分层注水工艺技术培训教材

分层注水技术一、分层注水工艺的发展过程随着地质研究的进步和开发水平的提高，对注水技术的要求也逐渐提高。为了满足油田开发的需要，注水技术的发展过程经历了一般注水、同心注水、偏心注水和综合注水四个阶段。开发初期，油田采用常规注入方式保持地层压力，油井具有较强的自注入能力。然而，由于多油层非均质性造成的层间、层内、平面三大矛盾，导致了主力油层“单层突破”和过早见水的现象。因此，油田提出了分层注水的技术要求。20世纪60年代初，经过1018次测试，大庆油田首次成功开发出475-8液压膨胀封隔器和745-4固定式分层配水器。随后，研究和完善了与固定分层配水技术相配套的不压井作业、窜槽检测、密封检测和分层测试技术。通过“101-444”分层配水战斗，形成了一套745-4固定分层注水配套技术。经过推广应用，缓解层间矛盾的效果十分显著。然而，在应用中很难分配水，必须经过操作和施工。因此，655同心移动式分层布水器研制成功。布水器可以通过投捞改变水嘴来调整井段注水量，但不能进行分层测试。20世纪70年代，油田开发规模不断扩大，注水井数量不断增加。与此同时，油田的含水率也逐年增加，难以满足水井配水的需要。为了简化分层配水过程，提高分层注水合格率，大庆油田于72年5月开发了665-2偏心分层注水技术。该技术不仅可以通过投捞来分配井段的注水量，而且可以很好地解决封隔器密封试验、压力和流量试验等过程，使注水井分层注水技术达到相对完善的程度。同时，封隔器也从液压膨胀型发展到液压压缩型，有效延长了配水管柱的使用寿命。偏心分层配水技术在大庆油田得到了广泛应用，并在油田开发中发挥了重要作用。20世纪80年代，油田进入中高含水期。由于长期注水，套损井数量逐年增加，周年油田形成了一套小直径分层注水技术。20世纪90年代，油田开发进入高含水期。为了满足油田细分注水的要求，对“两小一防细分注水技术”、“调测一体化细分注水技术”和“偏心一体化细分注水技术”进行了研究，将分层注水技术提高到一个新的水平。同时，化学调剖技术在注水井中的推广应用，为注水井的机械细分提供了强有力的辅助手段，尤其是为进一步解决小直径套管注水井分层注水问题提供了一种新的有效途径。为了保证分层注水的质量，开发和完善了注水井密封检测技术。目前，全油田有1万多口分层注水井，主要采用偏心注水技术。二、偏心分层注水技术偏心分层注水技术自20世纪70年代问世以来一直在使用，目前仍是大庆油田细分注水的主导技术。偏心分层注水常用管柱：(1)配水管柱，由475-8封隔器和665偏心配水器组成665型布水器与475-8封隔器配套成水分层配水是指使用封隔器在同一注水井中将多个油层分成几个层段。在加强中低渗透油层注水的同时，可以通过调节井下配水封隔器水嘴节流损失、减小注水压差、控制高渗透油层注水来调节不同渗透率油层的吸水差异。水的分配原理可以用以下公式表示：q匹配=kp匹配p匹配=p井口p水柱-p管道损坏-p喷嘴损坏-p启动其中：q带分层注入量，m3/dk地层吸水指数，m3/d.MPa井口注水压力，兆帕p水柱井筒静水柱压力，MPa油管损失注入水在油管中的流动阻力损失，MPap喷嘴损失配水塞喷嘴压力损失，MPa地层开始吸水时的井底压力，MPa。根据上述公式，当井口、水柱和启动压力不变时，Q匹配只与压力喷嘴损失有关。在使用中，流过配水塞的水喷嘴的水量遵循“固定水喷嘴的喷嘴损坏的流体动力学理论”，即固定水喷嘴前后的压差p(喷嘴损坏)与流过水喷嘴的流量q具有以下关系：其中：:流量系数:孔板面积mP:孔板前后压差MPa:流体密度kg/m因此，可以看出，分层注水井每层不同水量的分层注入是通过为每层选择不同直径的堵塞喷嘴来改变井底注水压力来完成的。