.注水井的洗井制度2.注水井的设计编写3.电子表的标定和使用维修三、指标计算方法,题 纲,题 纲,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,洗井方式有三种：正洗井，反洗井，正反洗井。常规洗井采用反洗井,洗井的方式,洗井的方法,目前洗井主要采用回水流程、洗井车、罐车拉水等方法,洗井的分类,洗井分为正常洗井、测调洗井及措施洗井,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,转注、化学堵水及动管柱作业后；测试、调配、化学增注前后； 注入大量不合格水的注水井；相同注水压力下，注水量明显下降的注水井；正常注水井停注二十四小时以上； 已到洗井周期的注水井。,下列情况的必须洗井,油管漏失井 ； 地层亏空井,以下情况原则上不洗井,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,洗井压力应尽可能的接近于地层的启动压力。控制喷量时，洗井压力高于地层启动压力。放喷时，洗井压力低于地层启动压力。 洗井排量一般控制在25-30m3/h。洗井水量为井筒体积的3倍，但最少不少于50方，洗至进出口水质一致。喷出量指洗井出口排量大于进口排量的差值，即洗井过程中从油层喷出的液量。 漏失量指洗井进口排量大于出口排量的差值，即洗井过程中进入油层的水量。,洗井参数,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,(1)分注井正常分注井按每月洗井一次(2)笼统注水井因保护挤堵层、卡漏等原因井筒下了封隔器的笼统注水井，按分注井的洗井制度执行正常笼统注水井按每季度洗井一次(3)注水管柱未下到位的注水井，每季度洗一次井 (4)增压注水井（指注水压力高于系统供水压力的这一部分增压注水井）要求每半年洗一次井,分类洗井方法,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,平稳操作制度 反洗井时，先开套管闸门，后关注水闸门，最后开放空闸门。通过调节配水间下流闸门和井口放空闸门，控制洗井压力和排量，保持平稳操作。,洗井管理制度,及时洗井制度 对于正常洗井，制定月度洗井计划，旬度运行。对于测调遇阻、水量下降的井，三天之内必须安排洗井。,洗井设计制度 在洗井之前，对比分析历次洗井的压力、排量及效果，结合注水现状，在充分考虑测调等因素的基础上，制定出详细、合理的洗井设计。,二、注水井的管理,1.注水井的洗井制度,1.注水井的洗井操作过程应严格按照注水管理规定中的“注水井洗井管理规定”执行；2.没有洗井水回收管线的注水井也应严格执行注水井的洗井制度，用洗井车或用灌车洗井；3.优先洗重点注水井（包括所有分注井）；4.洗井计划由各采油队每月25日前上报给工艺所，工艺所统一安排，并负责考核；5.将注水井洗井计划纳入厂对各采油队劳动竞赛考核之列。,洗井制度实施办法,一、注水工艺二、注水井的管理1.注水井的洗井制度2.注水井的设计编写3.电子表的标定和使用维修三、指标计算方法,题 纲,题 纲,1)冲砂施工设计,型号及深度,层位,十字叉,人工井底,管柱示意图,二、注水井的管理,注意 井内有绕丝筛管的井，冲砂时下带特殊冲管的冲砂管柱：7套管用11/2 冲管， 51/2 套管用1.315 冲管,1)冲砂施工设计1.接到作业通知后，通知采油队关井扩散地层压,油 层,油层以下10米,油层以上10米或防砂鱼顶以上10米,笼注井标准管柱图,1,2,二、注水井的管理,油 层油 层十字叉人工井底喇叭口人工井底油层以下10米油,2)换封施工设计,型号及深度,层位,偏配2,人工井底,偏配1,封隔器,952-1凡尔,筛管丝堵,管柱示意图,油层底界以下10米,注意1.负吸井完井时不要求洗井；2.当注水井只注下面一层，或封隔器以上有挤堵层或套漏点的情况时不能反注水。,二、注水井的管理,2)换封施工设计1.