油田注水工艺技术精心整理版.docx
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油田注水工艺技术精心整理版
油田注水工艺技术
注水是提高油田开发水平，保持油藏能量的主要手段，是保持油田稳产的主要措施。
本部分收集汇编了注水名词、分层配注、分层测试、注水水质、注水井洗井、水质化验、计量仪表及注水井管理等七方面内容。
通过本部分的学习，可使采油工了解注水的目的及作用，掌握注水的全过程，懂得注水工艺和有关注水设备的性能，学会日常生产操作以及常见事故的预防、判断和处理，并能充分利用注采关系，进行油水井动态分析，提高幽静挖潜措施。
一、注水井名词
1什么是注水井？
答：
用来向油层内注水的井叫注水井。
2什么是水源？
答：
在注水过程中，要用大量的水。
因此，常用河水、湖水、海水、地下水及含油污水作为注入水的来源，简称水源。
3什么是水的净化？
答：
将地面水或地层水在注入油层以前，必须进行处理，使其符合注入水标准，这种处理水的措施叫水的净化。
4什么是注水站？
答：
为了将水源的水或经过水质处理后的水加压外输，以满足注水的压力要求，必须有一套设备，安装这些设备的地方叫注水站。
5什么是配水间？
答：
控制和调节各注水井注水量的操作间叫配水间。
配水间分为多井配水间和单井配水间。
多井配水间可控制和调节两口井以上的注水量；单井配水间只控制和调节一口井的注水量。
6配水间的设备主要有哪些？
答：
分水器、流量计及辅助设备。
7分水器有哪几部分组成？
答：
由总闸门、汇集管、孔板法兰、上流阀门、下流阀门和泵压表组成。
8有一cyb-150型注水井口，150表示什么？
答：
表示井口的工作压力是15个兆帕。
Cyb-150井口的实验压力为工作压力的2倍即为30兆帕。
9什么是试注？
答：
新井投注或油井转注的实验与工程叫试注。
10什么是转注？
答:
注水井通过排液和洗井达到井筒清洁并水质合格时，开始转入注水叫转注。
11什么是正注？
答:
从油管往井内注水叫正注。
12什么叫反注？
答:
从套管往井内注水叫反注。
13什么叫合注？
答:
从油管和套管同时往井内注水叫合注。
14什么叫笼统注水？
答：
在注水井上不分层段，在相同的压力下的注水方式叫笼统注水。
15什么是分层注水？
答：
在注水井上对包不同性质的油层区别对待，应用封隔器、配水器为主组成的分层配水管柱，用不同压力定量注水的方式叫分层注水。
16什么是洗井？
答：
把注水井井底和井筒的腐蚀物、杂志等沉淀物冲洗出来，达到井底和井筒的清洁的一种措施叫洗井。
17什么是注水？
答：
利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力措施称为注水。
18油田为什么要注水？
答：
油田投入开发后，随着开采时间的增长，就要不断地消耗油层本身能量，油层压力就会不断下降，使地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会听喷停产，造成地下残留大量死油采补出来。
为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。
19什么是分层定量注水？
答:
配多层的注水井，按地质方案要求，分层注水量按配注量进行注水，叫分层定量注水。
20怎样定量注水？
答:
要调节好注水量，达到每口注水井配置要求，根据每天的配置量算出每小时的注水量。
如果用流量计计量，要算好流量计格数。
小时注水量=日配注量／24
流量计格数=小时注水量/档板常数
例如，某日配配量数为240立方米，20小时注水180立方米，要注水20立方米，需要补上。
那么4小时需注水量应该是240-180=60立方米，在求出每小时注水量=60/40=15立方米。
这时就要认真调节，保证达到配主要求。
21什么是启动压力？
答：
注水井开始吸收水的压力叫启动压力。
22怎样测定启动压力？
答：
一般都用降压法，当用流量计测定时，测出流量计指针落零的压力，当用水表测定时，测出水表指针不走时的压力。
