油气开采第十一章

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1、第十一章第十一章 注水注水 注水是通过注入井将水注入油层，保持油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。层压力，提高采油速度和采收率的一种措施。本章主要内容：本章主要内容：水质；水质；水处理措施；水处理措施；分层注水工艺；分层注水工艺；并对注聚合物工艺做了简单介绍。并对注聚合物工艺做了简单介绍。第一节第一节 水质与水处理水质与水处理一、一、注入水水质标准注入水水质标准 1.水质的基本要求水质的基本要求 对油田注入水除要求水量稳定、取水方便、对油田注入水除要求水量稳定、取水方便、经济合理外，其水质还必须符合以下基本要求：经济合理外，其水质还必须符合以下基本要求

2、：1)水质稳定与油层水相混不产生沉淀；水质稳定与油层水相混不产生沉淀；2)水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；混浊；第一节第一节 水质与水处理水质与水处理一、一、注入水水质标准注入水水质标准 1.水质的基本要求水质的基本要求 3)不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；堵塞；4)对注水设施腐蚀性小；对注水设施腐蚀性小；5)当一种水源量不足，需要第二种水源时，应当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配合性好，对油首先进行室内试验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。层无伤害。2.

3、水质推荐指标水质推荐指标 1)悬浮物固体含量及颗粒直径、腐生菌、硫酸盐还原菌、膜滤系数(MF)值见表12-1。2)含油量指标，当地层渗透率0.1m2 时,含油量5.0 mg/l；当地层渗透率0.1m2 时,含油量10.0 mg/l；3)总铁含量应小于0.5 mg/l；4)溶解氧含量地层水总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.05 mg/l；总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.5 mg/l；5)平均腐蚀率应小于或等于0.076mm/a；6)游离二氧化碳含量应小于或等于10.0 mg/l；7)硫化物(指二价硫)含量应小于等于10.0 mg/l。目前矿场常用膜滤系数（目前矿场常用膜滤系数（MF

4、）分析来衡量水对滤）分析来衡量水对滤膜的细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。膜的细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。MF值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。在在SY5329-88标准规定的条件下，使标准规定的条件下，使1000ml水通过水通过滤膜所需的时间为滤膜所需的时间为MF值，用下式计算值，用下式计算:MF=1000/20t;式中式中 t过滤过滤1000 ml 水样所需时间，水样所需时间，min；MF膜滤系数，无量纲。膜滤系数，无量

5、纲。相同条件下测定水的值，若相同条件下测定水的值，若MF值降低说明水质变差了。值降低说明水质变差了。二、二、注水水源与地层适应性的评价注水水源与地层适应性的评价1.分析资料分析资料 分析注入水与油层水各种离子浓度的主要分分析注入水与油层水各种离子浓度的主要分析项目有：析项目有：阳离子：阳离子：钠、钾钠、钾(或钠与钾总量或钠与钾总量)、钙、镁、钡、锶、三、钙、镁、钡、锶、三价铁、二价铁、铝等；价铁、二价铁、铝等；阴离子：阴离子：氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根等；氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根等；其它：其它：可溶性二氧化硅、游离二氧化碳、硫化氢；可溶性二氧化硅、游离二氧化碳、硫化氢；p

6、H值及水的总矿化度；值及水的总矿化度；2.一般储层的评价方法一般储层的评价方法1）含钡、锶、钙离子的水与含有硫酸根离子的）含钡、锶、钙离子的水与含有硫酸根离子的水混合注入时，必须考虑水混合注入时，必须考虑硫酸盐结垢硫酸盐结垢问题，经问题，经试验或计算认为不能生成沉淀时才可注入，否试验或计算认为不能生成沉淀时才可注入，否则应进行处理。则应进行处理。2)二价硫离子含量高的水与含有二价铁离子的水二价硫离子含量高的水与含有二价铁离子的水混注时，应考虑混注时，应考虑硫化亚铁结垢硫化亚铁结垢的问题，应经处的问题，应经处理才可注入。理才可注入。3)当碳酸氢根和碳酸根离子含量较高的水与钙、当碳酸氢根和碳酸根离

7、子含量较高的水与钙、镁、钡、锶、二价铁等离子含量较高的水相混镁、钡、锶、二价铁等离子含量较高的水相混合时，应考虑合时，应考虑碳酸盐结垢碳酸盐结垢的问题。的问题。4)若水中有游离二氧化碳逸出时往往使水的若水中有游离二氧化碳逸出时往往使水的pH值升高，易产生值升高，易产生碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀，故用此种水源时，故用此种水源时应重视应重视碳酸盐结垢碳酸盐结垢问题。问题。5)按化学溶度积理论，可初步判断各种离子在按化学溶度积理论，可初步判断各种离子在水中的水中的稳定性稳定性。6)CEC值大于值大于0.09 (按一价离子计算按一价离子计算)时，就不时，就不能忽略粘土的能忽略粘土的水化膨胀水化膨胀问题。问题

8、。7)室内进行天然岩心注水试验，一般情况下，室内进行天然岩心注水试验，一般情况下，水测水测渗透率下降渗透率下降值应小于值应小于20%。三、三、常用水处理措施常用水处理措施1.沉淀沉淀 沉淀是让水在沉淀是让水在沉淀池或罐沉淀池或罐内停留一定时间，使内停留一定时间，使其所含悬浮固体颗粒其所含悬浮固体颗粒靠重力沉降靠重力沉降下来，对于细小的下来，对于细小的悬浮固体颗粒，常需要悬浮固体颗粒，常需要足够的时间足够的时间才能沉淀下来。才能沉淀下来。在水中加入在水中加入聚聚(絮、混絮、混)凝剂凝剂，通过，通过中和表面电中和表面电性性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。2.过滤

9、过滤 过滤是用过滤是用容器容器(过滤设备过滤设备)除去水中悬浮物和其它除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程。杂质的工艺过程。过滤罐过滤罐(或池、器或池、器)自上而下装有滤料，支撑介质自上而下装有滤料，支撑介质等。滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及硅藻土等。滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及硅藻土等，支撑介质常用砾石。水等，支撑介质常用砾石。水自上而下自上而下经过滤层、支撑经过滤层、支撑层，而后从罐底部排出清水。层，而后从罐底部排出清水。按过滤速度滤罐可分为按过滤速度滤罐可分为慢速慢速和和快速快速两种。两种。慢速滤罐慢速滤罐一般在一般在0.10.3 m/h，快速滤罐快速滤罐可达可达15 m/h

