注水工培训)

注水工（初级）培训第一部分基础知识第二部分油田注水技术第一章石油石油是一种以液体形式存在于地下岩石空隙中的可燃性有机矿物。从直观上看，它表现为比水稠但比水轻的油脂状液体，多呈褐黑色；化学上是以碳氢化合物为主体的复杂的混合物。一、石油的物理性质1、颜色石油的颜色变化范围比较大，一般呈棕黑色，黑褐色、黑绿色等，也有无色透明的。石油的颜色，往往取决于石油中的胶质、沥青质的含量。2、密度单位体积原油的质量称为原油的密度，其单位是：kg/m³（g/cm³），一般在0.75~1.0g/cm³。密度的大小是衡量石油质量好坏的标准之一。一般来说，密度越小、油质好；密度大、油质差。通常把密度小于0.9g/cm³的石油称为轻质油，大于0.9g/cm³的石油称为重质油。3、粘度粘度是指液体本事发生相对位移时所受的摩擦力和阻力，单位是毫帕秒（mPa·s）。影响因素有很多，如原油的物性、温度、压力、含气量。大于50mPa·s，20℃时相对密度大于0.920时叫稠油。二、石油的组成1、化学性质石油是碳氢化合物，碳含量为80%~90%，氢约为10%~14%，碳氢比在5.9~8.5之间。其他元素如氧、硫、氮等约占1%~3%左右，这些元素对石油性质的影响很大。2、石油的组分（1）油质：是石油中所含有的一种深色的、几乎全部由碳氢化合物所组成的混合性液体，油质是组成石油的重要组分。油质含量高，颜色较浅；反之质量较差。（2）胶质：胶质是粘性的或玻璃质的半固体或固体物质，多为环烷族烃和芳香族烃组成。（3）沥青质：沥青质为暗褐色的脆性固体物质。沥青质的组成元素与胶质相同。只是碳氢化合物减少了，而氧、硫、氮的化合物增多了。沥青质和胶质含量高时，石油的质量就比较差。（4）炭质炭质是一种非碳氢化合物的物质，不溶于中性有机溶剂。炭质是黑色固体物质，石油中一般不含或极少含少量炭质。第二章油层物理性质第一节岩石的孔隙度从地层取出的岩心中存在着肉眼难以看到的小孔，我们称这些小孔为岩石的孔隙，石油就储集在这些孔隙中，岩石所具体的这种特性，叫孔隙性。孔隙度是指岩石的孔隙体积与岩石的总体积之比。孔隙度又可分为绝对孔隙度和有效孔隙度。第二节岩石的渗透率岩石允许液体通过的性质，称为岩石的渗透性。一般说来，岩石的渗透性高，油井的产量就高；渗透性低，油井的产量就低。岩石渗透性的大小用渗透率K来表示，渗透率是在一定压差下，液体通过岩石的能力。第二部分油田注水技术第一章注水开发一、注水时机1、早期注水开采初期即注水，以保持地层压力处于饱和压力以上。优点：能量足，产量高，不出气。调整余地大。缺点：初期投资大，风险大，投资回收的时间比较长。适用油藏：地饱压差小，粘度大，要求高速开发的油藏。2、中期注水初期采用天然能量，在地层压力降低到稍低于饱和压力以后注水。优点：既能利用天然能量，又能保证水驱的开发效果，投资回收也较早。缺点：界限不好把握。适用油藏：地饱压差大，油层物性好，溶解气油比比较高。3、晚期注水开发后期，利用天然能量以后注水，即在弹性—溶解气驱以后水驱。优点：初期投资小，天然能量利用的比较充分。缺点：地层原油脱气以后，粘度升高，降低了水驱开发的效果。适用油藏：天然能量比较好，溶解气油比高，油藏比较小，注水受到限制。二、注水方式注水方式，就是油水井在油藏中所处的部位和它们之间的排列关系。目前国内外应用的注水方式或注采系统，主要有边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水四种方式。（1）边缘注水按注水井分布位置可分为：边外注水、边缘注水、边内注水（切割、面积）（2）切割注水切割注水方式就是利用注水井排将油藏切割成为若干区块，每个区块可以看成是一个独立的开发单元，分区进行开发和调整，这种布井形式称为切割注水或行列切割注水。奇数井数，一般为3-5排（3）面积注水面积注水是指将注水井和油井按一定的几何形状和密度均匀地布置在整个开发区上进行注水和采油的系统。适用的油层条件：油层分布不规则，延伸性差；油层渗透性差，流动系数低；油田面积大，但构造不完整，断层分布复杂；面积注水方式亦适用于油田后期强化开采。