23什么是静水柱压力？
答：
从井口到油层中部的水柱压力叫静水柱压力
静水柱压力=油层中部深度×水的中度/100
式中除以100变成标准计量单位兆帕。
在实践中要会计算静水柱压力。
例如，某井油层中部深度为1000米，用清水压井至井口，计算静水柱压力是多少兆帕？
根据上述公式：
静水柱压力=油层中部深度×水的重度/100=1000×1/100=109（兆帕）
24什么是注水压差？
答:
注水井注水时，井底压力与地层压力的差值叫注水压差。
注水压差=井口压力+静水柱压力-地层压力。
注水井井底压力称为注水压力。
它在数值上基于注水井井口压力再加上相当于井深的水柱压力。
表达式为：
井口压力+静水柱压力=井底压力。
注水井如果采用正注，井口压力为油压，如果采用反注，井口压力为套压。
注水井流压为注水时油层中部的井底压力。
在实践中上述几个压力的关系要搞清楚。
25什么是注水强度？
答：
注水井单位有效厚度油层的日注水强度叫注水强度。
单位：
立方米/（日·米）
注水强度=日注水量/有效厚度
因为注水量=3000÷30=100立方米
则注水强度=100/20=5（立方米/日·米）
注水强度=
注水强度的大小，直接影响油层压力和油井含水上什速度。
平时必须掌握而且会计算。
例如某井89年4月累计注水3000米3，油层有效厚度20米，计算注水强度时多少？
根据公式：
注水强度=
因为日注水量=3000÷30=100立方米
则注水强度=
=5（立方米/日·米）
26什么是吸水指数？
答：
注水井在单位注水压差下的日注水量叫吸水指数。
吸水指数=日注水量/注水井流压-注水井静压立方米/日·兆帕
吸水指数的大小反映油层吸水能力的强若弱，在注水井的管理中应用比较广泛，可根据吸水指数的变化，分析判断注水井的井下工作状况及油层的吸水情况。
因为正常注水时，不可能经常关井测注水井静压，可用测指示曲线的办法，求出的不同流压时的日注水量后，按下式计算出吸水指数。
吸水指数=两种工作制度下日注水量之差/两种工作制度下流压之差（立方米·兆帕）
根据上式，为了经常掌握注水井吸水能力的变化，可以通过注水井指示曲线求得。
即在全井指示曲线或分层指示曲线上任意取两点日注水量之差与相对应的注水压力之差之比，计算出吸水指数，如图5—2所示。
Ｋ吸=Q2-Q1/P2-P1
式中K吸—吸水指数
Q2、Q1—任意两点的注水量。
P2、P1-为Q2、Q1相对应的注水压力。
按上述公式，如果知道对应压力下的注水量就可以算出吸水指数。
例如，某井用降压法测得注水压力量就可以计算日注水量分别是60米3、45米3根据公式：
K吸=Q2-Q1/P2-P1=60-45/5-4=15（米3/日·兆帕）
为了及时掌握每天油层吸水能力的变化情况，可采用视吸水指数。
视吸水指数=注水井日注水量/注水井井口压力
笼流注水时，注水井的井口压力，油管注水时应取套压，套管注水时应取油压。
27什么是注水效率？
答:
注水系统中机、泵效率、管网效率和井筒效率的综合效率称为系统效率。
28怎样提高注水系统效率？
答:
注水系统效率是注水管理的一项重要技术经济指标。
提高注水系统效率的主要途径是机、泵选择的合理，不打回流，在满足注水量的前提下，尽可能的提高注水泵的效率，注水管网布局合理，减少截流，最大限度的降低管网丫头损失，降低嘴损和管损。
29什么是管损？
答：
注水时油管内的沿程压力损失。
管损可以通过管损曲线查出。
30什么是嘴损？
答:
注水时，通过水嘴的压力损失叫嘴损。
P嘴损=P泵-P配-P管损
例如，某注水井的配注压力是10兆帕，注水时的沿管径损失压力为0.2兆帕，注水泵压是12兆帕，根据公式，该井的水嘴损压是P嘴损=P泵-P配-P管损=12-10-0.2=1.8（兆帕）
31怎样计算注水系统（地面）效率？
答：
注水系统（地面）效率是指注水系统机、泵、管网的综合效率。
其公式为：
η系统=η机·η泵·η管网
式中
η系统—注水系统（地面）效率（%）；
η—点机效率。
由电机铭牌给定，一般为92-95%；
