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注水工藝技術(shù)研究
論文關(guān)鍵詞：分層注水 吸水能力 注水管柱 封隔器 配水器
論文摘要 ：我國大部分油田都是非均質(zhì)多油層砂巖油藏，各類油層在層間、平面內(nèi)有很大的差異性，通過分不同的開發(fā)層系，每口井仍有幾個或十幾個小層進(jìn)行開采，各層之間的滲透率仍然存在較大差異，這些差異對注水開發(fā)效果有很大影響。有油田物性差異、層內(nèi)矛盾、層間矛盾十分突出，注水過程中的單層突進(jìn)和舌進(jìn)現(xiàn)象十分明顯，導(dǎo)致注入水推進(jìn)不均勻。因此分層注水就顯得非常必要。
經(jīng)過近年來的實(shí)踐開發(fā)，注水工藝已經(jīng)形成為一套行之有效的方法。在本文的開始，詳細(xì)的介紹了注水井吸水能力差異原因和幾種常用的測試方法以及影響它的一些因素。接著是對注水指示曲線的分析和研究應(yīng)用。通過對全國各油田的的實(shí)踐，得出了實(shí)現(xiàn)分層注水的幾種方法。井下工具部分詳細(xì)介紹了注水管柱及其配套的工具。
ABSTRACT ：Wholly right and wrong all much oil layers of character sandstone oil deposits in best oil field of our country ,there is very great divergence inner place different type of oil layer is living between the straturm and the plane ,fastens on the development straturm by means of the branch difference ,per mouthful of well yet possess several either tens little straturms to extract .osmosis leading between every straturm yet is greatter divergence ,these divergence adjust to pour water into to be opened up effect to possess the very great effect .Possess oil field matter divergence and inner place the straturm spear and shield andcontradictorily fully stress between the straturm Pours water into in the process single tier advances suddenly and the tongue that to move forward the appearance fully obvious ,cause emptying into water to carry forward ununiformly .The layeringseem very much indispensable hence being poured water into .
The course practice development in the past few years .The technology poured water into has takeed shape in the interest of one suit of effectual means .In the original beginning ,detailed introduction is poured water into , and water power force divergence reason and some kinds of quiz means in common use along with effect its some elements