注水工艺、注水井的管理及指标计算方法课件.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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(O
9、H)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
10、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
11、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
12、,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
13、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
14、 + 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
15、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
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