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1、稳油控水工艺技术,目 录,第一节 分层注水及测试工艺技术第二节 注水井增注工艺技术第三节 注水井化学调剖工艺技术第四节 卧式潜油电泵注水第五节 周期注水第六节 分层找水与堵水技术,第一节 分层注水及测试工艺技术,一、分层注水工艺技术 由于不同性质的油层吸水能力和启动压力有很大差别，采用多层段笼统注水，将使高渗透层与低渗层之间出现层间干扰。通过矿场试验证实，在长期笼统注水条件下，就单井而言，每口井都有干扰现象；就层段而言，大部分层段有干扰现象。根据10口井10个层段的注水资料，前者比后者的启动压力平均提高1MPa左右，在井口注入压力为13MPa时，平均层段日注水量降低32。从注水强度与注水层段砂
2、岩厚度关系曲线趋势看出，注水层段内厚度越小，平均单位厚度注入量越高。,图4-1 注水强度与注水层段砂岩厚度关系曲线,第一节 分层注水及测试工艺技术,这些都说明，在注水井通过细分层段实行分层配注，有利于减少层间干扰，提高油层的吸水能力，改善注水开发效果。,第一节 分层注水及测试工艺技术,1、分层配水的理论依据 配水原理可由下列公式表达：式中 Q配分层控制注水时注入量，m3/d；K地层吸水指数，m3/（dMPa）；p井口井口注水压力，MPa;p水柱静水柱压力，MPa；p管损注入水在油管中的流动阻力损失，MPa；p启动地层开始吸水率时所需的井底压力，MPa；,第一节 分层注水及测试工艺技术,第一节
3、分层注水及测试工艺技术,由上式可知，当p井口、p水柱和p启动不变时，Q配仅随p嘴损而变化，而p嘴损可选用不同直径的配水嘴产生不同的节流损失来达到。也就是说，通过选用不同直径的井下配水嘴来改变井底注水压差，使之达到油层所需的配水量，实现分层配水。,第一节 分层注水及测试工艺技术,2.分层注水层段划分和配注原则 1）中低含水阶段，由于对油层的认识还不够，层段的划分可少一些。2）中、高含水阶段，要把主要的高含水高产水层与相应注水井对应连通的层位单卡出来，并对其它油层根据不同的含水、压力、产能作相应的细分调整，按油井实际的生产状况进行配水。总的原则是处理好层间和平面的差异。,3）同一注水层段内油层要相
4、对均匀，尽量避免和减少在注水过程中的层间干扰。4）在一口注水井中，注水层段不能分得过多。5）加强注水的层段在通过增注措施以后，在不能完成配注水量的情况下，在其它注水井对应连通的层段吸水能力允许的条件下，可以增加水量.,第一节 分层注水及测试工艺技术,第一节 分层注水及测试工艺技术,3.液力投捞可调层分层注水工艺技术 该项技术是一种新型的分层注水管柱，其技术关键是改变了分层配水器的结构、投捞及测试方式。以往的各种分层注水管柱，包括同心式、空心式和偏心式配水器管柱，分层注水量的调整以及分层测试都是通过钢丝投捞堵塞器、更换水嘴或测试仪器来实现的。,第一节 分层注水及测试工艺技术,工艺特点 该项分层注
5、水工艺技术由于采用了特别的堵塞器结构设计和投捞方式，因而具有以下四个工艺特点：1）该项工艺适用于140mm套管井23个层段的注水，在此基础上进一步改进设计，还可以实现45个层段的分层注水。由于不同钢丝投捞。因此，最小卡距可以控制在2m以上，可实现小卡距的细分注水。2）通过液力投捞实施水量的调配、测试，不仅工艺简便，而且可用于定向井和斜直井等非常规井。3）更换堵塞器可一次同时完成三个层段的注入量的测试和调整，它消除了逐层调整可能带来的层间干扰，不但速度快，而且较准确。4）由于整个管柱采用支井底的支撑方式，封隔器上带有钢球扶正、密封性好，能较好地起到套管保护作用。,第一节 分层注水及测试工艺技术,
6、4.小直径分层注水 注水井套管损坏后不但影响注水井利用率，而且还严重破坏了注采系统，造成区块注采不平衡，导致低压区块的出现，给油田稳油控水带来威胁。尽管大庆油田实行了一套行之有效的套管保护方法，但随油田开发年限的增长，注水井套损总井数仍逐年增多。为了解决套损井分层注水的难题，大庆油田研究应用了小直径分层配水管柱，使部分套损井修复后能进行分层配水，以提高低渗透油层水驱油效率，达到注好水、注够水的目的。,第一节 分层注水及测试工艺技术,5.分层注水工艺在高含水阶段应用效果 大庆油田自90年代进入高含水期和高含水后期开采，分层注水在油田处于高含水阶段继续起着更加重要的作用。（1）中、低渗透加强层注水
