第6章-注水压裂储运

1、第六章 注水,注水是通过注入井将水注入油层，保持油层压力，提高采油速度和采收率的一种措施。 目的 随着油气的采出，地层的压力下降，需要向地层补充能量 采油过程中，会随油采出大量的污水，需要从原油中分离出来，而又不能随便排放，造成环境污染，只能处理后注回地层或蒸发处理。,第一节 注水驱油原理,小油区注水,大油区注水,第二节 注水类型,按住水泵型式 离心泵为主的大站注水：流量大，维护简单，注水压力不超过16MPa，适于高渗透整装大油田 柱塞泵为主的小站注水：扬程高，效率高，适于注水量低、压力高中低渗透率油田区块 增压泵注水：重点针对高压水井,注水工艺按注入通道,油管注水(正注)、 油套环空注水(反

2、注) 油套管同时注水(合注)；,按是否分层,笼统注水 分层注水：分层注水是在进行非均质多油层开采中，为加强中、低渗透层并控制高渗透层注水，按配注要求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。,第三节 注水流程,注水井,外排环境,采出液,油水分离,油,水,水质净化,除油、除悬浮物,水质稳定,防腐、防 垢、杀菌,注水站,注水工艺,采油井,第四节 配水器,用于控制注水位置和注水量的设备 种类 同心 固定式：管柱技术要求是各级配水器启动压力必须大于和等于封隔器坐封压力，以保证封隔器坐封。由于是固定式配水器，所以换水嘴时需要起管柱。 活动式：其配水嘴装在配水器芯子上，各级配水器的芯子直径自上而下，从大到小

3、，一般为三级，最多为四级。换水嘴时只需打捞配水器芯子，不需起管柱。 偏心：配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心,1、固定式配水器,型号表示方法,2、空心配水器,型号表示方法,3、偏心配水器,第五节 封隔器,安装在导管内，而非安装在事先设定的承座上，封隔导管间的环形空间，阻止环形空间内流体流动的机械装置。,种类,自封式：靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封 压缩式：靠轴向力压缩封隔件，使封隔件外径变大实现密封 扩张式：靠径向力作用于封隔件内腔，使封隔件外径扩大实现密封 组合式：由自封式、压缩式、扩张式任意组合实现密封,型号表示方法,代号说明,Y211封隔器,1、上接头 2、中心管 3、隔环

4、 4、胶筒 5、限位套 6、锥体 7、卡瓦 8、卡瓦座 9、护套 10、弹簧 11、锁紧短节 12、挡球套 13、钢球 14、扶正块护套 15、扶正块座 16、扶正块 17、弹簧 18、滑环 19、滑环销钉 20、下接头,1.上接头 2.中心管 3.O形密封圈 4.弹簧 5.垫环 6.固定环 7.洗井阀塞 8.洗井阀套 9.带阀面胶筒接头 10.外中心管 11.胶筒 12.隔环 13.压帽 14.解封环 15.活塞I 16.液缸套I 17.固定活塞I 18下接头,Y341封隔器,注水生产安全技术,注水井安全技术 注水井投注安全技术 注水井日常运行安全技术 注水站安全技术 污水处理站安全技术,注

5、水井投注安全技术,排液：排出钻完井后井内的残余液体 洗井：把井底腐蚀物、杂物冲洗出来，避免油层堵塞 试注：确定油层的吸水能力和注水压力 确保井口装置和管线连接可靠 安装水表前保证所有管线内清洁 检查泵压表、油压表、水表 试注时压力应缓慢升高 开：先开下流阀门，关：先关上流阀门,注水井日常安全技术,注水井资料录取：水量、压力、洗井资料 洗井（试注洗井、运行期间洗井）：洗井排放的污水需要处理，避免环境污染 正洗井：油管进、套管出 反洗井：套管进、油管出 增注：单井或几口井再次升压 注水系统设备腐蚀和防腐 腐蚀：电化学，O2、CO2、H2S、盐 防腐：选材、衬里、改变介质状态（降低溶解气改变PH值）

6、、阴极保护、投化学药剂（缓蚀剂）,注水站生产安全技术,作用：把供水系统送来的或井处理后符合注水水质要求的低压水通过水泵增压，经过高压阀门送往注水干线，经配水间送往水井，注入油层 组成：储水罐、供水管网、泵房、高低压水阀、配电系统、润滑系统、冷却水循环系统,安全操作,启泵前： 检查冷却水、润滑油、电网电压、电机绝缘、轴瓦上无异物、罐内水位、压力 检验开关、上水、排污、闸门状态 启动泵： 经过变电所允许 一人操作，一人监护，达到额定压力打开阀门 停泵 先降低电流再停泵 两泵停一泵，应迅速调整另一泵,污水处理站安全技术,基本知识 污水：采出含油污水、地面污水 作用：满足水质要求，保证油田用水安全有效