10、；按工作压力滤罐又可分为按工作压力滤罐又可分为重力式重力式、压力式压力式滤罐。滤罐。重力式滤罐：重力式滤罐：滤罐的水面与大气相连通，利用进滤罐的水面与大气相连通，利用进出口水位差过滤的；出口水位差过滤的；压力式滤罐压力式滤罐滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐滤罐。滤罐的工作强度滤罐的工作强度：指在单位时间内从单位面积滤：指在单位时间内从单位面积滤罐通过的水量罐通过的水量(过滤速度过滤速度)。3.杀菌杀菌 地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还原菌和其地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还原菌和其它微生物等，注水时需将这些微生物除掉以它微生物等，注水时需将这些微生物除掉

11、以防止堵塞防止堵塞地层地层和和腐蚀管柱腐蚀管柱。油田油田常用的杀菌剂常用的杀菌剂有甲醛、氯气、次氯酸盐类、有甲醛、氯气、次氯酸盐类、季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊二醛等。一般季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊二醛等。一般交替交替使用使用两种以上的杀菌剂，以防细菌产生抗药性。两种以上的杀菌剂，以防细菌产生抗药性。4.脱氧脱氧 地面水源与空气接触常溶有一定量的氧，有的水源地面水源与空气接触常溶有一定量的氧，有的水源水中还含有碳酸气和硫化氢气体，这些气体对金属和水中还含有碳酸气和硫化氢气体，这些气体对金属和混凝土均有腐蚀性，因此注水前要用物理法或化学法混凝土均有腐蚀性，因此注水前要用物理法或化学法除去注

12、入水中所溶解的除去注入水中所溶解的O2、CO2、H2S等气体。等气体。(1)化学法脱氧化学法脱氧 脱氧剂脱氧剂Na2SO3、N2H4等可脱除水中的氧。等可脱除水中的氧。常用常用Na2SO3的价格低、使用方便，其原理为：的价格低、使用方便，其原理为：4232SO2NaOSONa22特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，但日常消耗化学药剂费用较高。但日常消耗化学药剂费用较高。(2)物理法脱氧物理法脱氧 物理法脱氧主要有真空脱氧和气提脱氧。物理法脱氧主要有真空脱氧和气提脱氧。1)真空脱氧。国内多用射流泵，以水或蒸汽为介质实真空脱氧。国内多用射

13、流泵，以水或蒸汽为介质实现真空塔内抽真空。国外用真空泵。现真空塔内抽真空。国外用真空泵。2)气提脱氧。多用天然气或氮气作为气提气对水进行气提脱氧。多用天然气或氮气作为气提气对水进行逆流冲刷，可除去水中的氧，但不易达到较高的最终逆流冲刷，可除去水中的氧，但不易达到较高的最终脱氧指标，有时要用化学脱氧来弥补。脱氧指标，有时要用化学脱氧来弥补。当水源水含有大量的过饱和碳酸盐，如重当水源水含有大量的过饱和碳酸盐，如重碳酸钙和重碳酸镁钙及重碳酸亚铁等，因其化碳酸钙和重碳酸镁钙及重碳酸亚铁等，因其化学性质都不稳定，注入地层后因温度升高可能学性质都不稳定，注入地层后因温度升高可能产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道。因

14、此，在注入地产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道。因此，在注入地层前用曝晒法使其沉淀除去。层前用曝晒法使其沉淀除去。此法常在露天的沉淀池中进行。此法常在露天的沉淀池中进行。5.曝晒曝晒 四、四、水处理工艺水处理工艺1.地面淡水处理地面淡水处理 地面淡水主要是河流、湖泊水，常常含有少量地面淡水主要是河流、湖泊水，常常含有少量的机械杂质、细菌等，需要沉淀、过滤与杀菌等，的机械杂质、细菌等，需要沉淀、过滤与杀菌等，经处理的水沿输水管道送到注水泵站。经处理的水沿输水管道送到注水泵站。2.地下水处理地下水处理由 于 地 下 水 常 含 有 铁 质，主 要 为 二 价 铁，常 以由 于 地 下 水 常 含 有 铁 质

15、，主 要 为 二 价 铁，常 以Fe(HCO3)2的形式存在，二价铁极易水解，生成的形式存在，二价铁极易水解，生成Fe(HO)2，氧化后生成，氧化后生成Fe(HO)3，易堵塞地层，对用地，易堵塞地层，对用地下水为水源的注水井，需要先除铁。下水为水源的注水井，需要先除铁。除铁方法主要有：除铁方法主要有：自然氧化法自然氧化法(石英砂过滤石英砂过滤)适用于适用于 pH6.8的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低；的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低；接触催化法接触催化法(天然锰砂过滤天然锰砂过滤)适用于适用于 pH6.0，水中含铁，水中含铁不超过不超过30 mg/L的地下水，应用较普遍；的地下水，应用较普

16、遍；人工石英砂法人工石英砂法利用在石英砂表面人工制成的活性滤膜，利用在石英砂表面人工制成的活性滤膜，可加快三价铁氧化，效果与天然锰砂相近。可加快三价铁氧化，效果与天然锰砂相近。3.含油污水处理含油污水处理(1)含油污水处理方法含油污水处理方法 含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物，处理方法含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物，处理方法主要有：主要有：1)自然沉降法。自然沉降法。靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水分离，除去浮油及颗粒较大的分散油。分离，除去浮油及颗粒较大的分散油。2)絮凝分离法絮凝分离法 含油污水中油粒小于含油污水中油粒小于10 m以下时，自

17、然以下时，自然沉降难以分离。通常油粒带有负电荷，若选择在水中溶沉降难以分离。通常油粒带有负电荷，若选择在水中溶解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水分离的目的。实验证明，氯化亚铁、硫酸亚铁作絮凝剂，分离的目的。实验证明，氯化亚铁、硫酸亚铁作絮凝剂，有较好效果。有较好效果。含油污水处理工艺流程 1-污水沉降罐；2-污水泵；3-除油罐；4-单阀过滤罐；5-清水罐；6-外输水泵；7-污油罐；8-污油回收泵；9-污水回收泵；10-地下回收水池；11-加药泵；12-加药池(或罐)4.海水处理海水处理 海水处理可分为净化及脱氧两大部分。海水处理可分

18、为净化及脱氧两大部分。净化部分目前一般采用多级过滤净化处理，依次为砂净化部分目前一般采用多级过滤净化处理，依次为砂滤器、硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤。滤器、硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤。砂滤器普遍用石英砂，也有用石榴石、活性炭、无烟砂滤器普遍用石英砂，也有用石榴石、活性炭、无烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的。煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的。脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧。脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧。第二节第二节 分层注水分层注水 注水工艺按注入通道可分为：注水工艺按注入通道可分为：油管注水油管注水(正注正注)、油套环空注水油套环空注水(反注反注)油套管同时注水油