are breathed in to the well .Next is adjusting to pour water into instruction curve analysis and research application .The nationwide every oil field the practice summing-up by means of adjust .obtain some kinds of meanss that the realization layering was poured water into .
Keywords: Layering is poured water into, Breathe in water power force, the tube of pour water into, excluder, bottom hole regulator
目前，雖然油田注水已不是油田開發(fā)研究中的新鮮課題，但對油田分層注水工藝的研究還是非常必要的。在油田開發(fā)當(dāng)中，由于三大矛盾的存在，到油田開發(fā)后期，采收率會急劇下降，產(chǎn)量降低。為了解決這一難題，世界大部分油田都采用注水的方式來提高產(chǎn)量，增加油田的效益。
在我國也不例外。大慶油田是我國第一次實(shí)現(xiàn)早期內(nèi)部分層注水、保持油層壓力采油的油田。在二十多年來的開發(fā)實(shí)踐中，形成了以分層注水為中心的一整套工藝技術(shù)，使油田獲得了良好的開發(fā)效果。注水是保持油層壓力，實(shí)現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和改善油田開發(fā)效果的有效方法。
分層注水就是在同一口注水井中，利用封隔器將多油層分隔為若干層段，使之在加強(qiáng)中、低滲透率油層注水的同時，通過調(diào)整井下配水嘴的節(jié)流損失，降低注水壓差，對高滲透率油層進(jìn)行控制注水，以此調(diào)節(jié)不同滲透率油層吸水量的差異。從而達(dá)到提高二、三類油藏的水驅(qū)動用儲量，減緩老油田自然遞減的目的。
本文重點(diǎn)研究分層吸水能力的影響因素、測試技術(shù)和分層注水井下管柱的分析研究以及分層注水指示曲線的分析研究。
1注水井吸水能力差異原因分析和測試技術(shù)
1.1吸水能力差異原因分析
1.1.1影響吸水能力的因素
�。�1）與注水井井下作業(yè)及注水井操作等有關(guān)的因素。主要包括：進(jìn)行作業(yè)時，因用泥漿壓井時泥漿侵入注水層造成堵塞;由于酸化等措施不當(dāng)或注水操作不平穩(wěn)而破壞地層巖石結(jié)構(gòu)，造成砂堵；未按規(guī)定洗井，井筒不潔凈，井內(nèi)的污物隨注入水帶入地層造成堵塞。
�。�2）與水質(zhì)有關(guān)的因素。主要包括：注入水與設(shè)備和管線的腐蝕產(chǎn)物(如氫氧化鐵及硫化亞鐵等)造成的堵塞，以及水在管線內(nèi)產(chǎn)生的垢（碳酸鈣、硫酸鋇）等地堵塞;注入水中含有的某些微生物，除了它們自身堵塞作用外，它們的代謝產(chǎn)物也會造成堵塞；注入水中所帶的細(xì)小泥砂等雜質(zhì)堵塞地層；注入水中含有在油層內(nèi)可能
[1]
�。�3）組成油層的粘土礦物遇水后發(fā)生膨脹。
�。�4）注水井地層壓力上升。
1.1.2注水井吸水能力降低的原因�。�1）鐵的沉淀
在油田注水過程中，注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經(jīng)地面管線到達(dá)井底的過程中，含鐵量逐漸上升。
a氫氧化鐵的生成
根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理， 二價鐵離子Fe 進(jìn)入水中，生成氫氧化亞鐵Fe(OH) ，注入水中溶解的氧進(jìn)一步將Fe(OH) 氧化，生成氫氧化鐵Fe(OH) 。生成的氫氧化鐵，當(dāng)水的pH值﹥3.3～3.5時，處于膠體質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)；當(dāng)pH值接近于6～6。5時，處于凝膠狀態(tài)；當(dāng)pH值﹥8.7時，則呈棉絮狀的膠體物，特別當(dāng)pH值﹥4.5以后的氫氧化鐵，注入底層后將發(fā)生明顯的堵塞作用，從而降低吸水能力。