7、量明显增加，高渗透控制层注水量明显减少，注水结构得到调整（2）提高了低压，低渗透油层的压力（3）细分层注水减缓了含水上升速度（4）细分层注水提高了水驱动用程度,第一节 分层注水及测试工艺技术,二、注水井分层测试工艺技术 应用分层测试工艺技术，录取齐全准确的分层动态资料，是大庆油田高含水后期搞好注水结构调整的基础，也是确定分层工艺技术措施和评价措施效果的重要依据。注水井吸水剖面测试工艺是指注水井在一定注入压力条件下的分层吸水量，一般用相对吸水量表示，它反映了地层吸水能力在纵向上的差异。测吸水剖面方法有流量法、同位素法和井温法等，向着组合测井与综合解释方法发展，从而为高含水期油田开发提供更准确的动
8、态监测资料。,第一节 分层注水及测试工艺技术,1.水井连续流量计测井工艺技术 水井连续流量计是一种涡轮型非集流式井下仪器。用于水井注入剖面的连续测量。测量时用扶正器使仪器位于井轴中央，通过连续测量井内流体沿轴向运动速度的变化，从而确定该井的注入剖面。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（1）测量原理 在井眼直径、测速和流体粘度一定的条件下，在单相流体中，涡轮的转速与流体的流速呈线性关系，而流量与套管截面积、流速的关系为：Q=AiV 式中 Q流量，m3/d；Ai套管横向截面积，m2；V流体流速，m/d；因流量与流速成正比，所以流量与涡轮转速也成正比 N1=K1Qa 式中 N1涡轮转速，r/min；
9、K1斜率（仪器常数），rd/（minm3）；a截距，r/min（启动转速）。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（2）测量仪器 水井连续流量计由流量传感器、磁性定位器、加重、扶正器四个部分组成，仪器的四个部分采用丝扣与滑环连接，呈积木式结构，具有相同仪器的各单体可以互换结构位置，维修方便。仪器指标如下：长度：3.96m（包括加重）;外径：45mm;下井供电电流：40mA;耐温：120;耐压：60MPa;线性范围：2400cm/s。该仪器工作原理是由流量测量系统和接箍测量系统所组成。,第一节 分层注水及测试工艺技术,2.注水井放射性同位素载体法测吸水剖面技术（1）测井原理 放射性同位素载体法测注水
10、井分层相对吸水量，是将携带放射性同位素离子的固相载体（GTP塑性微球混凝）在规定深度上释放，在紊流状态下同位素载体与注入水形成活化悬浮液。当载体颗粒大于地层孔隙直径时，微球载体就滤积在井壁上。地层的吸水量、滤积在该段地层对应井壁上的同位素载体量、载体的放射性强度，三者之间成正比关系。通过对比同位素载体在地层滤积前后所测得的伽马曲线，计算对应射孔层位上曲线叠合异常面积，异常的大小反映了该层的吸水能力，采用面积法解释各层的相对吸水量，从而确定注入井的分层吸水剖面。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（2）测井仪器与辅助设备 1）地面仪器 放射性同位素载体法测井地面记录系统，大多采用测井通用地面仪器。
11、2）下井仪器 FCLC120型自然伽马磁性定位组合仪 注入剖面组合仪 FCLY-80型注入剖面组合测井仪 3）辅助设备 SP-1型防喷装置是注水井进行密闭测井的井口防喷装置，可在注水压力15MPa以下带压施工。该装置具有结构简单，使用操作方便，密封效果好，溢流量低，使用寿命长等特点。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（3）测井工艺 1）测井条件 放射性同位素载体法吸水剖面测井适用于正常注水井，在笼统注水管柱或分层配注管柱中均可进行测井施工，管柱内径要大于46mm。为避免管壁沾污放射性物质影响解释精度，油、套管壁要干净。2）施工工艺 在注水井正常注水条件下，配套安装井口防喷装置，采用同位素载体释
12、放器与伽马测井仪器组合一次下井，即可进行密闭测井施工。测井首先录取自然伽马作基线，然后上提仪器至油层顶以上适当深度处释放同位素载体，按设计要求记录施工压力、注水量，录取与自然伽马曲线深度比例及横向比例均一致，且分层清晰的同位素曲线，整个施工中需记录压力曲线，以核查其是否符合施工质量要求。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（4）测井资料解释方法 用面积法确定分层吸水量，即将活化悬浮液注入前后所测的两条伽马测井曲线校正深度后进行叠合，结合注水情况、岩性、配水管柱情况，分析确定吸水层段，窜槽层段及沾污层段，使用有效方法校正沾污，统计起伏和邻层影响，确定小层相对吸水量，即计算对应吸水层段两条曲线之间包