19、套管同时注水(合注合注)；按是否分层又可分为：按是否分层又可分为：笼统注水笼统注水 分层注水分层注水：分层注水是在进行非均质多油层开采中，：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。求，在注水井中实现分层控制注入的注水方式。一、一、分层注水方法分层注水方法1.分层注水原理分层注水原理 将所射开的各层按油层性质、含油饱和度、压力将所射开的各层按油层性质、含油饱和度、压力等相近，层与层相邻的原则，按开发方案要求划分几等相近，层与层相邻的原则，按开发方案要求划分几个注水层段

20、，通常与采油井开采层段对应，采用一定个注水层段，通常与采油井开采层段对应，采用一定的井下工艺措施，进行分层注水，以达到保持地层压的井下工艺措施，进行分层注水，以达到保持地层压力提高油井产量的目的。力提高油井产量的目的。常规分层注水各层之间应具有相对稳定的隔层，常规分层注水各层之间应具有相对稳定的隔层，隔层厚度一般要求在隔层厚度一般要求在2 m左右。细分层注水的隔层厚度左右。细分层注水的隔层厚度一般可控制在一般可控制在1.2 m以上。以上。分层注水工艺主要包括分层注水工具、管柱、配水技分层注水工艺主要包括分层注水工具、管柱、配水技术、测试技术和增注技术。分层注水是通过分层注水术、测试技术和增注技

21、术。分层注水是通过分层注水管柱来实现的。分层注水管柱一般分二类：管柱来实现的。分层注水管柱一般分二类：同心式注同心式注水管柱和偏心式注水管柱。水管柱和偏心式注水管柱。2.分层注水工艺分层注水工艺活动式活动式(1)同心式注水管柱同心式注水管柱 扩张式封隔器扩张式封隔器 固定式配水器固定式配水器测试球座测试球座 扩张式封隔器扩张式封隔器空心活动配水器空心活动配水器 循环阀循环阀筛管筛管固定式固定式同心式注水管柱同心式注水管柱固定式注水管柱固定式注水管柱：管柱技术要求是各级配水器启动：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，以保证封隔压力必须大于和等于封隔器坐封压力，以保证封隔

22、器坐封。由于是固定式配水器，所以换水嘴时需要器坐封。由于是固定式配水器，所以换水嘴时需要起管柱。起管柱。活动式注水管柱活动式注水管柱：其配水嘴装在配水器芯子上，各：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，故应从级配水器的芯子直径自上而下，从大到小，故应从下而上逐级投送，打捞配水器芯子时相反。由于配下而上逐级投送，打捞配水器芯子时相反。由于配水器芯子与管柱轴线同心，为保证每级投送顺利受水器芯子与管柱轴线同心，为保证每级投送顺利受油管内通径限制不可能分级过多，一般为三级，最油管内通径限制不可能分级过多，一般为三级，最多为四级。换水嘴时只需打捞配水器芯子，不需起多为四级。换

23、水嘴时只需打捞配水器芯子，不需起管柱。管柱。偏心配水器由堵塞器和偏心工作筒组成偏心配水器由堵塞器和偏心工作筒组成,由专用投由专用投捞器投捞捞器投捞,堵塞器堵塞器(其中装有水嘴其中装有水嘴)可调本层位注水量。可调本层位注水量。偏心式注水管柱按其所用封隔器类型又分为可洗井、偏心式注水管柱按其所用封隔器类型又分为可洗井、不可洗井两种管柱。不可洗井两种管柱。(2)偏心注水管柱偏心注水管柱配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心，故称偏心。配水器芯子堵塞器与油管轴线不同心，故称偏心。二、二、分层注水指示曲线及其应用分层注水指示曲线及其应用1.分层吸水能力研究的基本概念分层吸水能力研究的基本概念(1)注水指示曲线

24、注水指示曲线 定义：定义：注水指示曲线是表示注水井在稳定流条件下，注水指示曲线是表示注水井在稳定流条件下，注入压力与注入量之间的关系曲线。注入压力与注入量之间的关系曲线。分为分层指示曲线和全井指示曲线。分为分层指示曲线和全井指示曲线。分层注水指示曲线：分层注水指示曲线：表示各分层表示各分层(小层小层)段注入压力段注入压力(指经过井下水嘴后的指经过井下水嘴后的)与分层注水量之间的关系曲与分层注水量之间的关系曲线。线。(2)吸水指数吸水指数 吸水指数是指单位注水压差下的日注水量，是反映注吸水指数是指单位注水压差下的日注水量，是反映注水井水井(或油层或油层)吸水能力的指标，其表达式为：吸水能力的指标

25、，其表达式为：iwsiwfiwiwiwwppqpqI 吸水指数的大小表示地层吸水能力的好坏，其数值等吸水指数的大小表示地层吸水能力的好坏，其数值等于注水指示曲线斜率的倒数。因此，只要测得注水井指于注水指示曲线斜率的倒数。因此，只要测得注水井指示曲线示曲线(或分层指示曲线或分层指示曲线)就可得到注水井吸水指数。就可得到注水井吸水指数。生产中不可能经常关井测注水井地层静压，生产中不可能经常关井测注水井地层静压，因此采用测指示曲线的办法，取得在不同流压下因此采用测指示曲线的办法，取得在不同流压下的注水量，求吸水指数，即：的注水量，求吸水指数，即：iwfiwwpqI(3)比吸水指数比吸水指数 比较不同

26、地层的吸水能力时，为了消除油层厚度的比较不同地层的吸水能力时，为了消除油层厚度的影响，常用每米油层有效厚度的吸水指数即比吸水指影响，常用每米油层有效厚度的吸水指数即比吸水指数来表示数来表示hIIwwR 用吸水指数进行动态分析时，需要对注水井测用吸水指数进行动态分析时，需要对注水井测试取得流压资料之后进行。日常动态分析中，为及试取得流压资料之后进行。日常动态分析中，为及时掌握注水井地层吸水能力变化，常用日注水量与时掌握注水井地层吸水能力变化，常用日注水量与井口注水压力之比所求得的视吸水指数对比吸水能井口注水压力之比所求得的视吸水指数对比吸水能力。力。iwhiwwaqqI在笼统注水情况下，若用油管

