油田注水工艺及管理ppt课件.ppt
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1、,油田注水工艺及管理,延长油田目前开发的层系主要是:三叠系延长组油藏,开发层系是长10、长9、长8、长7、长6、长4+5、长2、长1;侏罗系延安组,开发层系Y7、Y8、Y9、Y10。特别是在近几年油田开发系统认真贯彻了油田公司“三个转变”的开发思路后,三叠系油田的开发规模不断上升,已经成为延长油油田公司的主力层系。但开发的层系均属于“三低”油藏,油藏物性差、地层能量低,油田注水就显得非常重要。,注水开发的目的及意义:1、补充地层能量,延缓产量递减。2、提高采收率。3、改善油田开发效果,获得更高的经济效益。,油田注水永恒的主题是: 注够水 注好水 精细注水,Internet,第二部分 油田注水地
2、面主要设备及管理,Internet,第三部分 油田注入水水质净化及设备,Internet,第四部分 油田注水工艺技术指标、管理制度及要求,Internet,第一部分 油田注水地面工艺流程,第五部分 油田注水常用仪器仪表,Internet,从水源到注水井的注水地面系统通常包括供水站、注水站(水处理站) 、配水间和注水井。,第一部分 油田注水地面工艺流程,配水间是用来调节、控制和计量注水井注水量的操作间,主要设施为分水器、正常注水和旁通备用管汇;压力表和流量计。配水间一般分为单井配水间和多井配水间两种。 。,第一部分 油田注水地面工艺流程,单井配水间示意图,多井配水间流程也分为带洗井旁通与不带旁通
3、两种。带洗井旁通的设置大一级口径洗井计量水表。配水间可做成撬装式。,1 干线来水压力表;2 总截断阀;3 注水支线截断阀; 4 注水水表;5 注水控制阀;6 注水压力表;7 注水井口装置;8 洗井水表,第一部分 油田注水地面工艺流程,第一部分 油田注水地面工艺流程,注水泵分水器注水干线支线单井或多井配水间注水单井。,2、注水泵站站工艺流程,注水站的主要作用:将来水升压,以满足注水井对注入压力的要求。注水工艺流程必须满足:注水水质、计量、操作管理及分层注水等方面的要求。工艺流程:来水进站计量水质处理储水罐进泵加压输出高压水。水源来水经过低压水表计量后进入储水大罐。一般每座注水站应设置不少于两座储
4、水大罐,其总容量应按最大用水量时的4-6小时设计。,注水流程要求:1、满足油田注水开发对注入水水质、压力及水量的要求; ;2、管理方便、维修量小、容易实现自动化; ;3、节省钢材及投资、施工量小; ;4、能注清水和含油污水,既能单注又能混住。 ;,第一部分 油田注水地面工艺流程,第一部分 油田注水地面工艺流程,第一部分 油田注水地面工艺流程,(1)单干管多井配水流程图 。,注水站,第一部分 油田注水地面工艺流程,3、注水系统工艺流程图,水源来水,配水间,配水间,(2)单干管单井配水流程图 。,3、注水系统工艺流程图,第一部分 油田注水地面工艺流程,(3)注水站直接配水流程图 。,3、注水系统工
5、艺流程图,(4)双干管多井配水流程图 。,3、注水系统工艺流程图,第一部分 油田注水地面工艺流程,南三注,301配,206配,南五供水站,南二注,203配,101配,南一注,南四注,104配,105配,106配,211配,202配,212配,204配,207配,208配,209配,302配,304配,305配,306配,210配,309配,308配,307配,103配,202干线,207线,203线,210线,102干线,101干线,311配,303配,201线,环网供水注水:共担 共补,第一部分 油田注水地面工艺流程,注水井是注入水从地面进入地层的通道,它的主要作用是:悬挂井内管柱;密封油、
6、套环形空间;控制注水和洗井方式,如正注、反注、合注、正洗、反洗和进行井下作业。除井口装置外,注水井内还根据注水要求(分注、合注、洗井)下有相应的注水管柱。 。,3、注水井井口工艺流程图,Internet,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,Internet,第三部分 油田注入水水质净化及设备,Internet,第四部分 油田注水工艺技术指标、管理制度及要求,Internet,第一部分 油田注水地面工艺流程,第五部分 油田注水常用仪器仪表,Internet,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,一、柱塞泵结构,通常为卧柱塞泵,有卧式三柱塞和卧式五柱塞两种,其结构与工作原理相同,只是工作缸数不同