13、围的放射性异常面积。,第一节 分层注水及测试工艺技术,按如下公式分别计算出分层相对吸水量：式中 Si单层吸水面积，cm3；i单层相对吸水量，；全井吸水面积之和，cm3。,目前，放射性同位素吸水剖面测井资料解释已实现计算机综合解释。按照不同沾污类型，输入各自校正系数，由计算机完成沾污面积校正，有效提高了吸水剖面资料解释的可靠性。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（5）测井资料质量影响因素 放射性同位素载体法吸水剖面测井主要因同位素沾污、施工工艺、同位素用量，微球粒径选择等因素，影响资料的解释精度。（6）测井资料的应用 1）单井资料的应用 笼统注水条件下测井资料反映地层自然吸水状况 检查分层配注及
14、实施效果 检查注入剖面调整效果 选择水井改造层位及检查改造效果 2）验窜、找漏及综合分析应用,第一节 分层注水及测试工艺技术,图4-10 X6-172井套管外窜槽情况吸水剖面,第一节 分层注水及测试工艺技术,3.井温测井 井温测井在油田上大面积应用还处于定性解释阶段。（1）测井原理 井温测井的对象是地温梯度和局部温度异常（微差温度）。仪器的温度传感器有单臂探头、双臂探头两种。微差井温测量两点的温差变化，可由相隔一定间距的两个传感器探头温度测量值得出，或由单个传感器探头经时间延迟，比较上、下两点温度测量值得出。当注水井不断地注入冷水（或热水），吸入层的温度趋于稳定后，梯度井温显示为直线。如果关井
15、停注后，由于吸水或出水层的温度与地温差别大，故可根据温度负异常值的大小及趋近地温的快慢，以判断分层吸水和产水能力。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（2）井温测井仪 1）LWY1型高灵敏度井温仪 该仪器选用铂电阻为感温元件，测量井筒内温度沿井深度的变化，并将温度的变化量转换为电位差输出。同时记录梯度井温和微差井温两条曲线，由磁性定位器测量控制深度。2）JW701型井温仪 当井深、温度变化时，电桥两端电位差发生改变，记录电位差变化值，求出地层温度。3）2111和2104井温仪 这两种井温仪以铂电阻为感温元件，经电子线路处理，沿井身记录梯度井温，微差井温和接箍三条曲线。,第一节 分层注水及测试工艺
16、技术,（3）解释方法 井温曲线采用叠合法解释，以最末一个吸水层位以下的静水柱中的温度曲线为标准，将各条梯度曲线按正常注水的动态曲线和关井后的不同时间静态曲线叠合在一起，并用套管接箍曲线统一各条曲线深度，在图的左侧绘上微电极或自然电位曲线，标明射孔层位、井深、有效厚度、有效渗透率。在解释井温曲线时，还需注意其它影响因素。,第一节 分层注水及测试工艺技术,4.注水井边测边调工艺技术（1）工艺原理 该项技术的主要设备是一种电动测调仪，并将偏心配水器中的堵塞器用测调阀代替。利用电动测调仪，一次下井可以对偏心配水器中的所有测调阀进行调整，同时可进行流量测试，并根据测试结果调整测调阀，直到注水量达到配注要
17、求为止。该技术调整与测试同步，卡距小，测调1口有4个层段的井，只需12d左右时间，与原偏心注水调配技术对比，可以大幅度减少调配注水量的工作量，比原有工艺提高功效23倍。（2）现场试验效果 在地面模拟试验成功的基础上，进行了3井次现场试验，从仪器定位、测试、调整等均能顺利完成。,第一节 分层注水及测试工艺技术,5.注水井直接验封监测工艺技术（1）技术原理 该项技术主要仪器工具包括专用电缆投捞工具、测压堵塞器、高精度振弦压力计、地面二次仪表等。在下偏心配水管柱的注水井内进行测试时，应用专用电缆投捞工具将测压堵塞器投入偏心配水器孔内，测出被封隔器和测压堵塞器所封隔层段内的压力变化资料，进而判断该测试
18、层段是否密封，并在测试层段密封的情况下测出分层压力降数据及注入量。测试的压力数据由电缆传递到地面，通过转换接口送入计算机进行记录、存储、绘图和试井分析。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（2）技术特点 该项技术与常规封隔器验封技术相比具有以下特点：1）两次起下可完成一个层段的分层测压与验封工作，效率是常规技术的2倍。2）不但可以获得验封资料，还可以取得压力降落资料和分层注水量资料，可进行试井分析，解释出有关地层参数，为合理进行注水结构调整提供资料。3）采用电缆传输压力资料，用计算机记录、存储、绘图，直观迅速，可进行现场判断。（3）现场试验及推广情况 该项技术现场试验18口井42个层段，除1个层