27、注水，在笼统注水情况下，若用油管注水，则式中则式中 取套管压力；若采用套管环空注水，则取套管压力；若采用套管环空注水，则 取油管取油管压力，以消除管柱摩阻影响。压力，以消除管柱摩阻影响。iwhpiwhp(4)视吸水指数视吸水指数(5)相对吸水量相对吸水量 相对吸水量相对吸水量是指在同一注入压力下，某分层吸是指在同一注入压力下，某分层吸水量占全井吸水量的百分数，是用来衡量各分层相水量占全井吸水量的百分数，是用来衡量各分层相对吸水能力的指标。对吸水能力的指标。用途：有了各分层的相对吸水量，就可由全井指示用途：有了各分层的相对吸水量，就可由全井指示曲线绘制出各分层指示曲线，不必分层测试。曲线绘制出各

28、分层指示曲线，不必分层测试。%100全井吸水量子层吸水量相对吸水量大，则好；小，则差分层吸水指数直接进行分层测试大，则好；小，则差相对吸水量测注水井的吸水剖面法分层吸水能力的研究方 测吸水剖面就是在一定的注入压力下测定沿井筒测吸水剖面就是在一定的注入压力下测定沿井筒各射开层段吸收注入量的多少（即分层吸水量）。有各射开层段吸收注入量的多少（即分层吸水量）。有放射性同位素测法和投球测试法。放射性同位素测法和投球测试法。2.分层指示曲线的压力校正分层指示曲线的压力校正 在实际生产中由于注入水通过油管、水嘴和打开节在实际生产中由于注入水通过油管、水嘴和打开节流器阀时产生压力损失，因此在同一井口压力下各

29、层段流器阀时产生压力损失，因此在同一井口压力下各层段真正有效的注水压力并不相同，因此需要进行层段注水真正有效的注水压力并不相同，因此需要进行层段注水压力校正，以消除井下注水管柱结构的影响。压力校正，以消除井下注水管柱结构的影响。有效注入压力表示为：有效注入压力表示为：vachfrhiwhiefpppppp有效注入压力有效注入压力 实测井口注入压力实测井口注入压力 静水柱压力静水柱压力过油管的摩擦压过油管的摩擦压力损失力损失 chpvap注入水通过配水嘴的压力损失注入水通过配水嘴的压力损失 注入水打开配水器阀的压力损失注入水打开配水器阀的压力损失 3.典典型型注注水水指指示示曲曲线线(1)正常指

30、示曲线正常指示曲线 正常指示曲线分为直线递增式、上翘式和折线式。正常指示曲线分为直线递增式、上翘式和折线式。1）直线递增式指示曲线如图中）直线递增式指示曲线如图中所示。它反映所示。它反映了地层吸水量与注入压力成正比，典型的注水指示曲了地层吸水量与注入压力成正比，典型的注水指示曲线线。线上任取两点可求出吸水指数。当用指示曲线求线上任取两点可求出吸水指数。当用指示曲线求吸水指数时，应当用有效注入压力绘制的曲线。吸水指数时，应当用有效注入压力绘制的曲线。Iw=(Q2-Q1)/(P2-P1)2)上翘式曲线如图中上翘式曲线如图中所示。这种上翘式曲线除所示。这种上翘式曲线除与设备仪表有关外，还与油层性质有

31、关。如在断层蔽与设备仪表有关外，还与油层性质有关。如在断层蔽挡或连通较差的挡或连通较差的“死胡同死胡同”油层中，注入水不易扩散，油层中，注入水不易扩散，油层压力升高，注入水受到的阻力越来越大，造成曲油层压力升高，注入水受到的阻力越来越大，造成曲线上翘。线上翘。3)折线式指示曲线如图中折线式指示曲线如图中所示。压力较低时随所示。压力较低时随压力增加注入量增加，而压力较高时，随压力增加曲压力增加注入量增加，而压力较高时，随压力增加曲线偏向注入量轴，说明低渗油层部位随压力增大由不线偏向注入量轴，说明低渗油层部位随压力增大由不吸水转为吸水；或有新的油层在较高压力下开始吸水；吸水转为吸水；或有新的油层在

32、较高压力下开始吸水；或因较高压力下地层产生微小裂缝使吸水量突然增大。或因较高压力下地层产生微小裂缝使吸水量突然增大。(2)不正常指示曲线不正常指示曲线 不正常指示曲线有下述几种情况：不正常指示曲线有下述几种情况：1)垂直式指示曲线如图中的曲线垂直式指示曲线如图中的曲线所示，注水压力增加，注水所示，注水压力增加，注水量不增。产生此种指示曲线可能是设备发生故障量不增。产生此种指示曲线可能是设备发生故障(如井下水嘴堵如井下水嘴堵塞、流量计失灵塞、流量计失灵)或是油层渗透性极差所造成的。或是油层渗透性极差所造成的。2)直线递减式指示曲线如图中的曲线直线递减式指示曲线如图中的曲线，说明设备或仪表有问，说

33、明设备或仪表有问题，曲线不能用。题，曲线不能用。3)曲拐式指示曲线如图中的曲线曲拐式指示曲线如图中的曲线，主要反映设备、仪表有问，主要反映设备、仪表有问题，曲线不能用。题，曲线不能用。4)嘴后有汽穴。图中的曲线嘴后有汽穴。图中的曲线是注水量很大时，通过水嘴的液是注水量很大时，通过水嘴的液流速度过高，水嘴喉部可能产生汽穴现象，这一特性可运用到流速度过高，水嘴喉部可能产生汽穴现象，这一特性可运用到液流的流量自动控制上。液流的流量自动控制上。4.分层指示曲线的应用分层指示曲线的应用 因正确的指示曲线变化反映了地层吸水能力或井因正确的指示曲线变化反映了地层吸水能力或井下工具工作状态的变化，因此可用来判

34、断地层吸水能下工具工作状态的变化，因此可用来判断地层吸水能力的变化与井下工具的工作状况。力的变化与井下工具的工作状况。（1）指示曲线右移，）指示曲线右移，斜率变小斜率变小 在相同注入压力下，在相同注入压力下，注入量增加。注入量增加。主要原因有：主要原因有：1)地层吸水能力增强。地层吸水能力增强。如实施洗井或酸化、压裂等作业。如实施洗井或酸化、压裂等作业。2)井下配水嘴脱落。井下配水嘴脱落。分层分层(段段)注水失去控制，指示曲线明显偏注水失去控制，指示曲线明显偏向注水量轴，至使全井指示曲线突然向右偏移，且斜率变小。向注水量轴，至使全井指示曲线突然向右偏移，且斜率变小。通常可根据井下水嘴性能通常可