选择水喷嘴的一般步骤如下：1.根据各注入分布层相对吸水剖面百分比和全井指示曲线，制作分层指示曲线。2.在分层指标曲线上找出各层段注水分配的注水压力。3.根据全井注入分配和油管长度计算油管损坏。4.确定井口注水压力。5.计算水喷嘴压力损失：喷嘴损失=井口压力-间隔注水压力-管道损失6.根据分层配注和喷嘴损失，在喷嘴损失与配注关系曲线上找出所需喷嘴直径。试配完成后，用流量计在设计注水压力下进行各层流量试验，即进行试配，检查试配是否合格。如果某段时间的注水量不合格，应重新调整水嘴。水喷嘴的调整应基于以下公式：其中，当使用增强层时，M层段性能常数为1.1；限制层为0.9。(2)可压缩洗井封隔器的注入管柱这种管柱与前一个例子的区别在于封隔器。可压缩洗井封隔器主要用于细分注水井实现反洗井，与配水器、洗井底阀和尾管(筛管)配合形成分层配水管柱，下入井内后由尾管支撑在人工井底。坐封封隔器时，向井口施加液压，液压推动活塞，将橡胶缸压向套管内壁，封隔油层。液压释放后，活塞仍会在夹紧弹簧的作用下保持自锁。反冲洗时，各级封隔器的滑套在冲洗压差的作用下打开，确保冲洗通道畅通。冲洗后，各级封隔器的滑套在注水压差的作用下关闭。举升管柱时，管柱被举升，封隔器橡胶筒受到举升力，与套管产生摩擦力，作用在解封销上。当遇到套管接箍时，摩擦力增大，剪断启封销，使加压橡胶筒恢复到原来的状态，达到启封的目的。(3)分层测试流程：分层配水管柱下入井内后，首先检查工作井直接密封检查是将压力表和测试塞通过电缆放入偏心布水器工作筒内，塞使压力表的压力传递孔直接对准油层，压力表将油层的压降信号传递到地面，观察封隔器的密封状态。如果封隔器是密封的，压力曲线是压降恢复曲线；如果没有密封，它的压力曲线是一条有一个开口、一个封闭和一个开口的凸形线。2)分层流量测试普通偏心布水器的测试原理：分层注入所用的仪器为106型浮子流量计(目前为电子流量计)，与其测试密封段结合使用。当测试密封部分位于工作缸中时，液体流过浮子和锥体之间的环形间隙，导致节流损失。浮子的顶部和底部有压力差。压差作用在浮子上，导致弹簧拉伸。当流速稳定时，作用在浮子上的液体力与弹簧的张力平衡，从而将浮子稳定在某个位置。当流速改变时，上述两个力在新的基础上平衡，浮子稳定在新的位置。通过记录浮子的位移，实现流量测量。3)偏心配水技术的缺点：拦截器掉落、堵塞，不能投掷或打捞，约占作业井的10%。流量测试采用减量法，导致测试数据误差较大。检测人员劳动强度大，检测调整周期长。封隔器间距大，不利于细分。三、分层注水、注聚新工艺1.同心集成细分注水工艺用途：用于139毫米套管段2-4的分层注水井。结构原理：同心整体细分注水工艺管柱主要由Y341-114封隔器、布水器、负压洗井器、球座等组成。其原理是封隔器将整口井分成几个井段，布水器位于相应的封隔器内，主布水器可以同时注入两个井段。小直径电子储存浮子流量计用于分层流量试验，电子储存压力计用于密封试验和分层压力试验。同时，还可以获得井温数据。(1)管柱结构及工作原理注水管柱由分层封隔器、配水密封垫片、配水装置(塞)、中间球座和死塞等组成。上封隔器起到保护套管的作用，其他封隔器起到分隔注水层段的作用，配水密封隔套与相应的配水装置配合实现分层配水。技术原理是用封隔器将整口井分成几个井段。水分配器位于相应的水分配器中。一个集成式布水器可以同时向两个层段注水。管柱主要由可清洗封隔器、内径为 55和 52的可清洗水封隔套、二级分水器等组成。顶层60封隔器起套管保护作用。