7、 内容： 避免污染和堵塞油层，提高驱油效率 防止或减缓井筒和地面管网、设备结垢和腐蚀 水资源的有效利用及减少对环境的污染,污水处理工艺,地面污水处理工艺：加冷凝剂冷凝、沉淀池沉淀、砂滤罐过滤、加药杀菌，合格水外输到脱氧站，脱氧后进注水站 含油污水处理工艺：脱水站含油污水，加混凝剂，除油过滤，经缓冲罐及外输泵送至注水站,污水站安全技术,污水站各种设备都应建立健全的操作规程，定期对岗位工人进行安全教育和培训，严格按照技术规程操作和管理。 机泵设备的安全操作 检查线路、接地、机械结构、密封润滑、仪表 除油罐的安全管理：重力沉降、倾斜板 检查施工质量、检查阀门的开关状态、保证阀门的开关顺序 药剂的安全

8、：拉运、保存和投放,第七章 压裂与酸化,第一节 概述,一、压裂酸化的目的 增加或扩大油层中的排油孔道，清除孔道壁上的石蜡及沥青物质或扩大岩层的裂缝性，以改善井底地带岩层的渗透性，从而显著地增加油井产量和注水井的吸水能力。,二、压裂酸化的类型,三、压裂酸化工艺对设备的要求,1.大功率：一次超大型压裂所需总的水马力20000 Hp以上。 2.高压、超高压下大排量： 在70 MPa下 单机排量大于1m3/min； 在100 MPa下单机排量大于0.5m3/min。 3.高压超高压下连续工作能力：8小时以上。 4.泵输送粘度及砂比： 要求高达2000 mPas以上，携砂液携砂比大于1678 Kg/m3

9、。,5.一次作业不但要求泵送上千吨的支撑剂和高砂比，而且还要具有添加各种湿、干添加剂的能力。 6.成组设备性能配套、参数协调， 一般输砂装置的输砂能力要达到10-12m3/min。 7.仪表车要能够实现集中控制和进行现场资料处理的能力。 8.设备要具有较好的运移性、机动性，尤其对于海洋、滩涂、沙漠等偏远地区。 9.应具有过载保护和安全装置。,四、总体方案设计要点,1、机泵组方案 双机双泵方案：中小型柱塞泵和柴油机各2台 优点：重量轻、体积小、易装车、运移性好； 缺点：易损件多、运行费用高、寿命相对低。 单机单泵方案：大型柱塞泵和大型柴油机各1台 优点：易损件少、运行费用低、平均寿命长； 缺点：

10、重量大、体积大、难装车、运移性差。,2、传动型式,两种型式： 直接传动 液力变矩器传动：压裂车上发动机与压裂泵之间装有阿里逊传动箱，它是一种机械的行星齿轮与液力变矩器的传动组合。 传动型式的确立应满足施工作业的要求，即作业时泵压P和排量Q的变化规律,3、发动机的选择,压裂车上的发动机皆采用大功率柴油机，一般要求其工作寿命在5000小时以上。 标定功率实验台架功率，即1小时所发出的功率 额定功率12小时发出的持续功率，它包括输出的净功率和附加功率（冷却、润滑等消耗的，一般占10%）。 注：国外柴油机的额定功率是指输出的净功率，不包 括附加功率。,4、装载形式与装载车辆的选择,为满足机动性和运移性

11、的要求，一般采用两种形式： 卡车装 拖车装 对装载车辆的要求： 承载能力：拖车装有较大的选择余地，而若用卡车装其承载能力必须在18吨以上； 发动机功率限制：拖车装时发动机可选用较大型的；卡车装时则应选用体积小、重量轻的，但其额定功率应大于300HP以上； 底盘的要求：拖车装时牵引车和装载底盘应具有足够的高度和转向性； 越野性：拖车装较差,5、经济分析问题,一次性投资费用：若想短期内收回设备投资，应以此作为优先考虑因素； 经济使用年限； 操作运行费用：若想较长时间内收回设备投资，应以此作为优先考虑因素； 燃油动力费用； 配件易损件消耗； 维修工作量与占用时间。,第二节 压裂,一、压裂目的： 油井