19、段因原堵塞器未打捞上来不能测试外；其余41个层段均取得合格资料，测试成功率达97.6。,第一节 分层注水及测试工艺技术,6.小直径噪声测井仪（1）测井原理 通过噪声传感器把流体中的压力振动转换成电压振荡信号，其幅度的峰值，通过前置放大与线性放大器及信号处理部分的控制器后输出地面AT+系统，由AT+系统接收并回放后，可以绘制出信号幅度随深度变化的曲线和噪声信号的频谱曲线，从两种曲线可以判断测井的泄漏、窜槽等情况。,第一节 分层注水及测试工艺技术,（2）井下仪器结构及主要技术指标 小直径噪声仪仪器结构主要由噪声传感器和电子线路两部分组成。与AT+地面设备完全匹配，可直接与AT+地面设备连接。主要技
20、术指标如下：仪器外径：25mm；仪器长度：550mm；耐温：80；耐压：20MPa；接收声频：100Hz20kHz；灵敏度：208d；工作电压：75V高增益；90V低增益。（3）现场试验及推广应用效果 1）与AT+噪声仪的对比测试;2）套管井封窜效果检查;3）环空井找窜;4）低产量井找窜;5）注水井找漏,第二节 注水井增注工艺技术,一、注水井多裂缝压裂技术 1.工艺原理 注水井多裂缝压裂技术是利用压开层或部位吸液能力大的特点，在压完一个层或部位之后，在较低的压力及排量下，挤入水溶性转向剂，暂时封堵已压开层或部位，迫使压裂液转向其它层或部位，以形成新的裂缝，再堵再压，达到一个层段压开数层的目的。
21、在造缝过程中，井底压力与时间的变化曲线与普通压裂基本是相同的。,第二节 注水井增注工艺技术,2.注水井多裂缝压裂的适用条件 1）压裂油层的裂缝以水平裂缝为主;2）压裂层段内油层较多，且夹层薄，封隔器卡不开，已按常规射孔的油层;3）一般应用于射孔完井的油层;4）符合上述地质特点的重复压裂层段;5）在第一条缝的破裂压力低于35MPa且加砂过程中压力有一定的下降幅度，方可进行多裂缝压裂。5.压裂设计要求 1）施工目的;2）明确取全施工井的基础数据;3）注明施工工序;4）确认压裂方式（多裂缝计算蜡球量）;5）根据地层条件及油水井生产动态，确定是否需要酸化，以降低破裂压力;6）设计加砂量;7）设计施工管
22、柱;8）准备好施工材料。,第二节 注水井增注工艺技术,3.现场应用效果 注水井多裂缝压裂从推广应用以来至1994年底，共施工207口井、491个层段、746条裂缝，平均单井造缝3.8条，平均每条裂缝加砂4.7m3，压后对比151口井，初期平均单井日增注78.3m3，比普通井提高18.5m3/d，其中萨、喇、杏油田压裂175口井、416个层段、666条裂缝，平均单井造缝3.7条，平均每条缝加砂5.1m3，压后对比136口井，初期平均单井日增注水量83.2m3。,第二节 注水井增注工艺技术,二、注水井酸化技术1.固体酸增注 固体酸增注具有反应速度慢，作用距离较远，解堵效果好，管线腐蚀率低等特点。施
23、工时不动用配液和泵注设备，可用注入水作动力将酸料投入井内：适用于油田含油污水和地面污水回注的注水井。（1）作用原理 固体酸主要由表面活性剂、杀菌剂、缓蚀剂及铁离子络合剂等组合而成；表面活性剂：起到改变地层润湿性作用，对油污起稀释、降粘、溶解分散作用；杀菌剂：主要对硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌起杀灭和分解的作用；缓蚀剂：可以减轻酸对油、套管及井下工具的腐蚀。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）性能测定 1）水不溶物含量（45）：1.00mg/g（料）；6）溶解能力：Fe2O3 0.010g/g（料）；FeS 0.25g/g（料）；CaCO3 0.39g/g（料）；7）腐蚀速率（45，45#钢片）
24、：1.79g/（m2h）。,第二节 注水井增注工艺技术,图4-12 不同注入水量下固体酸溶解速度,（3）固体酸在不同注水量下的溶解速度 固体酸溶解速度与注水量、注入水温度有关，通过中间模拟实验绘制出不同注入水量下的溶解速度曲线如图4-12所示。,第二节 注水井增注工艺技术,（4）近似推算含固体酸的注入水由井口进入地层所需时间公式式中 t注入水由井口进入地层所需时间，min；H地层深度，m；D油管内径，m；q注水量，m3/min。由注水量从井口到达地层所需时间的计算公式，可推算出不同注水量进入地层的时间，见图4-13。,图4-13 不同注水量由井口到地层所需时间,第二节 注水井增注工艺技术,第二
25、节 注水井增注工艺技术,（5）预算固体酸现场用量 现场中由于地层条件及注水时间不同，机械杂质的沉积在地层中的效果和污染程度也不同，因此现场施工的用量根据不同地区注水井的污染情况及水质情况采用不定期酸化。第一次可预投酸料150250kg,观查酸化效果及恢复注水情况后，确定下一次投酸日期和酸量。第二次施工用量要比第一次少，一般在一个施工周期内酸量不超过450kg，即可达到目的。,第二节 注水井增注工艺技术,（6）现场应用效果 固体酸酸化多用于加密调整井，地层渗透率低达不到注水要求的井，如宋芳屯等油田固体酸酸化11口井，平均单井加酸279kg，在相同注水压力下对比，单井日增注26m3,有效期4060
