注水井動(dòng)態(tài)與油井流入動(dòng)態(tài)類(lèi)似,注水井動(dòng)態(tài)是研究注水井的吸水能力及其影響因素。利用注水井指示曲線(xiàn)可以分析地層吸水能力的變化,判斷井下工具狀況。
1.注水井指示曲線(xiàn)注水井指示曲線(xiàn)是指穩定流動(dòng)條件下,注入壓力與注水量的關(guān)系曲線(xiàn)。小層指示曲線(xiàn)為各小層注入壓力與小層注水量之間的關(guān)系,可用投球測試法獲得。實(shí)測指示曲線(xiàn)有直線(xiàn)型和折線(xiàn)型。圖7-5中,直線(xiàn)遞增式的曲線(xiàn)1反映地層的吸水規律。垂直式曲線(xiàn)2表明油層的滲透性極差、水嘴堵死或測試故障。遞減式曲線(xiàn)3和曲拐式曲線(xiàn)4是不正常的指示曲線(xiàn)。曲線(xiàn)5為上翹式,反映地層連通性差,注入水不易擴散,阻力增大、壓力升高、注入量增幅減少。曲線(xiàn)6為下折式,表示在較高注水壓力下,有新油層開(kāi)始吸水或是地層產(chǎn)生微裂縫,致使油層吸水量增大。
圖7-5 指示曲線(xiàn)的形狀
指示曲線(xiàn)斜率的倒數就是吸水指數(Injectivity Index),表示注水井單位井底壓差下的日注水量,描述注水井單井或單層的吸水能力。單位油層厚度上的吸水指數稱(chēng)為比吸水指數或每米吸水指數。日注水量與井口注入壓力之比稱(chēng)為視吸水指數。
2.吸水剖面吸水剖面(Water Injection Profile)形象地描述了注水井的分層吸水能力。常用同位素載體法測吸水剖面,將吸附放射性同位素的固相載體加入水中,調配成活化懸浮液。注入水進(jìn)入地層深部時(shí),固相載體濾積在巖層表面。固相載體具有牢固的吸附性和均勻的懸浮性,所以在吸水量大的層段積聚的多,放射性強度大。注入活化懸浮液前后各進(jìn)行一次放射性測井,將測得的兩條放射性曲線(xiàn)迭合,就得到吸水剖面。曲線(xiàn)異常處即為吸水層位(圖7-6)。各層異常面積占全井異常面積的百分數即為相對吸水量,即某小層的吸水量占全井吸水量的百分數。井溫法也可用于確定吸水層位。
圖7-6 吸水剖面
3.指示曲線(xiàn)分析指示曲線(xiàn)反映地層的吸水能力和吸水規律。對比不同時(shí)期所測的指示曲線(xiàn)就可以了解油層吸水能力的變化。圖7-7~圖7-10中曲線(xiàn)Ⅰ為先測曲線(xiàn),曲線(xiàn)Ⅱ為一段時(shí)間后所測的曲線(xiàn)。
圖7-7 指示曲線(xiàn)右移
圖7-10 曲線(xiàn)平行下移
(1)指示曲線(xiàn)右移、斜率變小,說(shuō)明吸水指數變大,地層吸水能力增強(圖7-7)。
(2)指數曲線(xiàn)左移、斜率變大,說(shuō)明吸水指數變小,地層吸水能力變差(圖7-8)。
圖7-8 指示曲線(xiàn)左移(3)指示曲線(xiàn)平行上移,是由地層壓力升高引起,斜率不變說(shuō)明吸水能力未變(圖7-9)。
圖7-9 曲線(xiàn)平行上移
(4)指示曲線(xiàn)平行下移,是地層壓力下降所致,斜率不變說(shuō)明吸水能力未變(圖7-10)。
正常注水時(shí)一般只測全井注水量??捎媒诘姆謱訙y試資料整理出分層指示曲線(xiàn),求得近期正常注水壓力下各層吸水量及全井注水量,計算各層的相對注水量,再把目前實(shí)測的全井注水量按比例分配給各層段。
五、注水工藝由注水井將水保質(zhì)保量地注入特定的油層是注水工藝的主要內容。油田注水系統包括油田供水系統、油田注水地面系統、井筒流動(dòng)系統和油藏流動(dòng)系統。