12、：利用液体的传压作用，在油层中扩大或造成裂缝，提高油层的渗透性，提高油气产量 水井：提高注水井的吸水性，增加注水效果 二、原理：注入高粘液体，在井底逐渐形成高压，形成地层裂缝，填入支撑剂，改善近井地带渗滤性 三、流程：走泵、试压、试挤、压裂、加砂、替挤,四、压裂设备,压裂车组：三缸单作用柱塞泵压裂车、混砂车、仪表车和管汇车 配套车辆：配液车，液氮泵车，连续油管车,1、压裂车（泵车）,压裂车是压裂的主要设备 压裂车的用途 向井内注入高压大排量的压裂（酸化）液以压开地层、扩展和延伸裂缝，并注入带支撑剂的混合液，支撑已产生的裂缝，以提高井底地带岩层的渗透性。 压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大

13、件组成。 压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。,压裂车的主要组成,压裂泵的工作特点,压裂车必须具有压力高（工作压力在100 MPa以上）、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点 考虑如下问题： 液体的可压缩性：会使泵的流量系数降低； 泵缸的弹性变形：会使泵的流量系数降低； 密封件的可靠性：超高压下会使密封件性能下降； 缸套的冷却：超高压下液体发热，温度高，易使液体气化产生汽蚀；进一步加剧密封件的失效；降低泵的流量； 液体粘度加大：超高压下会使液体粘度增大，产生粘压效应，压力超过50 MPa后粘度急剧升高，从而使泵的水力

14、损失增大。,压裂车型号表示方法,压裂泵型号表示方法,泵外加砂,若高浓度磨砺性固体颗粒经过压裂泵的泵缸，会使柱塞和缸套、密封与活塞杆等很快磨损失效，影响泵的工作寿命。 所谓泵外加砂就是将固体颗粒直接从泵的排出管注入，而不经过泵内。,泵外加砂装置工作原理, 泵外加砂装置串装在压裂泵的排出管上，当压裂泵排出管的高压液体经过泵外加砂装置中的喷嘴时，在喷嘴处液体的大部分压能转化为动能，从而产生极高的速度。当液体以此极高的速度经过喉管时，在喉管内部造成一定的真空度，甚至接近真空。于是，砂子经加砂管在压力差的作用下，被吸入到喉管内。吸入的砂子在液体冲击下，与液体一起被带入到扩散管段中。在扩散管内，砂子与液体

15、进一步混合形成混合流体，并一起向前运动。在运动过程中，由于扩散管的过流面积的逐渐增大，因此混合流体的动能逐渐减小，而压能逐渐增高，并最终达到工艺要求的注入压力。,2、混砂车,混砂车是压裂工艺用的关键设备之一 功用：按一定的比例和程序配制混砂液或携砂液，并把混砂液供给压裂车。 结构：由传动、供液和输砂系统三部分组成。,混砂车的主要组成,供砂和供液,混砂,送混砂液,螺旋式输送器,供液泵,混砂罐混合,（供砂）,（供液）,砂泵,压裂车,混砂车,混砂车的工作原理及流程,对混砂车的设计要求,能够调节供砂和供液的速度或流量； 混砂要均匀、省力； 供砂及送混砂液要连续。,混砂车型号表示方法,3平衡车,平衡车的

16、作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。,4 仪表车,仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。,哈里伯顿HQ-2000型压裂仪表车采用了国际先进的三维压裂酸化设计软件（FracPro PT）和现场资料采集分析软件。,仪表车型号表示方法,5 管汇车：,管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。,管汇车型号表示方法,海瑞德连续油管车,二、设备能力,液氮泵车,二、设备能力,自行研制的配液车

17、，配液速度2-3m3/min，供液速度4-5m3/min，粉料罐容积5m3，添加剂液箱容积1.5 m32。,二、设备能力,供液车,供液车型号表示方法,运砂车基本参数,运砂车型号表示方法,背罐车,压裂现场,酸化,酸化：将酸液注入地层中，溶解掉堵塞物质，增加地层孔隙，恢复渗透率，增大油流通道，降低阻力从而增产。 碳酸盐：盐酸 砂岩：土酸（盐酸氢氟酸） 种类：常规酸化、压裂酸化 施工：洗井、试压、替酸、挤酸、关井反应、排酸,酸化现场,第八章 油气集输安全技术,概念：是将油田开采出来的原油天然气进行收集、储存、输送和初步加工、处理的生产经营活动 特点：不同于油田生产其他方面，既具有油田点多、线长、面广的特性，又具有化工炼制企业易燃易爆、工艺复杂、生产连续性强、高温高压、压力容器集中、火灾危险性大的特点。 危险性：任一环节出现问题，到将造成火灾爆炸和人身伤亡。,油气集输,原油、伴生气生产工艺流程,原油的集输与储存工艺,将油井中采出的油气混合物收集起来，经过初步的处理后输送到用户或储存。 设备：油气分离器、脱水器、加热炉、原油外输泵、储油罐、输油管道。,分离,利用离心力、重力等机械方法分成气液两相，并去除固体杂质，含水量高的，还应去除