35、根据井下水嘴性能(是否易脱落是否易脱落)及分层测试资料验证，及分层测试资料验证，即可发现。即可发现。3)水嘴刺大。水嘴刺大。由于长期注水或水中可能含有砂及其它固体微粒，由于长期注水或水中可能含有砂及其它固体微粒，将水嘴刺大，某分层配水失控，亦可出现指示曲线向右偏移，将水嘴刺大，某分层配水失控，亦可出现指示曲线向右偏移，且斜率变小。每测一次曲线逐渐向注水量轴偏移，与水嘴脱落且斜率变小。每测一次曲线逐渐向注水量轴偏移，与水嘴脱落不同之处在于其变化不是突然的，实际中可通过分层测试曲线不同之处在于其变化不是突然的，实际中可通过分层测试曲线对比分析。对比分析。4)底部阀不密封。底部阀不密封。造成注入水自

36、油管末端进入油套环形空间，造成注入水自油管末端进入油套环形空间，使油套压基本平衡使油套压基本平衡(或相等或相等)，封隔器不密封，控制注水量段失，封隔器不密封，控制注水量段失控，分层注水量大大小于全井注水量，可用分层测试或洗井后控，分层注水量大大小于全井注水量，可用分层测试或洗井后测试来确定。测试来确定。(2)指示曲线左移，斜率变大指示曲线左移，斜率变大在相同注入压力下，注入量下降，其原因可能为：在相同注入压力下，注入量下降，其原因可能为：1)井下有污染，地层有堵塞井下有污染，地层有堵塞。因注入水不合格或滤器。因注入水不合格或滤器失效使井底污染，地层堵塞，地层吸水能力下降，使失效使井底污染，地层

37、堵塞，地层吸水能力下降，使指示曲线左移，斜率变大；相同注水压力下注水量由指示曲线左移，斜率变大；相同注水压力下注水量由下降到，而要达到原注水量需提高注水压力到。处理下降到，而要达到原注水量需提高注水压力到。处理方法：洗井或酸化解堵。方法：洗井或酸化解堵。2)水嘴堵塞水嘴堵塞。因注入水不合格或井下结垢、腐蚀等产。因注入水不合格或井下结垢、腐蚀等产物堵塞水嘴，使有效注入压力降低，没达到设计注水物堵塞水嘴，使有效注入压力降低，没达到设计注水量。水嘴堵塞的层位可从分层测试资料看出。从经验量。水嘴堵塞的层位可从分层测试资料看出。从经验上看水嘴堵塞比油层污染要快些，有时二者兼有。上看水嘴堵塞比油层污染要快

38、些，有时二者兼有。(3)指示曲线平行上移或下移指示曲线平行上移或下移上移：地层压力上升上移：地层压力上升下移：地层压力下降下移：地层压力下降（4）判断封隔器的密封性）判断封隔器的密封性可用指示曲线的变化来判可用指示曲线的变化来判断其密封性。封隔器失效断其密封性。封隔器失效主要是因主要是因胶筒变形或破裂胶筒变形或破裂无法密封，或由于配水器无法密封，或由于配水器弹簧失灵及管柱底部阀不弹簧失灵及管柱底部阀不严造成封隔胶筒密封失效。严造成封隔胶筒密封失效。封隔器失效的主要表现：油套压平衡，分层配注封隔器失效的主要表现：油套压平衡，分层配注失效，注水量上升；注水压力不变失效，注水量上升；注水压力不变(或

39、下降或下降)，而注入，而注入量上升量上升(封隔器失效后上下层串通，使吸水量高的控封隔器失效后上下层串通，使吸水量高的控制层段注水量增加制层段注水量增加)。三、三、分层配水嘴的选择与调配分层配水嘴的选择与调配 水嘴直径、通过水嘴的配水量水嘴直径、通过水嘴的配水量及节流压力损失三者之间的关及节流压力损失三者之间的关系曲线，称为系曲线，称为嘴损曲线嘴损曲线，如图，如图12-11所示。嘴损曲线常通过所示。嘴损曲线常通过室内模拟试验确定。室内模拟试验确定。分层配水的实质分层配水的实质是在井口压力相同的情况下，利用不同是在井口压力相同的情况下，利用不同水嘴的过流能力及产生的压力损失的大小，对各层段注水嘴的

40、过流能力及产生的压力损失的大小，对各层段注水量进行控制，达到分层段定量配水的目的，因此通过水量进行控制，达到分层段定量配水的目的，因此通过水嘴需要降低的压力值，可求得配水嘴尺寸。水嘴需要降低的压力值，可求得配水嘴尺寸。1.确定层段注水量确定层段注水量当油层不装水咀注水时，注水量和注入压力之间关系：iwwiwpIqiwsfrhiwhiwppppp（无控制注水）当油层装水咀时（控制注水）iwdwpIQiwschfrhiwhiwdpppppp2.水嘴选择水嘴选择(1)新投注井水嘴选择新投注井水嘴选择 新投注井进行水嘴选择步骤如下：新投注井进行水嘴选择步骤如下：1)下入分层测试管柱，并进行分层测试。根

41、据分下入分层测试管柱，并进行分层测试。根据分层测试资料整理出分层与全井指示曲线层测试资料整理出分层与全井指示曲线(按实测井口按实测井口注入压力绘制注入压力绘制)，如图，如图12-12所示。所示。2)用各分层段配注量用各分层段配注量 在分层指示曲线上查得在分层指示曲线上查得各层的配注压力各层的配注压力 。iwqiwp3)确定井口注入压力，确定井口注入压力，。4)求层段井口嘴损。用已确定的井口注入压力求层段井口嘴损。用已确定的井口注入压力减去减去各层段达到配注量时井口配注压力各层段达到配注量时井口配注压力 ，得各层段的井，得各层段的井口嘴损压力口嘴损压力 。iwhpiwhpiwhpchp5)根据各

42、层段所需的配注量根据各层段所需的配注量 与井口嘴损与井口嘴损 ，在相，在相应嘴损曲线版应嘴损曲线版(图图12-11)上查得应选水嘴的大小及个数。上查得应选水嘴的大小及个数。iwqchp(2)水嘴调配水嘴调配指示曲线法：指示曲线法：图图12-13 水嘴调配水嘴调配1)按井下配水管柱按井下配水管柱(常用偏常用偏心管柱心管柱)进行分层测试，并进行分层测试，并整理测试资料，实测井口压整理测试资料，实测井口压力绘制各层段指示曲线；力绘制各层段指示曲线；2)根据分层配注量根据分层配注量 要求，在层段指示曲线上求出要求，在层段指示曲线上求出相应的井口分层配注压力相应的井口分层配注压力 ；3)按实际情况确定井