对于油层具备切割注水或其他注水方式，但要求达到更高的采油速度时，也可以考虑采用面积注水方式。a.直线排状：b.五点井网：c.反九点井网：角井边井d.正九点井网：e.反方七点（歪四点）面积注水的优点：（1）所有的油水井都处于一线直接受效，注水见效快；（2）所有的油水井都是多向受效，采油速度比较高。第二节油田注水开发效果指标的计算1、井网密度油田（或区块）单位面积已投入开发的总井数即为井网密度。f=n/Ao2、注采井数比水驱开发油田（或区块）注水井总数与采油井总数之比。3、水驱控制程度现有井网条件下，开发单元内与注水井连通的采油井射开有效厚度与总有效厚度之比。4、注水强度注水井单位厚度油层的日注水量。5、吸水指数吸水指数是指注水井单位注水压差的日注水量。Iw=qw/（pws-pe）单位厚度吸水指数是指单位有效厚度注水压差的日注水量。Iw=qw/（pws-pe）*he6、注采比开发单元注入水的体积与采出液的地下体积之比。7、地下亏空油田（或区块）累积采出地下体积与累积注水地下体积之比。8、采油速度油田（或区块）年采油量占已动用地质储量的百分数。9、水驱指数油田（或区块）注入地下存水量与累积产油量地下体积之比。第二章注水水质第一节注水水质标准制定原则一、注水过程中油层伤害的因素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、NaSO4、NaHCO3三种。2）注入水与储层的不配伍可能引起的伤害。A、矿化度敏感引起地层中水敏性物质的膨胀、分散和运移。B、pH值变化引起的微粒和沉淀。C、注入条件变化引起的对地层的损害。3、不科学的水质处理及注水工艺。二、水质的基本要求1）水质稳定，与油层水配伍性好，不产生沉淀。2）水注入油层后，不使黏土矿物产生水化膨胀或悬浊。3）水中不应携带可见悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道。4）对注水设备及管线腐蚀性小。5）当采用多种水源进行混合注水时，应首先进行室内实验，证实水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。6）评价注水水源、确定注水水质应按《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》（SY/T5329—94）标准执行。第二节水处理用化学药剂一、混凝剂混凝剂是消除和减弱胶体颗粒的稳定性，使水中胶体微粒结成密、韧、大颗粒，从而促进颗粒尽快下沉药剂。二、助凝剂在混凝过程中充当絮凝的骨架，协助混凝剂加速混凝过程，改善混凝条件，而本身不起混凝作用的药剂。三、阻垢剂能抑制或防止水垢形成的化学药剂的统称。四、除垢剂能将已形成的水垢溶解掉的化学药剂。五、缓蚀剂凡添加到腐蚀介质中能够有效阻止或降低金属腐蚀速度的一类物质。六、杀菌剂杀菌剂：用于杀死细菌的化学药剂。抑菌剂：阻止或抑制细菌生长的化学药剂。灭生剂：能够杀死包括细菌在内的一切生命的化学药剂。抑生剂：阻止或抑制包括细菌在内的一切生命的化学药剂。七、除氧剂用药剂与水中氧反应的方法来除去溶解氧。八、表面活性剂概念凡是在低浓度下吸附于体系的两相表面上，改变界面性质，显著降低表面张力，并通过改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化和破乳、起泡与消泡，以及在较高浓度下产生增溶的物质。第三章供水与水质处理第一节水源一、水源类型目前作为注水用的水源主要有下述几种：地面水源地下水源油层采出水工业废水等可利用的水二、选择水源原则1）有充足的水量2）良好的水质，水处理工艺简单3）含油污水优先，以减少环境污染。4）考虑水的二次利用。第二节水处理工艺一、地下浅层水的处理地下浅层水，经水文地质勘探，井队钻探而获得，比较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤，比较干净，水质指标基本都能够达到要求，个别含铁超标。