當(dāng)注入水中含有鐵菌時，鐵菌的代謝作用也會產(chǎn)生氫氧化鐵Fe(OH) 沉淀。水中的鐵菌由它周圍中吸取二價鐵鹽和氧，而同時在它的機(jī)體內(nèi)進(jìn)行近似于下列方程的反應(yīng)，從而生成氫氧化鐵沉淀：
4Fe(HCO ) +2H O+O 4Fe(OH) +8CO
b硫化亞鐵沉淀的生成
當(dāng)注入水中含有硫化氫時，其腐蝕將變得更加嚴(yán)重。硫化氫與電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的二價鐵作用生成硫化亞鐵的黑色沉淀物。即使注入水中沒有溶解硫化氫氣體，當(dāng)含有硫酸鹽還原菌時，也會由于水中的硫酸根被這種菌還原成硫化氫：
2H +SO +4H H S+4H O
而硫化氫將與二價鐵Fe 生成硫化亞鐵沉淀。
在一些注水井內(nèi)排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋味就是含有硫化氫和硫化亞鐵的緣故。
�。�2）碳酸鹽沉淀
當(dāng)注入溶解有重碳酸鈣、中碳酸鎂等不穩(wěn)定鹽類時，注入地層后，由于溫度變化，這些溶解鹽被析出生成沉淀，堵塞地層孔道，降低吸水能力。
水中游離的二氧化碳、重碳酸根及碳酸根在一定的條件下，保持一定的平衡關(guān)系：
CO +H O+CO 2HCO
當(dāng)注水入地層后，由于溫度升高，將使重碳酸鹽發(fā)生分解，平衡左移，溶解中的碳酸根離子的濃度增大。當(dāng)水中含有大量的鈣離子時，在一定條件下將會有碳酸鈣從水中析出，從而造成堵塞。
另外，在水中硫酸鹽還原菌的作用下，由下面的反應(yīng)也會生成白色的碳酸鈣沉淀。
Ca + SO + CO +8H CaCO + H S+3H O
（3）細(xì)菌堵塞
根據(jù)國內(nèi)外的一些研究表明，注入水中含有的細(xì)菌，(如硫酸鹽還原菌、鐵菌等)在注水系統(tǒng)和地層中進(jìn)行繁殖將引起地層孔隙的堵塞,使吸水能力降低。這些菌的繁殖除了菌體本身造成地層堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵FeS及氫氧化鐵Fe(OH) 沉淀也會堵塞地層。
硫酸鹽還原菌的生存和繁殖不需要氧，是厭氧性細(xì)菌，又能適應(yīng)環(huán)境上的較大差異，生長的溫度范圍283~313K，pH值在4.0~9.6。其適應(yīng)溫度為298~308 K，適宜的pH值在6.7~7.3。而經(jīng)過脫氧的水，正是厭氧硫酸鹽還原菌生存和繁殖的適宜環(huán)境。例如，某油田注入水進(jìn)行凈化站處理前菌含量較低（2.5×10 個/mL），進(jìn)入脫氧塔后的密閉流程中，則得到大量繁殖，含菌量迅速增加，到注水井口時，可達(dá)1.0×10 個/mL。
鐵菌與硫酸鹽還原菌相反，它離開氧便不能生長和繁殖，但是由于注入水中往往含有氧，因而給它的生長和繁殖造就了一定的條件。
由于注入水中所含有細(xì)菌和水一起進(jìn)入地層會在一定范圍內(nèi)生長繁殖，通過對一些井的發(fā)現(xiàn)，帶入地層的硫酸鹽還原菌按排液量計(jì)算的活潑發(fā)育半徑為3～5m。因此，菌體和代謝產(chǎn)物對地層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，而且會發(fā)生在較深地帶。這樣，將給解除細(xì)菌所造成的堵塞增加一定的困難。
（4）粘土遇水膨脹
砂巖油層均存在著粘土夾層，巖石膠結(jié)物中亦含有一定數(shù)量的粘土。因此，在注水過程中往往由于粘土遇水膨脹造成堵塞，甚至在井壁處造成巖石崩脫和坍垮。
粘土遇水膨脹的程度與構(gòu)成土礦物的類別和含量有關(guān)。蒙脫石組成的粘土礦物膨脹性最大，而高嶺石組成的粘土礦物膨脹性最小。因此，粘土膨脹程度隨蒙脫石的含量的增多而增大。此外，粘土膨脹與水的性質(zhì)也有關(guān)，通常清水比鹽水更容易使粘土膨脹，所以，注地層水可以減少粘土的膨脹。