43、口注入压力按实际情况确定井口注入压力 ；iwqiwhpiwhp4)求出井口水嘴损失求出井口水嘴损失5)由嘴损曲线求需新调配水嘴由嘴损曲线求需新调配水嘴直径与个数，方法如图直径与个数，方法如图12-13所示，在嘴损曲线上，先由目所示，在嘴损曲线上，先由目前注水量前注水量 作一垂线与目前作一垂线与目前已下水嘴直径已下水嘴直径线相交，由此线相交，由此交点作一水平线交嘴损压力轴交点作一水平线交嘴损压力轴于于A点；当需将水嘴调小时点；当需将水嘴调小时()，向上量取，向上量取 线线段长得段长得B点，过点，过B点作一水平线与过点作一水平线与过 的垂线相交，交的垂线相交，交点处的水嘴直径与个数，即为新调配的水

44、嘴。点处的水嘴直径与个数，即为新调配的水嘴。iwhiwhchppp0iwq0d0iwqiwqchpiwq当需将水嘴调大时当需将水嘴调大时()，则应向下量取，则应向下量取 线段长。线段长。经验法调配水嘴用下式求水嘴直径经验法调配水嘴用下式求水嘴直径式中式中，分别为目前注水量和新调配注水量，分别为目前注水量和新调配注水量，d分别为目前水嘴直径与新调配水嘴直径，分别为目前水嘴直径与新调配水嘴直径，mm；b层段系数，一般加强层取层段系数，一般加强层取1.1，控制层取，控制层取0.9。0iwqiwqchpiwoiwqqbdd00iwqiwq0d四、四、检查配注准确程度与分配层段注水量检查配注准确程度与分

45、配层段注水量 注水井投注后，还要定期进行分层测试，用所得资料注水井投注后，还要定期进行分层测试，用所得资料检查配注的准确程度，并为正确地分配层段注水量提检查配注的准确程度，并为正确地分配层段注水量提供依据。供依据。1.检查配注准确程度检查配注准确程度 注水井的配注准确程度用配注误差表示，配注误差等注水井的配注准确程度用配注误差表示，配注误差等于实际注水量与设计配注量之差同设计配注量比值的于实际注水量与设计配注量之差同设计配注量比值的百分数。百分数。误差为正说明未达到注入量，称欠注；误差为负则说误差为正说明未达到注入量，称欠注；误差为负则说明注入量大于配注量，称超注。明注入量大于配注量，称超注。

46、2.分配层段注水量分配层段注水量 根据该井近期分层测试资料整理层段指示曲线。根据该井近期分层测试资料整理层段指示曲线。在曲线上求出目前正常注水压力下各层注水量及全在曲线上求出目前正常注水压力下各层注水量及全井注水量。井注水量。然后再算出注入压力下某层段的相对注水量然后再算出注入压力下某层段的相对注水量(某层段某层段注水量与全井注水量之比注水量与全井注水量之比)。最后将目前实测全井注水量按上面计算的比例分配最后将目前实测全井注水量按上面计算的比例分配给各层段。给各层段。注水井分层测试主要是测吸水剖面与测分层注水井分层测试主要是测吸水剖面与测分层(段段)指指示曲线。示曲线。一、一、放射性同位素测吸

47、水剖面的原理与方法放射性同位素测吸水剖面的原理与方法 测吸水剖面测吸水剖面就是在一定注入压力测定沿井筒各射就是在一定注入压力测定沿井筒各射开层段吸收注入量的多少。开层段吸收注入量的多少。其目的是掌握各层段的吸水其目的是掌握各层段的吸水能力。能力。1.基本原理及测试工艺基本原理及测试工艺第三节第三节 注水井分层测试注水井分层测试用固相载体用固相载体(如：医用骨质活性炭、氢氧化锌或二者的如：医用骨质活性炭、氢氧化锌或二者的混合物混合物)吸附已溶解好的放射性同位素吸附已溶解好的放射性同位素(如：如：、等等)离子，再与水配制成一定浓度带放射性的活化悬浮液。离子，再与水配制成一定浓度带放射性的活化悬浮液

48、。将悬浮液按正常注水注入井内后，利用放射性仪器在井将悬浮液按正常注水注入井内后，利用放射性仪器在井筒内沿吸水剖面测量放射性强度。吸水量越大的层段，筒内沿吸水剖面测量放射性强度。吸水量越大的层段，岩层表面滤积固相载体的量就越多。因岩石本身具有不岩层表面滤积固相载体的量就越多。因岩石本身具有不同的自然放射性，在注入活化悬浮液前，必须先测出岩同的自然放射性，在注入活化悬浮液前，必须先测出岩石本身的自然伽马曲线作为基线，如图石本身的自然伽马曲线作为基线，如图12-15所示。所示。65nZ100Ag2.吸水剖面资料解释吸水剖面资料解释1)曲线深度校正曲线深度校正。由于放射性测井曲线的滞后及电缆。由于放射

49、性测井曲线的滞后及电缆的误差，将引起放射性曲线深度与地层实际深度有误的误差，将引起放射性曲线深度与地层实际深度有误差，所以必须进行校正，尽可能使曲线深度与地层深差，所以必须进行校正，尽可能使曲线深度与地层深度相符，曲线的放射性异常与地层相对应。度相符，曲线的放射性异常与地层相对应。2)消除污染、确定叠合线消除污染、确定叠合线。凡是活化悬浮液经过的井。凡是活化悬浮液经过的井段均有不同程度的放射性沾污，它使同位素曲线的基段均有不同程度的放射性沾污，它使同位素曲线的基值抬高甚至造成假异常，影响资料的准确性。值抬高甚至造成假异常，影响资料的准确性。3)绘制叠合图绘制叠合图。先绘出自然伽马曲线。先绘出自

50、然伽马曲线(基线基线)，然后把经，然后把经过深度、幅度校正的同位素曲线与自然伽马曲线进行过深度、幅度校正的同位素曲线与自然伽马曲线进行叠合，使泥岩段及不吸水井段重叠在一起，即得到了叠合，使泥岩段及不吸水井段重叠在一起，即得到了叠合图。叠合图。4)确定吸水层位确定吸水层位。凡吸水层段在叠合图上均有明显的。凡吸水层段在叠合图上均有明显的异常，曲线异常超过泥岩井段叠合图的异常，曲线异常超过泥岩井段叠合图的1.5倍都为吸水倍都为吸水段。同时参考其它电测曲线，如自然电位曲线。段。同时参考其它电测曲线，如自然电位曲线。5)确定相对吸水量确定相对吸水量。由于对应于各层的自然。由于对应于各层的自然曲线与同曲线