7、而已。 柱塞泵主要由动力端和液力端两大部分构成,并附有皮带、止回阀、安全阀、稳压器、润滑系统等构成。动力端:由曲轴、连杆、十字头、浮动套、机座构成。液力端:由泵头、密封函、柱塞、进液阀和出液阀构成。,三缸单作用电动柱塞泵,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,柱塞泵机组性能表,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,二、主要性能参数,柱塞泵的主要性能参数有流量、有效压头、有效功率、轴功率、效率等,1、理论排量所谓理论排量就是指泵单位时间内不考虑漏失、吸入不良等因素影响而排出的体积量,理论排量又分为理论平均排量和理论顺时排量两种。 理论平均排量 Q理平=mFS
8、n/60 式中:Q理平理论平均排量,m3/s; m 多缸泵的缸数;F泵活塞的截面积,m2 ;S活塞冲程,m;n冲数,次/min 。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,二、主要性能参数, 瞬时流量瞬时流量就是指泵在某一瞬时(或曲轴转到某一角度时)所排出的液体数量。以Q瞬时表示。 实际平均流量往复泵实际排出液体的体积要比理论上计算的体积小。因此在单位时间内泵所排出的真实液体量称为实际流量。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,二、主要性能参数,2、泵的有效压头单位重量的液体通过柱塞后获得的能量称为压头或扬程。它表示柱塞泵的扬水高度,用H表示,单位是米(m)。柱塞泵的有效压头可表示为:H=p表
9、/+p真/+(V2排-V2吸)/2g+H0 式中:H泵的有效压头,m; p表泵出口的压力值,Pa;p真泵进口的压力值,Pa; 液体的重度,N/m3; V排排出管的液体流速,m/s; V吸吸入管的液体流速,m/s;H0泵吸入口与出口的高程差,m。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,二、主要性能参数,3、功率和效率泵单位时间内所做的功称为泵的有效功率N;泵的有效功率表示泵在单位时间内输送出去的液体从泵中获得的有效能力。N=HQ/1000 式中:N泵的有效功率,kW; 液体密度,kg/m3;H扬程,m; Q液体流量,m3/s。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,二、主要性能参数,3、功率和效
10、率泵的输入功率为轴功率N轴,由于泵在工作时,泵内存在各种损失,轴功率与有效功率之差为泵内损失功率,损失功率的大小用泵的效率衡量。因此泵的效率等于有效功率与轴功率的之比,其表达式为:=N/N轴100% 式中:N泵的有效功率,kW; N轴泵的轴功率,kW ;泵的效率,% 。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,三、柱塞泵的使用及维护,1、柱塞泵的操作使用开泵前的准备。往复泵在开泵前必须检查泵和电机的情况。例如,活塞有无卡住和不灵活;填料是否严密;各部连接是否牢靠;变速箱内机油是否适量等。尤其十分重要的是,开泵前必须打开排出阀和排出管路上的其他所有闸阀,即可开泵。,第二部分 油田注水地面主要设备及
11、管理,三、柱塞泵的使用及维护,2、运转中的维护往复泵在运转过程中禁止关闭排出阀,由于液体几乎是不可压缩的,因此在启动或运转中如果关闭排出阀,会使泵或管路憋坏,还可能使电机烧坏。在运转过程中应当用“看声音、看仪表、摸电机温度”的办法随时掌握工作情况。同时要保证各部位润滑良好。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,三、柱塞泵的使用及维护,2、运转中的维护(1)新安装的泵连续运转5天后应换机油一次,经15天再换机油一次,以后每三个月换一次机油。(2)在运转中应经常观察压力表的读数。(3)润滑油的温度不应超过30度。(4)当油面低于油标时,应添加同种机油至要求高度。(5)阀有剧烈的敲击声或传动部分的
12、零件温升过高时,应停机检查。(6)定期检查电器设备的连接及绝缘情况。(7)详细记录在运转过程中和修理中的情况。,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,Internet,第二部分 油田注水地面主要设备及管理,Internet,第三部分 油田注入水水质净化及设备,Internet,第四部分 油田注水工艺技术指标、管理制度及要求,Internet,第一部分 油田注水地面工艺流程,第五部分 油田注水常用仪器仪表,Internet,第三部分 油田注入水水质净化及设备,一、注水水源,油田注水水源可分为地面水源、地下水源和含油污水等三种。,1、地面水源目前、我国陆地上油田所用的地面水源主要有江河水、湖泊水、