26、d。据萨中油田6口井及其它调整井统计，在相同注水压力下，酸后初期平均单井日增注148m3,一个月后日增注为65.5m3,两个月后为44m3，最长的有效期90d以上，成功率达100%。由于这项工艺施工简单，不需专用设备，由采油队就可以实施，因此应用比较广泛。,第二节 注水井增注工艺技术,2.强排酸增注（1）作用原理 强排酸液是由土酸和助排剂按一定比例混合而成的酸处理液，酸化机理与土酸酸化的机理相同。由于在相同条件下，浓酸反应时间比稀酸长，通过加大盐酸和氢氟酸的浓度比（由原来的73增加到126）相应地提高了酸液的浓度。助排剂是亲水性化学药剂，能够阻止备氢氟酸溶解后的一些离子再度产生的胶状物沉淀，同
27、时也能够把酸液溶解不掉的粘土和淤泥等杂质颗粒形成的絮凝团破坏掉，使造纸可以呈悬浮状，易于随残酸排出。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）现场施工工艺 注水井停注后，下入酸化管柱，酸化时先用热活性水洗井至人工井底，然后用酸化车，在一定的压力和排量下用清水替挤，将酸液正挤入地层，待关井反应1h以后，即使地用高压压风机反举排残酸和酸反应物，在恢复液面810h后，再进行第二次气举排酸。一般情况下气举23次方可完成。,第二节 注水井增注工艺技术,（3）现场应用效果 为了使差油层尽早投入注水开发，对排液转注井曾大量采用了强排酸措施，仅1991年至1993年共施工800多口井，其中1993年为569口，占当
28、年转注井数的65.1，平均单井排液时间减少100d，有效地缩短了排液周期。注水井注水后采用强排酸酸化增注效果明显。经21口注水井统计，平均单井日注水量由19m3增加到108m3，其中高10122井，措施前12.5MPa下不吸水，强排酸后在相同压力下日注水量达187m3。,第二节 注水井增注工艺技术,3.胶束酸增注 在土酸中加入胶束剂后，形成胶束酸，它兼有酸液和胶束的特性，是一种新型的酸化工艺，主要应用于过渡带的水井。（1）作用原理 胶束酸是用BDC101胶束剂取代常规土酸中的ABC表面活性剂而配制的一种酸液，BDC101胶束剂是一种高效表面活性剂的复合物，当其溶于水基酸液中时，其分子首先浓集在
29、水基液表面，形成酸液与空气界面上的吸附层，亲水基一端向酸液，亲油基一端向空气。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）胶束酸的主要特点 1）能同时解除无机固体和有机物堵塞；2）酸与地层水或原油相遇不产生乳化或沉淀；3）有较低的界面张力；4）具有悬浮小颗粒的能力；5）胶束剂具有较强的洗油能力。（3）现场应用效果 据14口井胶束酸酸化效果统计，有效成功率100%。初期单井平均日增注55m3，有效期14mon。,第二节 注水井增注工艺技术,4.注水井两级酸增注 注水井的两级酸增注工艺是相对于挤单一土酸而言的，主要适用于渗透率较高的注水井的后期堵塞。（1）作用原理 由于在注入水矿化度较高的水井上进行常规土
30、酸酸化时，土酸会与大量的钙、镁离子相接触，产生CaF2或MgF2二次沉淀，使酸化效果越来越差。因此，在土酸酸化之前，向地层注入HCl，清除油管壁铁锈水垢后，再酸化地层。这样既可把地层水驱走，避免HF和地层水接触形成沉淀，造成二次污染，还可使岩石中的粘土、长石等充分溶蚀，提高酸化效果。（2）现场应用效果 统计采用两级酸化工艺措施的41口井，初期单井平均日增注66.4m3，有效期约13mon，起到了较好的增注作用。,第二节 注水井增注工艺技术,5.缓速酸增注（1）作用原理 缓速酸是用MP多功能添加剂取代土酸中的ABC表面活性剂和冰醋酸配制而成的酸液。这种添加剂作为缓速剂能够降低酸液表、界面张力，提
31、高酸液穿透能力，并且与酸液及地层的配伍性好，能抑制酸渣的凝结，使形成的微粒残渣溶解分散不产生沉淀。加入MP多功能添加剂后，随着酸液的推进，虽然盐酸与地层岩石的反应速度受到了抑制，但是氢离子的消耗仍然是较快的，冰醋酸是一种有机弱酸，当盐酸的活性耗尽后，这时冰醋酸会进一步电离出氢离子，延长酸液与岩石的反应时间，提高酸液的有效处理半径。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）土酸与缓速酸表面张力和界面张力对比 与土酸相比，缓速酸具有较低的表面张力和界面张力，因此可减少毛细管力和贾敏效应造成的阻力，同时亦可减轻油水在油层中的乳化，（3）现场应用效果 统计应用缓速酸增注措施的20口井，工艺成功率100，初期