一般在除铁的锰砂过滤器后加一级石英砂过滤器。二、地面水处理工艺地面水指江河、湖泊、水库内的水，常常含有少量的机械杂质、细菌等，需要沉淀、过滤与杀菌等。三、含油污水水处理工艺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。含油污水回注即可防止污染、保护环境，又可充分利用油、水资源。含油污水的处理主要目的是除去水中的油及大量悬浮物质，使之达到注水或外排的标准。第四章注水地面系统油田注水工程设计规模，应根据批准的“油田开发方案”和“总体规划”的要求进行设计。可一次或分期进行建设。注水站的建设规划应适应5~10年的需要。第一节污水处理站油田的污水包括采出含油污水和地表污水。由于油田生产需要大量的水，并对所有水水质提出各种指标要求，以保证油田生产用水安全和有效，所有不论是含油污水还是地面污水，其处理的目的都是为了解决3个问题一是避免污染和堵塞油层，提高水驱油效率；二是防止或缓解井筒和地面管网、设备的结垢和腐蚀；三是水资源的有效利用及减少对环境的污染。第二节注水站注水站的主要作用是将来水升压，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。一般每座注水站设置不少于2座储水罐，其容量应按最大用水量的4~6小时设计。注水管理目的：是每口注水井都能连续均衡地完成单井配注计划规定的注水量，不能少注，也不能多注，更不能无故停注；同时要使注水成本最低。要求：必须是使整个注水系统稳定运行，做好注水动态分析，提高注水系统的运行效率，降低每立方米注水量的耗电量。注水泵压的管理统一封闭的高压水流管网系统，稳定运行是关键。上下波动不能超过0·2MPa。做好几方面的工作：1、注水站要连续记录注水泵出口压力2、注水站要精心管理好设备3、注水操作要做到平稳、协同4、压力表要定期检查第三节配水间1、主要作用配水间是用来调节、控制和计量注水量的操作间。2、工艺流程一般采用多井配水间。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。第四节注水泵机组目前注水泵机组主要有三种类型，即电动离心泵机组、电动柱塞泵机组和燃气轮机驱动的高速离心泵机组。这三种注水泵机组各有利弊，因而，必须根据各油田的情况确定。1、电动离心泵机组优缺点效率较高、排量大、运行平稳、操作简便、维修工作量小，价格便宜，相对排量来说占用空间小，只需小的净正吸入压力，流量可相当于压头的改变自动调整，磨损小。但当注水量小、扬程较高时，效率较低。适合注水量大的油田注水。2、电动柱塞泵机组优缺点效率高，排量小到中等，在给定转速下排量不变。但质量大，实体尺寸大，吸入和排出管线中产生脉冲式振动，要求高的净吸入压力，易受磨损，维修工作量大、周期短。适合注水量小、注入压力高的油田注水，特别适合小断块油田的注水。3、燃气轮机驱动的高速离心泵机组优缺点排量大，扬程高，效率高，热能利用率高。但技术要求高，操作维修复杂。一般情况下，我国油田注水泵工作压力在16MPa，单泵排量在50-400m³/h，选用多级离心泵，单泵排量在50m³/h以下时，可选用柱塞往复泵。4、柱塞泵工作原理柱塞泵是往复泵的一种，属于体积泵，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。第五节注水井工艺流程一、注水井井口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、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。二、注水井内工艺流程1、笼统注水2、分层注水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。丝堵油管套管井口采油树动力水油层油层丝堵油管套管井口采油树动力水油层油层第五章注水生产技术管理第一节油田注水工艺技术指标计算方法1、注水任务完成率计算公