由于不同的油田上油層巖石中粘土含量與組成不同，以及注入水性質(zhì)不同，因此粘土的膨脹程度以及對注水井吸水能力的影響程度也有所不同，有的甚至沒有明顯影響。
在注水的過程中，根據(jù)上述影響吸水能力的因素，找出具體存在的影響吸水能力降低的原因，采取措施加以解決。
1.2吸水能力的研究與測試方法
1.2.1分層吸水能力的研究
為了滿足分層采油的需要必須分層注水.在分層注水的井內(nèi),必須研究各小層的吸水能力的大小。研究分層吸水能力，主要采用下面的幾個指標(biāo)：
�。�1）注水井指示曲線 注水井指示曲線是表示在穩(wěn)定流動情況下，注入壓力與注水量之間的關(guān)系曲線。在分層注水情況下，小層指示曲線表示各小層注入壓力（指經(jīng)過水嘴后的壓力）與小層注水量之間的關(guān)系，如圖所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖1 注水指示曲線
（2）
[2]
吸水指數(shù) 吸水指數(shù)是表示在單位壓差下的日注水量,單位為米 /(日·千帕)。即：吸水指數(shù)= =
它的大小表示這個地層的吸水能力的好壞，吸水指數(shù)大就表示吸水能力好，反之吸水能力差。油田正常生產(chǎn)時，不可能經(jīng)常關(guān)井測注水靜壓，所以采用測試指示曲線的辦法取得在不同流壓下的注水量，用下面的式子計(jì)算吸水指數(shù)：
吸水指數(shù)=
在進(jìn)行不同地層吸水能力對比分析時，需采用“比吸水指數(shù)”或稱“每米吸水指數(shù)”為指標(biāo)，它是地層吸水指數(shù)被地層有效厚度除所得的值，單位為米 /(日·千帕·米)，是表示一米的厚地層在一個大氣壓的壓插差下的日注水量。
（3）視吸水指數(shù) 用視吸水指數(shù)進(jìn)行分析時，需在對注水井進(jìn)行測試取得流壓資料后才能進(jìn)行。在日常分析中，為及時掌握吸水能力的變化情況，常采用視吸水指數(shù)為指標(biāo)表示吸水能力。它是井口壓力除日注水量，單位為米 /(日·千帕)。
即： 視吸水指數(shù)=
在沒有分層注水的情況下，如采用油管注水，則上式中的井口壓力取套管壓力；若采用套管注水，則上式中的井口壓力取油管壓力。
在注水井進(jìn)行層注水時，用分層注水量和 分層注水壓力所算得的吸水指數(shù)（視吸水指數(shù)）為分層吸水指數(shù)（分層視吸水指數(shù)）。分層吸水指數(shù)要通過分層測試；來取得。
�。�4）相對吸水量 相對吸水量是指在同一注水壓力下，某小層吸水量占全井吸水量的百分?jǐn)?shù)。表示為：
相對吸水量= ×100
相對吸水量是用來表示各小層相對吸水能力的指標(biāo)。有了各小層的相對吸水量，就可以有全井指示曲線繪制出各小層的分層指示，而不必進(jìn)行分層測試。
目前我國研究分層吸水能力的方法主要有兩類，一類是測定注水井的吸水剖面；一類是在注水過程中直接進(jìn)行分層測試。前者是用各層的相對吸水量來表示分層吸水能力的大小，后者用分層測試整理分層指示曲線。并求得分層的吸水指數(shù)，來表示分層吸水能力的好壞。
1.2.2吸水能力的測試方法測吸水剖面就是在一定注入壓力下測定沿井筒各射開層段吸收注入量的多少（即分層的吸水量），目的是為了掌握各小層的吸水能力，以作為合理分層配注的依據(jù)。下面介紹放射性同位素測吸水剖面的方法。
(1)原理及測量過程
將吸附有放射性同位素（如鋅Zn 、銀Ag 等）離子的固相載體（如醫(yī)用骨質(zhì)活性炭、氫氧化鋅或二者的混合物）加入水中，調(diào)配成帶放射性的活化懸浮液。將懸浮液注入井內(nèi)后，利用放射性儀器在井筒內(nèi)沿吸水剖面測量放射性強(qiáng)度。當(dāng)活化懸浮液注入井內(nèi)時，與正常注水一樣，懸浮液將按井筒剖面原有各層吸水能力按比例進(jìn)入各層，由于所選擇的固相載體顆粒直徑稍大于地層孔隙，它就被濾積在巖石表面，而清水進(jìn)入深處。另外，固相載體又具有牢固的吸附性和能均勻懸浮，所以吸水量大的層，巖層表面濾積的固相載體就多，儀器測得的放射性強(qiáng)度就大，反之，就小。