13、水库水等。它的特点是地面水源水量充足、矿化度低。但水量随着季节变化较大、含氧量高,同时携带大量的多种微生物、悬浮物和泥沙杂质等。,2、地下水源地下水源是指地下浅层水,一般产于河流和洪水冲击层中,水量丰富,经水文勘探井队钻探而成。延长油田目前地下水源的层位是:洛河层。,一、注水水源,3、含油污水含油污水是我国各油田所用的主要注水水源,它是由层中采出的含水原油经过脱水后得到的。对含油污水进行处理和回注,一方面可作为油田注水稳定的供水水源,节约清水;另一方面可以减少外排造成的环境污染。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,二、水质及标准,1、注水水质 注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外,还
14、必须符合以下基本要求: (1)水质稳定,与油层水相混不产生沉淀;(2)水注入油层后不使粘土产生水化膨胀或产生悬浊;(3)不得携带大量悬浮物,以防堵塞注水井渗滤通道;(4)对注水设施腐蚀性小;(5)当一种水源量不足,需要第二种水源时,应首先进行室内试验,证实两种水的配伍性好,对油层无伤害才可注入。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,二、水质及标准,1、水质推荐标准1995年中国石油天然气总公司颁布的SY/T5329-94碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法,规定了对碎屑岩油藏注水水质的基本要求。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,二、水质及标准,延长油田污水回注指标控制标准,第三部分 油田注
15、入水水质净化及设备,三、指标超标的危害,1、悬浮物含量悬浮物含量是注入水结垢和地层堵塞的重要标志,如果注入水中悬浮物含量超标,就会堵塞油层孔隙通道,导致地层吸水能力下降。,2、含油量如果注入水中含油量超标,将会降低注水效率,它能在地层中形成“乳化段塞”,堵塞油层孔隙通道,导致地层吸水能力下降。且它还可以作为某些悬浮物很好的胶结剂,进一步增加堵塞效果。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,三、指标超标的危害,3、溶解氧溶解氧对注入水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。如果注入鼠肿瘤化物含量超标,它不仅直接影响注入水对注水油套管等设备的腐蚀,而且当注入水存在溶解的铁离子时,氧气进入系统后,就会生成不溶性
16、的铁氧化物沉淀,从而堵塞油层,因此,溶解氧是注入水产生腐蚀的一个重要因素。,4、硫化物油田含油污水中的硫化物有的是自然存在于水中的,有的是由于硫酸盐还原菌产生的。如果注入水中硫化物超标,则注入水中的硫化氢就会加速注水金属设施的腐蚀,产生腐蚀产物硫化亚铁,造成地层堵塞 。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,三、指标超标的危害,5、细菌总数如果注入水中细菌总数超标,就会引起金属腐蚀。腐蚀物就会造成油层堵塞;油田含油污水中若大量存在细菌,就会加剧对金属设备的腐蚀,造成油层堵塞。,6. Fe2+和Fe3+离子油田污水中的Fe2+离子结构不太稳定,易与水中的溶解氧作用生成不溶于水的Fe(OH)3沉淀;
17、Fe2+离子还容易与水中的硫化氢发生化学反应,生成FeS沉淀,从而堵塞油层,导致吸水指数下降。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,1、注入水与地层水的不配伍可能产生沉淀常见的注入水与地层水水型有CaCl2、Na2SO4、NaHCO3三种,当两种不同水型的水相混合时就有可能产生沉淀。,常见的反应有:,(1)注入水与地层水直接生成沉淀:Ca2(Ba2、Sr2)SO42- CaSO4Ca2(Fe2、Ba2、Sr2、Mg2)CO32- CaCO3,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,常见的反应有:,(2)水中H2S引起的沉淀:Fe2S2- FeS(3)水中CO