1.注入系統注入系統包括油田地面注水系統和井筒流動(dòng)系統。由注水站、配水間、井口、井下配水管柱及相應管網(wǎng)組成。
有些井是專(zhuān)門(mén)為注水而鉆的注水井,將低產(chǎn)井、特高含水油井及邊緣井轉成注水井的誘惑力也很強。注水井的井口設備是注水用采油樹(shù)。井下結構以簡(jiǎn)單為好,一般只需要管柱和封隔器。多口注水井構成注水井組,由配水間分配水量。在井口或配水間可添加增壓泵及過(guò)濾裝置,一般在配水間對各注水井進(jìn)行計量。
注水站是注水系統的核心。站內基本流程為:來(lái)水進(jìn)站→計量→水質(zhì)處理→儲水罐→泵出。儲水罐有儲水、緩沖壓力及分離的作用。注水站可以對單井或配水間分配水量。注水管網(wǎng)的直徑和長(cháng)度直接影響注水成本。
2.分層注水分層注水的核心是控制高滲透層吸水,加強中、低滲透層吸水,使注入水均勻推進(jìn),防止單層突進(jìn)。井下管柱有固定配水管柱(圖7-11)、活動(dòng)配水管柱和偏心配水管柱。配水器產(chǎn)生一定的節流壓差以控制各層的注水量。分層配水的核心是選擇井下水嘴,利用配水嘴的尺寸、通過(guò)配水嘴的節流損失來(lái)調節各層的配水量,從而達到分層配注的目的。
圖7-11 固定配水管柱
3.注水工藝措施油層進(jìn)入中高含水期后,平面矛盾、層間矛盾及層內矛盾日益突出。在非均質(zhì)油田中,性質(zhì)差異使各層段的吸水能力相差很大,注水井吸水剖面極不均勻。有裂縫的高滲透層吸水多,油井嚴重出水;中、低滲透層吸水很少,地層壓力下降快,油井生產(chǎn)困難。需要對高滲透層進(jìn)行調堵,降低吸水能力;改造低滲透層,降低流動(dòng)阻力。因此,改善吸水剖面,達到吸水均衡,可以提高注入水體積波及系數。
增壓注水是提高井底注入壓力的工藝措施。高壓使地層產(chǎn)生微小裂縫、小孔道內產(chǎn)生流動(dòng)、低滲透層吸水。適當提高注入壓力可均衡增加各層的吸水能力。
脈沖水嘴增壓是使水流產(chǎn)生大幅度脈動(dòng),形成高頻水射流。高頻壓力脈沖能使近井區的污染物松動(dòng)、脫落;分散固相顆粒及異相液滴,起防堵、解堵、增注的作用。脈沖水嘴增壓適用性較強,不需改變原有配水及測試工藝,也不增加投資。
周期注水也稱(chēng)間歇注水或不穩定注水。周期性地改變注水量和注入壓力,形成不穩定狀態(tài),引起不同滲透率層間或裂縫與基巖間的液體相互交換。滲透率差異越大,液體的交換能力越強,效果越好。此方法可降低綜合含水率。
調堵方法有三類(lèi):機械法是用封隔器封堵特高吸水層段或限流射孔;物理法是用固體顆粒、重油或泡沫等封堵高滲透層段;化學(xué)法現場(chǎng)應用最廣,作用機理不盡相同。為滿(mǎn)足不同注水井的需要,各種調剖技術(shù)不斷涌現。
礦化度較低的注入水會(huì )打破地層原有的相對平衡,導致粘土水化膨脹。礦化度梯度注水是逐漸降低注入水的礦化度。梯度越小,粘土礦物受到的沖擊越小,地層傷害也越小。
強磁處理可使注入水的性質(zhì)發(fā)生變化,抑制粘土膨脹、防垢效果十分明顯。還可注入防膨劑段塞抑制粘土的水化膨脹。綜合應用粘土防膨技術(shù),可增加吸水量、降低注入壓力,大幅度增強處理效果。各種注水工藝措施有其特定的適應性。不斷開(kāi)發(fā)注水工藝新技術(shù),會(huì )持續提高注水開(kāi)發(fā)油田的效果。
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