51、与同位素曲线未重叠部分所包围的面积位素曲线未重叠部分所包围的面积(图中阴影部分图中阴影部分)与与各层吸水量成正比，因此各层相对吸水量各层吸水量成正比，因此各层相对吸水量 为：为：%1001niiiriwiAAq式中：第i层段的相对吸水量；第i层段同位素曲线异常面积。riwiqiA二、二、分层指示曲线测试分层指示曲线测试 目前国内大多数油田主要用偏心管柱测注水井分层指目前国内大多数油田主要用偏心管柱测注水井分层指示曲线，当无法用偏心管柱时则可用投球法测注水指示曲线，当无法用偏心管柱时则可用投球法测注水指示曲线。示曲线。1.偏心管柱测分层指示曲线偏心管柱测分层指示曲线 (1)测试原理测试原理 在偏

52、心管柱测试中主要采用在偏心管柱测试中主要采用106浮式井下流量计测浮式井下流量计测试流量，利用与测试管柱配套的密封及定位装置将流试流量，利用与测试管柱配套的密封及定位装置将流量计密封并定位于被测层段配水器上，使注入地层的量计密封并定位于被测层段配水器上，使注入地层的全部液体通过流量计的锥管，冲动锥管内的浮子，浮全部液体通过流量计的锥管，冲动锥管内的浮子，浮子产生位移并带动记录笔，而记录笔与弹簧相连接，子产生位移并带动记录笔，而记录笔与弹簧相连接，当液流冲动浮子向下位移，弹簧被拉长时，笔尖随之当液流冲动浮子向下位移，弹簧被拉长时，笔尖随之下移。当冲击力与弹簧扭力平衡时笔尖稳定于这一位下移。当冲击

53、力与弹簧扭力平衡时笔尖稳定于这一位置，同时，时钟带动装有记录卡的记录纸筒旋转，这置，同时，时钟带动装有记录卡的记录纸筒旋转，这样笔尖就可以在样笔尖就可以在记录卡片记录卡片上画出一定高度的台阶。不同流量，所划台阶的高度上画出一定高度的台阶。不同流量，所划台阶的高度不同，可记录出流量变化。然后根据预先在室内做出的浮子位不同，可记录出流量变化。然后根据预先在室内做出的浮子位移与流量关系校对曲线，从记录卡上求出流量值。移与流量关系校对曲线，从记录卡上求出流量值。（2）测试方法）测试方法由下而上逐层测试，仪器在各个层段停留由下而上逐层测试，仪器在各个层段停留35 min，所测，所测流量等于包括本层在内的

54、以下各层注水量之和。用某一个流量等于包括本层在内的以下各层注水量之和。用某一个层段处记录的流量减去下一个层段处记录到的流量，即为层段处记录的流量减去下一个层段处记录到的流量，即为本层的注水量。向井内下一次仪器，可不停注同时连续测本层的注水量。向井内下一次仪器，可不停注同时连续测完所有层段的注水量。完所有层段的注水量。(3)绘制层段指示曲线绘制层段指示曲线 根据测得的流量计卡片根据测得的流量计卡片(图图12-16)上浮子的位移上浮子的位移(即弹簧的应即弹簧的应变值变值)，查流量计校对曲线，查流量计校对曲线(图图12-17)求出视流量，然后自下而求出视流量，然后自下而上逐层计算：上逐层计算：设设:

55、第四层段的注水量；第四层段的注水量；:第三、四层段的注水量；第三、四层段的注水量；:第二、三、四层段的注水量；第二、三、四层段的注水量；:全井的注水量。全井的注水量。4q3q2q1q则：第四层段注水量则：第四层段注水量 第三层段注水量第三层段注水量 第二层段注水量第二层段注水量 第一层段注水量第一层段注水量 在进行井下流量测试时，采用相同压降，降压法测试。在进行井下流量测试时，采用相同压降，降压法测试。压力间隔一般为压力间隔一般为0.51.0 Mpa，每层至少测，每层至少测34个压力个压力点点(含正常注水压力含正常注水压力)。绘制各层段在不同注水压力下相。绘制各层段在不同注水压力下相应的注水量

56、与注水压力关系曲线，即该层段指示曲线。应的注水量与注水压力关系曲线，即该层段指示曲线。2.投球法测分层指示曲线投球法测分层指示曲线 除偏心注水管柱外，我国采用的同心注水管柱均可采除偏心注水管柱外，我国采用的同心注水管柱均可采用投球法进行分层测试。用投球法进行分层测试。44qqiw433qqqiw322qqqiw211qqqiw向管柱中投入第一个小球，小球座在最下一级球座上，向管柱中投入第一个小球，小球座在最下一级球座上，封堵最下一个层段，同样再测封堵最下一个层段，同样再测45个不同注入压力下的个不同注入压力下的注水量，每个控制点的注入压力应与全井测试时相同；注水量，每个控制点的注入压力应与全井

57、测试时相同；再向管柱中投入第二个小球，封堵最下两个层段，进再向管柱中投入第二个小球，封堵最下两个层段，进行类似测试，直至结束。行类似测试，直至结束。如果有五个层段，则需从下至上逐级投入由小直径到如果有五个层段，则需从下至上逐级投入由小直径到大直径的四个球。采用与偏心管柱测试相同的方法处理大直径的四个球。采用与偏心管柱测试相同的方法处理所测得的资料，即可绘出分层指示曲线。所测得的资料，即可绘出分层指示曲线。先测先测45个不同注入压力下的全井注水量；个不同注入压力下的全井注水量；三、三、井下流量计测试成果及应用井下流量计测试成果及应用 对于偏心配水管柱常用对于偏心配水管柱常用106井下浮子式流量计

58、配合井下浮子式流量计配合测试，可得到测试卡片，如图测试，可得到测试卡片，如图12-18所示。通过分析卡所示。通过分析卡片曲线的形状能比较准确地判断井下管柱或仪器存在片曲线的形状能比较准确地判断井下管柱或仪器存在的问题。的问题。图图12-18(a)表明，测第表明，测第三层水量时，该层水嘴三层水量时，该层水嘴被脏物堵死或装死水嘴被脏物堵死或装死水嘴停注。对此，应先洗井，停注。对此，应先洗井，待注水稳定后再测试或待注水稳定后再测试或捞出第三层段水嘴解堵。捞出第三层段水嘴解堵。图图12-18(b)表明，第二表明，第二或第三段水嘴直径过大，或第三段水嘴直径过大，造成嘴损压差过小，第造成嘴损压差过小，第二