18、2逸出或PH值和温度升高时引起沉淀:Ca2(Fe2、Ba2、Sr2、Mg2)HCO3- Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2 CaCO3 CO2 H2O (4)水中溶解氧引起沉淀。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,2、注入水与储层的不配伍可能引起的损害(1)矿化度敏感引起地层中水敏性物质的膨胀、分散和运移,C.E.C值(油层岩样的阳离子交换容量)大于0.009mmol/g(按一价离子计算)时,考虑对储层进行防膨预处理或重新选择水源。 (2)pH值变化引起的微粒和沉淀。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,3、注入条件变化引起对地层的损害如速敏引起地层
19、中微粒的迁移和温度压力变化引起沉淀等。如果油田注入水和地层水中存在Ca2和HCO3-,水中CaCO3的溶解平衡反应为: Ca(HCO3)2 CaCO3 CO2 H2O 该结垢成因主要受温度、pH值或地层内CO2逸出的影响。 在生产阶段CO2气体从水中逸出,平衡向右移动,在部分油井上出现碳酸钙垢。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,4、清污混注配伍原则清污混注前应进行结垢计算或可混性试验。主要应考虑防沉淀、缓蚀、杀菌、除氧等。 (1)结垢的主要机理机理 Ca2 CO32- CaCO3Ca2(Ba2、Sr2)SO42- CaSO4(BaSO4、SrSO4) (2)溶解O2、H
20、2S、CO2引起腐蚀溶解氧氧化注水设施,产生Fe(OH)3沉淀;有利于好氧菌的繁殖与生长,进而产生大量的堵塞物质。CO2溶于水中降低pH值从而加剧腐蚀。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,四、注入水配伍原则,H2S在酸性或中性水中生成FeS沉淀,促使阳极反应不断进行,引起较严重的腐蚀。 (3)细菌堵塞地层 在油田水系统中存在着硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌(IB)等多种微生物,这些细菌除自身造成地层堵塞外,还增加悬浮物颗粒含量并增大颗粒直径以及增大总铁含量。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,第三部分 油田注入水水质净化及设备,地下浅层水,经水文地质勘探,井队钻探而成,比
21、较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤,比较干净,几项水质指标都基本达到要求,个别井的含铁比较高。地下水中铁的主要成份是:二价铁,通常以Fe(HCO3)2形态存在,水解后生成Fe(OH)2,氧化后生成Fe(OH)3,容易产生沉淀堵塞地层。 一般在除铁的锰砂过滤器后加一级石英砂过滤器,可以进一步除掉水中的悬浮物固体,这样便于达到清水注水的水质标准,无论是锰砂还是石英砂滤罐都是压力式滤罐。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,随着油田开发时间的推移和各油田高含水期的到来,油田注水的含油污水已成为各油田的主要注水水源。含油污水回注既可防止污染、保护环境,又可充分利用油、水资源。含油污水处理的主要目的是
22、去除污水中的油及大量悬浮物质,使之达到注水或外排的标准 。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,1、除油装置, 除油罐 除油罐根据型式可分为:立式常压除油罐、卧式压力除油罐、密闭除油罐。除油罐型式的选用应根据采用的处理工艺流程、含油污水水质、污水中的油品性质、处理规模、处理后水质要求,通过经济比较确定 。进入除油罐含油污水的含油量不得大于1000mg/L,粒径大于76m的砂粒含量不得大于100mg/L。否则必须在进入除油罐前增设除砂装置。经除油处理后,污水含油量不大于50mg/L,悬浮固体含量不大于20mg/L。,第三部分 油田注入水水质净化及设备,立式除油罐示意图 1进水; 2粗粒化滤层;
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