η泵—注水泵效率（%）。
一般测定离心泵泵效率的计算公式为：
η泵=N有/N轴·100%
其中N轴=
·I·U·COSΦ·η机
N有=Q·H·r/102
式中Q—泵排量（升/秒）
H—扬程（米）
r—介质的重量（与压力温度有关）
I—电流（安培）
U—电压（伏）
COSΦ—功率因数，视电机型号不同而不同，一般为0.685-0.90；
N有—有用功率（千瓦）；
N轴—泵轴功率（千瓦）；
η管网—系统管网效率。
系统管网效率，在数值上可简单按下式计算:
η管网=P注/P泵·100%
式中；
P注—注水井平均井口压力（兆帕）；
P泵—注水泵平均泵压（兆帕）。
32目前油田常用的计算注水泵效的方法是什么？
答：
常用的方法有:
温差法、流量法两种。
（1）温差法:
其计算公式（不考虑等熵温升）为；
η泵=△P/△P＋42.7△T×100%
式中：
η泵—离心泵泵效；
△P—离心泵出口与进口压力差（兆帕）；
△T—离心泵出口与进口温度差（℃）。
（2）温差法：
其计算公式（考虑等熵温升时）为；
η泵=△P/△P＋4.1868（△T-△T1）
式中:
△T1—等熵温升修正值，可查表求得。
（3）流量法：
其计算公式为：
η泵=N有效/N轴·100%
式中N有效—泵的有效功率（千瓦）；
N轴—泵的轴功率（千瓦）。
N=
·U·I·cosΦ·η电
式中:
N—泵轴功率（千瓦）；
U—电机线电压（千瓦）；
I—电机线电流（安）；
cosΦ—电机功率因数，一般为0.84-0.89；
η电—电机效率，一般为0.94-0.97.
N有效=Q·△P/1000
式中：
Q—泵排量（立方米/时）；
△P—泵出口与进口压差（兆帕）。
33什么是磁化注水技术？
答:
利用磁化增注器，对注入水进行磁化，提高注入水对注入层的渗透能力，达到增注的目的，称为磁化注入水。
所谓磁化增注器的材料是永久磁铁。
二、注水井分层配注
34什么是分层配注？
答：
在注水井下封隔器把油层分隔开几个注水层段。
下配水器、安装不同直径的水嘴的注水工艺叫分层配注。
35注水井为什么要分层配注？
答：
为了解决层间的矛盾，把注入水合理的分配到各层段，保持地层压力。
对渗透性好，吸水能力强的层控制注水；对渗透性差，吸水能力弱的层加强注水。
使高、中、低渗透性的地层都能发挥注水的作用，实现油田长期高产稳产，提高最终的采收率。
36注水井分层配注前要做好哪些工作？
答:
做好如下六项工作：
（1）探砂面、冲砂、探人工井底。
（2）查套管内径变化。
（3）查射孔质量。
（4）查管外串槽。
（5）查油层部位。
（6）侧吸水剖面。
37注水井分层配水的原则是什么？
答:
当油层无控制注水时，分层注入量为：
注水量=地层吸水指数×注水压差
注水压差=井口压力+静水柱压力-管损-嘴损-油层启动压力。
由上式可知，无论油层是控制注水还是不控制注水，井口压力、静水柱压力、油层启动压力都是不变的，区别在与配水压差比注水压差增加了嘴损压力，说明控制注水时，配水量是随着嘴损的变化而变化。
因此，当对某油层要控制注水量时，可选用所需直径的水嘴，在井下改变井底注水压力，实现分层配注。
38分层配水嘴选择原理是什么？
答:
利用配水嘴的节流作用，降低注水压力，从而达到控制高渗透层的目的。
因此可以利用通过配水嘴后需要降低的注水压力（即嘴损）来求得配水嘴的尺寸。
39分层配水嘴选择方法有几种？
答：
有嘴损曲线法、原理推算法，简易法三种。
下面举简易法常用调选水嘴直径的经验公式：
（1）空心配水器利用简易法计算水嘴直径的公式:
d调=d原
式中：
d调—需调换的水嘴直径；
d原—原水嘴直径；
Q配—配注量；
Q实—实注量；
（2）偏心配水器选配水嘴直径的经验公式；
d选=d用·b
式中：
d选—需要选择的水嘴直径；
d用—已用那的水嘴直径；
b—层段数值常数；
加强层b=1.1,均衡层b=1.0控制层b=0.9;
Q配—配注量；Q实—实注量。
40配水嘴起什么作用？
答：
配水嘴的作用是节流水压、控制水量、定量注水。
41什么是分层配水管柱?