由于巖層本身就具有不同的自然放射性，為了能根據(jù)注入活性懸浮液后的放射性強(qiáng)度的變化來確定分層吸水量，必須在注入活性懸浮液以前先測出巖層本身的自然 曲線作為基線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，注入活化懸浮液前后放射性強(qiáng)度的變化來求得各小層的吸水量。
(2)分層吸水剖面的解釋
1.繪制迭合圖
首先在透明方格紙上繪出自然伽瑪曲線（基線），再將放射性同位素曲線與之迭合，使兩條曲線在泥巖段與不吸水井段重迭在一起，組成放射性吸水剖面圖。
2確定吸水層位
根據(jù)自然伽瑪曲線與同位素不重合部分，即曲線異常部分，可確定出吸水層位。
3計(jì)算相對吸水量
于巖石本身具有不同的自然放射性，因此利用注同位素前后的兩條放射性測井曲線進(jìn)行對比，注同位素以后所測的曲線上所增加的異常值，就反映了相應(yīng)的吸水能力。如圖2所示，從圖中可以看出，自然伽瑪曲線與同位素曲線不重合的曲線異常部分，即為吸水層位。由于對應(yīng)于各層的同位素曲線異常面積（即自然伽瑪曲線與同位素曲線為重合部分所包圍的面積）與各層吸水量成正比，故可用異常面積來計(jì)算分層相對吸水量：
分層相對吸水量= ×100
圖2 載體法吸水剖面曲線
采用同位素懸浮液測吸水剖面時應(yīng)注意以下幾個問題：
�、僖x擇合適的固體載體。根據(jù)測量原理，為了保證測量質(zhì)量，吸附放射性離子的固相載體必須能牢固地吸附放射性離子，在整個施工過程中不產(chǎn)生脫附現(xiàn)象；能符合本地區(qū)地層特性，不被擠入地層，而能濾積在巖石表面，即顆粒直徑應(yīng)稍大于地層孔喉道直徑；固相顆粒均勻，具有良好的懸浮性，以保證在注入水中均勻分布；固相載體帶放射性離子的效率要高，用量要小，使它在地層表面濾積后對地層的吸水能力影響小。根據(jù)以上要求，國內(nèi)曾使用的固相載體有醫(yī)用活性炭、氫氧化鋅等�！ �
�、谟捎诠滔噍d體濾積在地層表面上，會引起地層吸水能力的下降，吸水量大的層位影響大，故求出的相對吸水量偏低；吸水量小的層位影響小，求得的相對吸水量偏高。根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)研究的成果，用活性炭作為固
[3]
相載體時，對Zn 的載帶效率比較低，因而用量較大，有堵塞影響，用氫氧化鋅時，載帶效率高，用量小，無堵塞影響。但后者下沉速度較前這大。�、矍�對比時，應(yīng)參考該井其他電射孔和油管記錄等資料，以區(qū)別由于管外串槽、接箍污染等引起的假異常現(xiàn)象。
�、芊派湫酝凰厥┕r，在人身安全及施工設(shè)備上都要有專門的防護(hù)措施。
�、萦捎谑┕ず髱r層的放射性強(qiáng)度很高，短期內(nèi)不易減弱，因而不能連續(xù)多次測吸水剖面。
在油田實(shí)際應(yīng)用中，我們除了使用上述的方法外，還有一種常用的方法是投球測試法。采用投球法分層測試時首先測出全井指示曲線，全井指示曲線一般要測4～5個點(diǎn)，即由大到小控制注水壓力，測4～5個不同注入壓力和相應(yīng)的全井注水量。兩者的關(guān)系曲線即為全井指示曲線。測試壓力點(diǎn)的間隔為0.5～1.0MPa，每點(diǎn)壓力對應(yīng)的注水時間，一般需穩(wěn)定30分左右。
�。�1）投球測試方法
在測得全井資料后，便開始分層測試，先投小鋼球入井并坐在最下一級球座上，這樣擺弄堵死了鋼球以下的第三層段，開始對第一層和第二層段測試，測出4～5個不同壓力下的注水量，每個控制點(diǎn)的注入壓力必須全井測試時間相同。一和二層測試完畢，即向井中投入第二個鋼球并坐在第二級球座上，將第二、第三層段堵死，對第一層測試，測出4～5個不同壓力下的注水量，同樣要求每個控制點(diǎn)的注入壓力必須全井測試時間相同。
�。�2）資料的整理
各層注水量的計(jì)算:第Ⅰ層注水量=投第二個球后測得的注水量;第Ⅱ?qū)幼⑺?投第一個球注水量-第Ⅰ層注水量;第Ⅲ層注水量=全井注水量-投第一個球后的注水量.