32、单井平均日增注达77.1m3，有效期平均达7mon。,第二节 注水井增注工艺技术,三、波动增注工艺技术1.超声波采油技术（1）超声波对地层作用的基本原理 1）解除地层堵塞；2）使油层产生微裂缝；3）提高油层的渗透率；4）降低流体的粘度：解聚降粘；热降粘,第二节 注水井增注工艺技术,2.水力振荡解堵采油技术（1）水力波在油层内的作用原理 水力波是一种脉冲波，可在流体内建立起振动场，以强烈的交变压力作用于油层，在油层内产生周期性的张应力和压应力，对岩石孔隙介质产生剪切作用，使岩石孔隙表面的粘土胶结物被振动脱落，解除孔喉堵塞。对于堵塞于近井地层孔道中的机械杂质，在脉冲振荡波的作用下，杂质与孔道壁间的
33、结合力将在疲劳应力下遭受破坏，使其振动脱落，并在洗井过程中受到上浮流体的悬浮力，而被排出井筒，达到解除地层杂质堵塞的目的。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）技术特点 1）现场施工所用设备简单，施工方便，易于推广。施工人员不接触毒品，易燃、易爆品，工作安全。2）有效率高，适用性强，尤其是在不能上常规措施的井或上常规措施无效的井上应用，对提高产能及降低油井含水等有特殊作用。3）费用低廉、增产幅度较大，经济效益好。,第二节 注水井增注工艺技术,3.低频振动处理油层工艺 低频振动处理油层工艺就是利用弹性振动能量作用于油层，增加油的相渗透率及毛管渗流和重力渗流速度，促使石油中的原始溶解气及吸附在地层中
34、的天然气进步分离，达到提高采收率的目的。（1）低频波对油层的作用原理 1）低频波动场提高低渗透油层的渗透率 2）低频波动场提高水淹层采收率,第二节 注水井增注工艺技术,（2）技术特点 低频振动处理油层技术与其它油层增产措施相比，具有较多的优越性。1）低频振动处理油层时，油相渗透率增加值比水相渗透率增加值高，使油水界面张力降低，从而可提高水驱油毛管驱速度和油层原油采收率。2）从生态角度来讲，振动处理油层是最清洁的技术，并可与传统的提高石油产量方法相结合，是一种节能型技术。用该技术处理油层可采出低渗透层和水淹层内4060的剩余油。3）该方法能耗低，每增产1t原油增加的耗电量不超过500Wh。4）一
35、点振动可大面积处理油层，波及半径不小于1km，使较多油井受效，一次处理的有效期为六个月到一年。5）对油层不造成伤害和破坏。6）设备简单，操作方便，便于推广。,第二节 注水井增注工艺技术,4.井下低频电脉冲采油技术（1）低频电脉冲对地层的热生作用 在井下放电过程中，电爆炸会在两极间形成一个等离子区，产生冲击波并释放出大量的热，因此地层同时受到高温和连续强脉冲的共同作用。当冲击波以10-6s的持续时间通过处理场时，在岩石中形成受力状态复杂的微裂缝网，这是由于当一系列脉冲作用于岩石时，在弹性变形或塑性变形的初始阶段岩石的极限强度增大，而在结构破坏阶段产生破坏应力，在岩石中形成裂缝。在周期性强脉冲放电
36、的不断作用下，还可将井筒内、射孔孔眼中及地层内的无机沉淀物、胶质及机械杂质堵塞物破坏、振落和移动，当等离子区达到最大时，空化作用不断产生。空化现象是低频电脉冲处理油层技术的重要作用之一，由于空化作用产生的二次压力波的辐射作用，使地层内的压力高于井筒内的压力，形成较大压力梯度，迫使近井区域内被冲散的污染物质反吐到井筒内，从而可解除近井区域的地层污染，改善近井地层的渗透率。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）技术特点 1）井下放电强声场采油机理主要在于能解除近井地带的污染，造成微裂缝，改善其渗流特性，使原油储集层与井筒的通透性强。2）现场施工工艺简单，并可与常规修井相结合。修井时，起完井下管柱后，
37、借助修井架或在吊车配合下完成放电作业。3）该技术一次投资少，能耗只有1000W，十分经济。,第二节 注水井增注工艺技术,四、磁增注工艺技术 磁增注技术于1984年由萨中油田开始研究和试验，1986年在全油田推广应用，为油田开发起到了积极的作用，也取得了良好的经济效益。1.磁处理装置的设计与检测（1）磁性材料 油田开发中，用于注水井增注的磁化装置建立其内部的恒定磁场可有两种途径，一种是用电磁铁，另一种是用永磁体。在油田注水井增注上，磁化处理装置都采用稀土永磁材料。目前永磁材料主要有三大类：一是铝镍钴；二是铁氧体永磁；笫三类是稀土永磁。,第二节 注水井增注工艺技术,2.油田注入水的磁化效应（1）磁