接到作业通知后，通知采油队关井扩散地层压,一、注水工艺二、注水井的管理1.注水井的洗井制度2.注水井的设计编写3.电子表的标定和使用维修三、指标计算方法,题 纲,题 纲,1. 新水表在安装使用前，必须先经过工艺所仪表组标定；并且新安装及更换的电子水表，启用前应先将一次表表体和过滤器内的焊渣等杂物清除干净，然后倒流程冲洗地面管线。2.在用电子水表标定周期为12个月，由工艺所仪表组制定标定时间安排表，统一安排执行。3.采油队应指定一名干部负责电子水表的管理工作，电子水表出现故障后，必须及时送仪表车间检修，并换备用水表计量。4.采油队各注水站点每月清理电子水表一次表叶轮和表前过滤器一次。各计量站应建立电子水表和过滤器清理记录本，记录清理日期，负责人，叶轮和滤网外观情况，水表叶轮应转动灵活自如，滤网应无损坏、无变形、无堵塞，清表时严禁拆卸或机械撞击叶轮组件及传感器。,二、注水井的管理,电子表的标定和使用维修,1. 新水表在安装使用前，必须先经过工艺所仪表组标定；并且新,一、注水工艺二、注水井的管理三、指标计算方法,题 纲,题 纲,1注水任务完成 实际注水量（m3）注水任务完成= 100% 计划注水量（m3）2.注水井利用率 当月利用井数（口）注水井利用率= 100% 当月配注井数-全月施工井数（口） 当月凡开井24小时以上，并有水量的注水井为当月利用井(污水回灌井除外)。,三、指标计算方法,1注水任务完成,3.注水井平均开井时率 该井本月开井小时数注水井开井时率= 100% 本月日历小时数 各注水井开井时率之和注水井平均开井时率= 100% 注水井开井数 作业占用井占用时间从分母中扣除,三、指标计算方法,3.注水井平均开井时率,4.分注井测试合格率 月末分注井测试合格层数（层）分注井测试合格率= 100% 月末分注井配注总层段数（层）月计划停注井，月末作业井和复杂事故井可扣除该井的层数。5.月度分层配注合格率 全月合格20天以上的分层注水总层段数（层）月配注合格率= 100% 当月分注井配注总层段数（层） 合格层段标准按实际日注分水量逐日检查，也可按平均日注分层水量计算。层段日注水量四舍五入取整数。,三、指标计算方法,4.分注井测试合格率,6.分注井平均换封周期 封隔器首次下入日期至封隔器末次下入日期历时天数分注井换封周期（天）= 换 封 次 数 各分注井换封周期之和平均换封周期(天)= 分注井统计井数7.分注井平均免修期分注井免修期（天）= 末次换封日期至统计时历时天数 各分注井免修期之和分注井平均免修期（天）= 分注井统计井数,三、指标计算方法,6.分注井平均换封周期,8.注水井平均免修期注水井免修期（天）= 末次下管日期至统计时历时天数 注水井免修期之和分注井平均免修期（天）= 统计注水井数9.注水井平均洗井周期注水井洗井周期（天）=最后两次洗井之间的历时天数 各注水井洗井周期之和注水井平均洗井周期（天）= 统计注水井数10. 分注井平均洗井周期 计算方法同上,三、指标计算方法,8.注水井平均免修期,11.注水泵效率注水泵平均运行效率：指注水泵机组运行效率，可采用流量法或温差法测得。(1)单台注水泵运行效率式中：电机注水泵运行效率，%；P注水泵进、出口压力差，MPa； b注水泵实际排量，m3/h；PP注水泵轴功率，kw，推荐用“多功能钳形测试仪表现场测出”。或(2)注水泵平均运行效率式中： 注水泵机组平均运行效率，%； P注水泵的进、出口压差，MPa； b注水泵实际排量，m3/h；PP所有运行注水泵轴功率之和,kW。,三、指标计算方法,电机,电机,11.注水泵效率,12.躺井率 水井躺井：指正常生产井由于出砂、套漏、地面管线穿孔、注水设备故障等原因造成水井突然停注，在24h内未能恢复生产的注水井均为躺井（不包括有计划的作业维护、关井测压、流程改造、配水间改造、注水泵站电路检修等）当月躺井井次躺井率100% 当月开井数,三、指标计算方法,12.躺井率,谢谢大家 !,谢谢大家 !,