59、级封隔器失效；若缩二级封隔器失效；若缩小水嘴后依然如此，则小水嘴后依然如此，则说明第二级封隔器已坏。说明第二级封隔器已坏。对此，应按嘴损曲线选对此，应按嘴损曲线选择水嘴，保证封隔器密择水嘴，保证封隔器密封或换封隔器。封或换封隔器。图图12-18(c)表明，第三、四段吸水能力差，水嘴过大，表明，第三、四段吸水能力差，水嘴过大，造成第三级封隔器不密封，应按嘴损曲线缩小水嘴。造成第三级封隔器不密封，应按嘴损曲线缩小水嘴。图图12-18(d)表明，油压低或大部分层段水嘴过大，造成表明，油压低或大部分层段水嘴过大，造成全井封隔器都不密封。对此，应提高注水压力或检查全井封隔器都不密封。对此，应提高注水压力

60、或检查水嘴，并重新选水嘴。水嘴，并重新选水嘴。图图12-18(e)表明，管表明，管柱洗井阀严重漏失或柱洗井阀严重漏失或脱落，或撞击筒以下脱落，或撞击筒以下管柱脱落。需投死水管柱脱落。需投死水嘴验漏，如果水量不嘴验漏，如果水量不变化应起管柱检查。变化应起管柱检查。如图如图12-18(f)所示，测第三层段时，流量计未坐入工作所示，测第三层段时，流量计未坐入工作筒内，管柱有油污；或第三层工作筒通道被腐蚀直径筒内，管柱有油污；或第三层工作筒通道被腐蚀直径变大，对此，应大排量变大，对此，应大排量(大于大于25 m3/h)洗井、带加重杆洗井、带加重杆使流量计坐工作筒的速度加快，或起管柱更换工作筒。使流量计

61、坐工作筒的速度加快，或起管柱更换工作筒。第十二章第十二章 油水井增产增注措施油水井增产增注措施第一节第一节 水力压裂水力压裂定义：定义：当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过收能力的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随带有支撑剂的液力后，即在地层中形成裂缝。随带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。中形成了具有

62、一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。增产原理：油气向井的径向流增产原理：油气向井的径向流从地层 裂缝从裂缝 井底作用作用由径向流变为两个单相流，节约了能耗。由径向流变为两个单相流，节约了能耗。连通地层深处连通地层深处解除近井地带污染解除近井地带污染一、一、造缝机理造缝机理 在压裂中，了解裂缝的形成条件，裂缝形态及在压裂中，了解裂缝的形成条件，裂缝形态及方向对有效地发挥压裂在增产，增注中的作用是极方向对有效地发挥压裂在增产，增注中的作用是极为重要的。但由于地下条件的复杂性，虽然进行了为重要的。但由于地下条件的复杂性，虽然进行了大量的研究，但仍未得到较好的解决。大量的研究，但仍未得到较好的解决。地层中

63、造缝的影响因素地层中造缝的影响因素井底附近的地应力及其分布井底附近的地应力及其分布岩石力学性质及压裂液的渗滤性质岩石力学性质及压裂液的渗滤性质注入方式注入方式1.地应力及其分布地应力及其分布 一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态。作用在地下某单元体上的力有垂向主应力 及水平主应力 (其中又分为互相垂直 的和 )。(1)应力应力 垂向应力：垂向应力：作用在单元体上的垂向应力来自上覆岩层的重量，其数值约为zHxy)1(fmaHgzH：地层深度；：孔隙度；由于油气层中均有一定的孔隙压力pp(即地层压力或流体压力)，部分上覆岩层的压力z被多孔介质中的流体压力支持。故有效垂向应力可表示为：故有效垂向应

64、力可表示为：根据广义虎克定律，则可求出岩石的有效水平根据广义虎克定律，则可求出岩石的有效水平应力为：应力为：=pzzepZexe1推导：在推导：在xe,ye,ze 作用下，单元体在作用下，单元体在x轴方向轴方向上的应变为：上的应变为：)(11zeyexezeyexexzxyxxxEEEE因为存在侧向应力的限制，侧向应变为因为存在侧向应力的限制，侧向应变为0，令令 得得yxZexe1(2)地质构造对应力的影响地质构造对应力的影响 受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的受地质构造影响发生很大的变化，各个方向的应力也彼此不等。应力也彼此不等。如果岩石单元体是各向同性材料，岩石破裂时如果岩石单元体是

65、各向同性材料，岩石破裂时的的。(3)井壁上的应力井壁上的应力1)井筒对地应力及其分布的影响 在地层中钻井以后，破坏了原始应力的平衡状在地层中钻井以后，破坏了原始应力的平衡状态，使得井壁上及其周围地层中的应力分布发生变态，使得井壁上及其周围地层中的应力分布发生变化。为了简化，将地层中的三维应力问题用二维方化。为了简化，将地层中的三维应力问题用二维方法来处理，并近似地直接采用弹性力学中双向受力法来处理，并近似地直接采用弹性力学中双向受力的无限大平板中钻有一个圆孔时的应力计算公式来的无限大平板中钻有一个圆孔时的应力计算公式来分析井壁应力，分析井壁应力，圆孔周向的应力分布圆孔周向的应力分布：2cos)

66、31(2)1(24422rarayxyxA）当）当r=a且且x=y=H时，时，=2x=2y=2H 说明圆孔壁上各点的周向应力相等，与说明圆孔壁上各点的周向应力相等，与值无关。值无关。B)当当r=a,x y 时，时，xy3)()(min180,0yx3)()(max270,90 随着随着r的增加，周向应力迅速降低，如图的增加，周向应力迅速降低，如图13-2(b)所示。大约在几个圆孔直径之外，即降为原地应力值，所示。大约在几个圆孔直径之外，即降为原地应力值，孔壁上的应力比远处的大得多，孔壁上的应力比远处的大得多，这就是在压裂中地这就是在压裂中地层破裂压力大于延伸压力的一个重要原因。即：层破裂压力大于延伸压力的一个重要原因。即：Hr)(2)井眼内压所引起的井壁应力井眼内压所引起的井壁应力 压裂过程中，向井筒内注入高压液体，使井压裂过程中，向井筒内注入高压液体，使井内压力很快升高，井筒内压必然产生井壁上的周内压力很快升高，井筒内压必然产生井壁上的周向应力。向应力。简化：简化：若把井筒周围的岩石看作是一个具有无限壁厚的若把井筒周围的岩石看作是一个具有无限壁厚的厚壁圆筒，假设材料是弹性的，根据弹性