答：
分层配水管柱式对水井分层定量配水，以保持油田注采平衡，提高油田开发效果的井下装置，由封隔器、配水器、循环凡尔等组成。
42目前注水管柱组合有几种？
答：
注水管柱组合主要有固定式、空心式、偏心式、合注式、混合式、笼统式等六种注水管柱。
43固定式注水管柱由哪些井下工具组成？
答：
由工作筒、745-4或745-5固定式配水器、457-8封隔器、测试球座（中间球座）、底部挡球短接（循环凡尔）等，连接油管组成，如图5—3所示。
图中，1为工作筒，2为745-4型配水器，3为457-8型封隔器，4为底部挡球短接。
44空心式柱水器由哪些井下工具组成？
答：
由空心器、457-8封隔器，底部循环凡尔等连接油管组成，如图5-4所示
图中，1为空心配水器、2为457-8型封隔器，3为底部档球短接。
45偏心式主水管由哪些井下工具组成？
答：
由偏心配水器、457-8封隔器、撞击筒、底部挡球短接等连接油管组成，如图5-5所示图中，1为偏心配水器，2为457-8型封隔器，3为撞击筒，4为底部挡球短接。
46合注式注水管柱由哪些并下工具组成？
答：
合注式注水管柱可以分别由固定式、偏心式或空心式配水器连接油管组成，其他工具与固定式、空心式、偏心式注水管柱井下工具相同，如图5-6所示。
图中，1为457-8型封隔器，2为偏心配水器，3为撞击筒，4为底部档球短接。
47混合式注水管柱由哪些井下工具组成？
答：
由工作筒，偏心配水器、457-8封隔器、测试定位短接、745-5配水器、撞击筒、底部挡球短接等连接油管组成，如图5-7所示。
图中，1为工作筒，2为偏心配水器、3为457-8型封隔器，4为测试定位短接，5为745-4型配水器，6为撞击筒，7为底部档球短接。
48笼统式注水管柱由哪些井下工具组成？
答：
笼统式注水管柱又称光油管柱水管柱。
因为不分层注水，故管柱只由油管组成，最底部一根油管焊有喇叭器，如图5-8所示。
图中，1为油管，2为喇叭口。
49注水井用的封隔器的作用是什么？
答：
水力压差式封隔器的作用是与各种配水器配套使用，用来分隔油层、实现分层配注、分层测试、分层作业和保护油层上部套管的作用。
50封隔器统一编号方法是什么？
答:
编号方法是用中文字（或拼音字母）和三个阿拉伯数字表示:
第一个中文字表示设计单位。
第一个数字表示结构形式，目前有八种形式，1表示支撑式；2表示卡瓦式；3表示皮碗计；4表示水力压差式；5表示水力密封式；6表示水力密封式；7表示水力压缩式；8表示水力机械式。
、
第二个数字表示封隔器适用的套管公称直径。
第三个数字表示封隔器的第几种形式的第几种结构。
横线后面的数字表示设计次数。
用于油井的封隔器叫油井封隔器，如庆851-3型封隔器；用水井的封隔器叫水井封隔器，如庆457-8型封隔器。
51.457-8封隔器的性能、规范、结构、原理是什么？
答：
457-8封隔器的性能是水力压差式封隔器，常与各种配水器配套使用，靠油套管间的水力压差，胀开胶皮筒，密封套环形空间，达到分隔油层的目的。
457-8封隔器的技术规范见表5-1
表5-1457－8型封隔器技术规范
型号
项目
457-8
工作压力（兆帕）
12.9
使用套管（毫米）
139～155
最大外径（毫米）
112
中心管内径（毫米）
62
总长（毫米）
935
总量（千克）
23.5
连接丝扣规范（毫米）
62平式油管套