38、场对水表面张力的影响（2）磁场对水中腐生菌繁殖的抑制（3）磁场使水中的悬浮物粒径变小（4）磁场处理水对盐分的溶解增加（5）磁场处理水的各种离子变化（6）磁处理水抑制粘土矿物膨胀作用,第二节 注水井增注工艺技术,3.磁增注器的安装（1）磁增注器的安装方式 1）内磁式永磁增注器的安装有三种形式。井下安装。是在井口管线上安装。在井口管线上把卡箍卸下，把增注器塞进管线内即可。2）外磁式安装有两种形式。常用的可塞外磁式。是外卡式。,第二节 注水井增注工艺技术,（2）增注器的选择 1）内径的选择。油田水井差异大，日注水量从几立方米到几百立方米。经萨中、杏北、葡萄花三个油田的100多口井对比，注水流速过低或
39、过高，磁处理效果都不理想，最佳的磁处理效果流速在0.21.8m/s，所以根据注水井的日注水量选择增注器内径的大小控制流速，一般日注量低的井选用安装简便的可塞式磁增注器。2）磁程的选择。为了保证磁增注效果，应在大注水量的井上安装增注器时采用并联和串联方式，并联使注入水分流，串联使磁程加大。3）磁场强度的选择。油田注入水分污水和水源水，注水井有老井和新投注井，一般在安装增注器时对老井和污水回注井选择场强较高一点。污水矿化度高，为达到好的增注效果选择合适的增注器是必要的。,第二节 注水井增注工艺技术,（3）增注井的选择 增注井的选择做到三选三不选。三选是选择完不成配注方案井；选择刚采取过压裂、酸化等
40、增注措施过后的井，以此延长和保持措施效果；选择注水压力在破裂压力点以上注水的注水井，以此降低注水压力。三不选是注不进水的井不选，待采取压裂、酸化后再装；控制注水井不选；实验井不选，以免和其它技术发生冲突。,第二节 注水井增注工艺技术,4.磁增注现场应用效果 1986年初，磁增注技术的研究由室内走向现场，各油田均开辟了磁增注技术应用试验区和试验点。经过三年的试验，结果是肯定的。油田注入水经过一定强度的磁场处理后有明显的增注作用，大部分注水井指示曲线反映出启动压力降低，吸水指数增大。到目前全油田有24以上的注水井安装了永磁增注器，有效率达70，增注率15以上，取得了良好的经济效益。,第三节 注水井
41、化学调剖工艺技术,工艺原理 化学调剖技术是利用非均质油层间的吸水启动压力不同，在较低注入压力下，注入化学调剖剂，使之优先进入并封堵启动压力较低的高吸水层或部位的炮眼和井筒附近油层孔隙，从而降低高吸水层和部位的吸水能力，提高全井的吸水启动压力，达到使低渗透低吸水层增加注水的目的。,第四节 卧式潜油电泵注水,大庆油田注水系统采用的是离心泵和柱塞泵，由注水站负担大面积的区域注水工作，注水泵站注水压力一般控制在1316MPa，在这一压力下，渗透率高的油层可以满足注水要求，甚至超注，而对渗透率低的油层，效果不明显，甚至注不进水，不能满足低渗透率和特低渗透率油层增压注水的需要。因此，需要对原有的注水站进行
42、技术改造。此外，新投入开发的低渗透率和特低渗透率油田，地处比较分散，油层注不进水。为了使这部分油田的低渗透率和特低渗透率油层注进水、注好水。本着“少投入，多产油，降低成本，经济开发”的原则，借鉴国内外低渗透油田开发经验和技术，研制出了常压下（来水压力1MPa以下）和高压下（来水压力12MPa以上）两种注水方式，三种结构的注水电泵。,第四节 卧式潜油电泵注水,经过现场试验和推广应用表明，采用潜油电泵注水，在不需单独建站的条件下，可实现一泵一井和一泵多井注水要求，充分体现了潜油电泵排量大，注水压力高，安装简单，管理方便等特点，能满足油田生产和注水工艺的要求，工作稳定可靠，成本低，经济效益好。潜油电
43、泵由地下到地面使用，由井下自由垂直状态改为地面水平工作，改变了原有的工作状态。潜油电泵地面工作与井下所受到的温度、压力状况也完全不同，因此，在技术上需要解决常压和高压注水过程中电泵的密封、水平对中、防振动及同轴度处理等一系列技术关键。,第四节 卧式潜油电泵注水,一、电泵地面水平注水的工作原理 潜油电泵用于地面注水工程由控制柜、电机、密封段、潜油泵、电机底座、泵支承、混凝土基础，地面管线等八部分组成，见图4-21。采用地面电机，来水入口与密封段连通，潜油泵水平放置，电机通过密封段带动潜油泵转动，由潜油泵各级增压来满足注水井配注的要求，由出口闸门控制调节一定的排量和注水压力。,图4-21 水平泵地
44、面注水示意图,第四节 卧式潜油电泵注水,二、电泵水平注水需要解决的技术关键 潜油电泵由井下的自由垂直状态改为地面水平工作，改变原有的工作状态，存在着密封、水平、振动、轴向力处理，同轴度等一系列问题，同时由于潜油电泵地面工作与井下所受到的温度、压力状况完全不同，因此，需要解决以下几方面的技术关键：1.电泵水平注水的密封 潜油电泵在井下工作密封部分主要是通过保护器以防止井液进入潜油电机，造成机组损坏。保护器中的机械密封处于油浸状态，保护器内外的压力是平衡的。潜油电泵用于地面注水，采用地面普通电机来代替潜油电机以缩短整个系统长度。井下电机保护器的密封形式已经不适应地面情况，必须重新设计密封段，以满足