第二层55水封封隔器的中心管作为55布水器的工作筒。封隔器胶筒的上部和下部分别设有注水通道与地层连通。中心管下方有一个定位台阶。水分配器放入封隔器中心管。两个带水嘴的注水通道正好与封隔器的注水通道相对应，实现了一级封隔器的两层注水。同样， 52配水密封隔套可实现两层一次配注，全井只需两个配水装置即可实现四层配注。(2)适用条件和试验参数该技术适用于无结垢的直井、定向井和倾斜直井分层注水。要求最小间距不小于2.0m，最小夹层厚度不小于1.0m(确保窜槽检查时无窜槽)。140mm套管井可实现2 6个井段的细分注水。目前，主要参数二是解决测流仪器运行不稳定和同位素吸水剖面测试困难的问题。现场测试采用小直径涡街流量计和20毫米外径同位素测试伽马仪。单井测试和分配的平均时间约为1.5天。测试成功率为92.6%。油层2、桥梁偏心分层注水技术原则：桥梁偏心测试技术是在传统偏心技术的基础上发展起来的。其主要原理是通过偏心工作筒的桥式结构设计和测试主通道的通孔结构设计，实现注水井实际工况下的单层流量测试和压力测试。油层油层油层分层流动试验油层桥梁通道桥梁通道中心孔偏心孔技术特征：1.实现单层流量直接测试，提高数据准确性。2.封堵装置的测试压力不抛不捞，数据直接准确，减少了工序，提高了效率。3.密封部分要求高。接合箍包装注射分配器节流阀芯3、聚合物驱单管同心2-3层分注工艺该工艺实现了在井口注入压力相同的情况下，对中低渗透层加强注聚，井下注入分配器产生节流损失，从而降低高渗透层的注入压力，限制注入量，达到分层配注的要求。节流损失可达2.5兆帕；在20-150 m3/d的流量范围内：同时要求现场使用的聚合物溶液的粘度损失率小于5%。管柱主要由封隔器、双注分配器等井下工具组成。在井口相同压力下，可实现单管双层注入。管柱结构简单，高渗透层的注入量可以通过注入分配器控制，加强中低渗透层的注入量。其中，58毫米、56毫米和54毫米的注射分配器都有节流芯配合使用。环形泄压槽结构注射器的工作原理如下：配注芯坐入地下工作筒后，其内表面形成环形空间流道。在一定流通面积条件下，节流压差与配注芯长度成正比。通过调整配注芯的长度来改变注入压力和调整注入量，从而达到分层配注的目的。环形减压槽结构的聚合物单管分注管柱具有流通面积大、不易被聚合物结块堵塞、测试和配置方便的优点，适用于3层内的聚合物分注(最佳分注层数为2层)。当管柱下降到设计深度时，设置封隔器。密封检查完成后，将节流芯放入井下注射器。注射稳定后，测试部署。配套技术是应用Y341-114 ml大直径( 61 mm)封隔器和无电流采集电磁流量计。4.聚合物驱单管偏心多层分注工艺针对二三组合试验区多层分注的要求，以及上述两种分注技术只能分2-3层，不能满足4层以上分注的问题，大庆油田采油工程研究院开发了三口加密井聚合物驱多层分注管柱。分注管柱主要由封隔器、桥式偏心配注器和其他井下工具组成。可实现4层以上的单管注入，单层注入量可控制在5-100m3/d，聚合物剪切降解小于15%。该偏心布水器保留了原有偏心布水器的投掷、锁定、导向、定位等结构，将原有偏心塞的水嘴部分改为环形减压槽结构，以减缓压降过程中聚合物的流速，使布水器不仅具有ad聚合物驱分注管柱技术采用不冲洗封隔器，并释放保压套管和塞棒。目前，管柱结垢后，由于未能及时洗井，孔隙被堵塞。此外，由于解堵，打捞过程中发生卡钻和脱落的可能性增加，增加了施工风险。开发了一种大孔道、洗井和免打捞封隔器。封隔器将常规Y341-114ML封隔器的内径从55mm增加到61mm，使聚合物驱分注管柱的注入芯能够顺利通过。免打捞释放功