胶筒外径（毫米）
110
胶筒扩张直径（毫米）
146～165
457-8型封隔器的结构如图5-9所示。
图中，1为上部接头，2为密封圈，3为胶皮筒座，4为胶皮筒，5为中心筒，6为下接头。
注水井正注水时，是经油管之封隔器中心管侧孔进入胶皮筒内腔，胶皮筒内压大于胶皮筒外压力0.5～0.7兆帕，胶皮筒扩张、密封油环形空间，通过配水器打开定压凡尔损失压力而产生压差。
52．755-1型可洗井封隔器的优越性是什么？
答：
755-1型封隔器的优越性事克服了水力差式封隔器由于停注（或洗井胶皮收缩）而寿命短的缺点。
755-1型封隔器是水力压缩式封隔器，无论停注或洗井胶皮筒，始终处于密封状态，不但使用寿命长，而且保证了分层注水。
53．755-1型可洗井封隔器的结构原理是什么？
答:
其结构和原理如下;
（1）755-1型封隔器由三部分构成：
①锚定结构:
在注水过程中，把内外中心管锁在一起，保证各种受力情况下都能正常工作。
②密封部分：
包括内外密封，内外中心管构成环形通道。
③座封锁紧：
活塞压缩胶筒后，使胶筒不能复位，处于密封状态。
（2）755-1封隔器工作原理：
封隔器下至预定深度后，座好井口井口高压水进入油管，一方面作用与洗井活塞上端面，使洗井活塞下行，关闭并密封洗井通道，同时使座封活塞上行，压缩胶筒，卡环进入销套卡，完成座封，使胶筒不能复位。
当需要洗井时，套压大于油压，并作用于洗井活塞下端面，洗井活塞上行，洗井通道启开，经内外中心管环形空间进入座封胶筒以下油套空间，再经底部环座进入油套返出地面，完成洗井要求。
54目前常用的配水器有几种？
答:
常用的配水器有两种：
（1）固定式配水器，如745-4与745-5型配水器。
（2）活动式配水器，如401型空心配水器，655型活动配水器和偏心配水器。
表5-2745-4配水器技术规范
型号
项目
745-4
工作压力（兆帕）
12.0
启动压力（兆帕）
0.5～0.7
最大工作压力（兆帕）
25～30
使用套管规范（毫米）
内径117以上
最大外径（毫米）
112
中心管内径（毫米）
60
装水嘴个数
2或4个
总长（毫米）
625
重量（千克）
18
连接丝扣（毫米）
62平式
弹
簧
规
范
直径（毫米）
12
外径（毫米）
99
内径（毫米）
75
圈数
8.5
长度（毫米）
190
55配水器的用途是什么？
答：
配水器的用途是用于注水分层测试，分层配水。
56745-4配水器的性能、规范、结构、原理是什么？
答：
745-4配水器上装有装水嘴位置，就有对高渗透层进行控制注水的性能。
技术规范见表5-2
745-4型固定配水器只间连接在管柱间，和水力压差式封隔器配套使用，最多可安装4个水嘴，一般都装两个水嘴，（另外两个水嘴堵住）。
中心管配水部分，固定在油管上，要调整水量，只有起出油管才能更换水嘴，所以称固定式配水器。
主要有调节按箍、弹簧调节环、中心管、出水尔凡组组成。
高压水，由配水器中心管进入水嘴，当油管压力大于管套压力0.5～0.7兆帕时，注入水推动定压凡尔，压缩弹簧，打开出水凡尔，使水进入油层。
5
57空心配水器性能、规范、结构、原理是什么？
答：
空心配水器由工作筒和活动芯子配套使用，换水嘴不用动管柱，直间捞出活动芯子即可，按内径大小可分为401、402、403、404四级。
所以在空心管柱中只能下四级空心配水器。
技术规范见表5-3.