45、注水工艺的要求。,第四节 卧式潜油电泵注水,2.密封部分自重处理 高压注水泵的密封部分，都有由于自重造成密封轴弯曲现象，针对这种现象，设计了密封联接体与泵端轴套之间的自润滑滑动轴承（钢背复合轴承）。密封腔轴通过滑动轴承对密封体起到支撑作用，从而避免了密封装置由于自重原因产生的弯曲变形现象，保证了密封部分长期平稳工作。,第四节 卧式潜油电泵注水,3.电泵水平注水轴向力的处理 潜油电泵在井下工作时，泵的轴向力最终传向保护器上推轴承，而其在地面工作时，地面电机不能承受轴向力，因会造成电机负载过大，影响电机的使用寿命。高压注水电泵，常压注水电泵均在密封前端装有向心推力球轴承，来承受一定的轴向力和较小的
46、径向力，防止由于轴向力的作用给电机带来损害。,第四节 卧式潜油电泵注水,4.电泵水平注水的水平调节、振动和同轴度处理（1）电泵注水的水平调节 潜油电泵在地面注水时呈水平位置，改变了泵的垂直运行状态。由于泵体较长，如果泵体安装精度不够，水平差距较大，就会增大导轮与导壳，导壳与泵壳之间摩擦力，缩短泵的使用寿命，影响泵效，给电机增加额外负载。为了克服由于电泵水平放置产生的弯曲现象，设计了可调节的泵支座，有效合理间距的多支承结构，保证泵水平状态下平稳工作。,第四节 卧式潜油电泵注水,（2）电泵注水振动处理 地面电机的转速一般都在29003000r/min，在这种高速旋转的带动下，会使密封段、泵体、电机
47、产生剧烈的振动，强烈的振动会影响整个系统的水平状态。采用混凝土基础，将电机、密封段、泵支承紧固在基础上，并在密封段、泵体上设有卡瓦加以固定，控制了整个系统的振动，保证注水泵平稳的工作。,第四节 卧式潜油电泵注水,（3）电泵注水的同轴度处理 由于电机与密封段采用背轮连接，密封段与泵之间采用花键套连接，这样就存在系统同轴度问题。如果电机、密封段、泵的同轴度偏差过大，会造成轴与轴套之间磨擦过大，至使轴承发热，温度升得过高。为此，在电机与密封段之间采用弹性连接，在密封段与泵之间采用止口连接。安装投产时，以电机轴为起点，用百分表（精度0.001mm）来找电机与密封之间的同轴度，保证其轴向上不差0.06m
48、m，径向上不差0.08mm。同时用地面测绘仪来找正系统的同轴度。5.潜油电泵地面注水的冬季保温 为了保证电泵在冬季实现野外注水，在泵体、密封段的表面敷设保温层或可发热装置，使介质水不结冰，防止了阻塞叶导轮影响注水。,第四节 卧式潜油电泵注水,三、潜油电泵注水系统设计 应用潜油电泵水平注水要达到的目标，就是要使整个潜油电泵水平注水系统达到优化设计，使其平稳、合理、高效地运行。1.系统设计的原则 1）泵的排量、压头要与注水井所需的注水量和压头相匹配；2）电机的功率要与在排量、压头下的泵轴功率相匹配；3）注水系统的流程设计要满足泵正常工作及维护时的要求。,第四节 卧式潜油电泵注水,2.潜油电泵和电机
49、的选择（1）泵的选择 潜油电泵是由多级离心泵组成，不同型号的离心泵，具有不同的排量和压头，因此，可以根据所需注水量来选择合适型号的潜油泵，然后再根据注入压力和泵的单级离心泵的压头来确定注水泵所需总的级数。式中 n注水泵所需总的级数；H泵注水压头，m；h单级离心泵的压头，m/级。,第四节 卧式潜油电泵注水,（2）电机的选择 泵的型号、排量、压头及泵效确定后，就可用下面公式计算泵的轴功率。式中 N轴泵的轴功率，kW；Q泵排量，m3/d；H泵注水压头，m；液体重度，kg/m3；泵泵效，。,第四节 卧式潜油电泵注水,泵的轴功率确定后，可以通过计算密封装置所消耗的功率计算出电机的功率。式中 N电机电机功
50、率，kW；N轴泵轴功率，kW；N密密封装置消耗的功率，kW。,第四节 卧式潜油电泵注水,3.注水流程设计 根据工艺特点，为延长注水泵使用寿命，在泵入口处置精细过滤装置、磁防垢器，以防止注入水中的脏物、杂质导致叶轮结垢过多，同时防止这些物质进入油层导致油层堵塞。在泵出口处又设有回流系统，排污闸门，可以在不停泵的情况下维修注水流程。此外，为了防止由于突然断电或由于欠载造成的停泵时，导致地层水回流现象发生，在泵出口处装有单流阀等，见图4-24。同时为了便于维修时拆卸方便，在泵吸入口处安装了法兰，在泵出口处安装了卡箍。,第四节 卧式潜油电泵注水,第四节 卧式潜油电泵注水,四、电泵地面水平注水室内试验