空心配水器由工作筒和活动芯子配套使用，换水嘴不用动管柱，直接捞出活动芯子即可。
所以说空心配水器是活动式配水器，由工作筒、芯子、定压凡尔，弹簧等部件构成。
芯子坐入工作筒正当位置后，由盘根与工作密封段密封，油管注入水时经过水嘴，当配水器内外压差大于0.7～0.8兆帕时，凡尔打开，使水进入油套环形空间，注入油层。
停住时凡尔关闭，地层水不能倒流入油管。
表5-3空心配水器技术规范
类别
级别
工作筒尺寸（毫米）
芯子尺寸（毫米）
测试球杆直径（毫米）
外径
密封段内径
内径
密封段外径
401
73
-0.2
59
-0.25
49
+0.35
58
+0.25
50.8～52
402
73
-0.2
56
-0.25
44
+0.35
55
+0.25
47.5
403
73
-0.2
52
-0.25
39
+0.35
51
+0.25
42
404
73
-0.2
48
-0.25
32
+0.35
47
+0.25
35～38
58偏心配水器性能、规范、结构、原理是什么？
答：
偏心配水器管柱测试，调整方便，不动管柱更换井下水嘴，不受级别限制，可任意打捞其中一级堵塞器。
技术规范见表5-4
表5－4偏心配水器技术规范
工作筒
堵塞器
全长（毫米）
994
全长（毫米）
200
最大外径（毫米）
113
最大外径（毫米）
22
最小内径（毫米）
46
支撑座下外径（毫米）
20
试验压力（兆帕）
12
重量（千克）
35
重量（千克）
0.25
偏心配水器与475-8型水力压差式封隔器配套使用。
主要由两大部分组成，即堵塞器和工作筒组成。
陪睡嘴装在堵塞器上，可用特殊打捞器打捞任意一级更换水嘴。
工作筒除本体上开有水孔和中心孔外还有导向体，扶正体、限制环部分组成。
注水井正注水时，堵塞器靠支撑体座于工作体上，凸轮卡于偏孔部位。
堵塞器上下两组四道盘根封住偏孔出液孔，注入水经过沪网、水嘴、密封段出液槽、偏孔出液孔进入油套环形空间，注入目的层。
59偏心配水工具有哪些部件组成？
答：
整套偏心配水工具由工作筒、堵塞器、撞击筒、投捞器、测试密封段五个部分组成。
60偏心堵塞器有哪些部分组成？
答：
主要由打捞器、压盖、支撑座、凸轮、密封段、水嘴、漉网等部件组成。
61偏心工作筒由哪些部件组成？
答：
主要由扶正体、工作筒主体、导向体、导向体支架、上下接头、上下连接套等部件组成。
62投捞器由哪些部件组成？
答：
投捞器主要由主付投捞爪、投捞器主体、定向爪、定位滑块、底部防震接头、压送接头等部件组成。
三、注水井分层测试
63什么是分层测试？
答：
在分层注水井内，采用测试工具和流量计定期测试分层吸水量的方法叫分层测试。
64为什么要进行分层测试？
、
答：
为了了解油层或层段的吸水能力；鉴定分层配水方案的准确性，检查封隔器是否密封；配水器是否正常；检查井下作业施工质量等。
65目前注水井分层测试有哪些方法？
答：
按测试工具不同可分为两类;
（1）投球测试：
主要测试固定式配水管柱和空心式配水管柱。
（2）井下流量计测试;主要测试偏心式注水管柱。
另外，还有不用测试工具的直接测试方法，主要测试两段的油套的油套分注配水管柱。
66怎样进行投球测试？
答：
先用降压法测全井指示曲线，要根据不同注水井的启动压力和泵压高低，确定合适的最高注水压差的压力点，全井测五个压力点，力争各点均匀，且有一个压力点式正常注水时的压力点，每个点注水15分钟。
然后根据水量及相应的测试压力，画出全井指示曲线。
测试各层段的指示曲线要求同测全井指示曲线。
测各层段的指示曲线时，用加重杆将最下一级钢球下至球座，放大注水，待水量稳定后，同样测出4～5个与全井对应的压力点的注水量。
最下一级测完后将球起出，更换下属第二级钢球，在下至球座，按上述程序一直测完为止。
最后整理出各层段指示曲线。
67投球测试的原理是什么？
答：
投球测试采用水量“递减逆算法”求各个层段吸
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