將全部測試數(shù)據(jù)整理列表,如下表,由表中數(shù)據(jù)可繪制出各層段的注水壓力與注水量的關(guān)系曲線—分層指示曲線.
如某井共三個注水層,投球程序測試如下:
1.測全井注水量(不投球)V = V +V +V
2.投第一個球(封堵第Ⅲ層)后的注水量V : V =V + V
3.投第二個球(封堵第Ⅱ?qū)?后的注水量: V =V
表1 分層測試成果表
①各層注水量計(jì)算:第一層注水量:V = V
第二層注水量:V = V -V
底三層注水量: V = V - V - V
②繪制分層指示曲線:分層注入壓力～注水量的關(guān)系曲線
（3）分層指示曲線的壓力校正
由上述方法測出的指示曲線，是井口注入壓力與小層吸水量之間的關(guān)系曲線。而各子層的真正注入壓力并不是井口注入壓力，而真正對地層有效的（井口）壓力要小于測試時得到的實(shí)測井口壓力，且在同一注入壓力下，由于各子層的水嘴直徑不同，也有所不同。
有效（井口）壓力可用下式計(jì)算：
p =p -p -p -p
式中 p ——實(shí)測井口注水壓力；
p ——注入水通過油管時的壓力損失；
p ——注入水通過嘴時的壓力損失；
p ——注入水打開配水器節(jié)流時所產(chǎn)生的壓力損失；
該公式是在井下配水工具正常時才能使
2．注水指示曲線的分析和研究 2.1指示曲線的形狀如前所述，按實(shí)測壓力繪制的指示曲線，不僅反映油層吸水情況，而且還與井下配水工具的工作狀況有關(guān)。因此，通過對實(shí)測指示曲線的形狀及斜率變化的分析，就可以掌握油層吸水能力的變化，分析井下配水工具的工作狀況，作為分層配水、管好注水井的重要數(shù)據(jù)。
如圖3：
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖3 幾種指示曲線的形狀
(1)直線型
它表示油層吸水量與注水壓力的正比關(guān)系。由注水指示曲線上任取兩點(diǎn)（注水壓力p 、p 以及相應(yīng)的注水量q 、q ），用下式可以算出油層的吸水指數(shù)I
I=
式中 I——吸水指數(shù)，m /（d·MPa）；
q 、q ——分別是點(diǎn)1和點(diǎn)2的注水量，m /d；
p 、p ——分別是點(diǎn)1和點(diǎn)2的注入壓力，MPa；
由上式可以看出，直線斜率的倒數(shù)即為吸水指數(shù)。但用指示曲線吸水指數(shù)時，應(yīng)采用真實(shí)指示曲線進(jìn)行計(jì)算。
第二種為垂直式指示曲線，出現(xiàn)這種曲線的原因是：油層滲透性差，雖然泵增加，但注水量并沒有增加。
第三種為遞減式指示曲線，出現(xiàn)的原因是儀表設(shè)備等有問題，因此，這種曲線是不正常的，不能應(yīng)用。
(2)折線型
圖3中的第四種曲線是折線，表示在注入壓力高到一定程度時，有新油層開始吸水，或是油層產(chǎn)生微小裂縫，致使油層吸水量增加，因此，這種曲線是正常的。
第五種為上翹式，出現(xiàn)上翹的原因，除了與儀表、設(shè)備有關(guān)外，還與油層性質(zhì)有關(guān)，即當(dāng)油層條件差、連通性不好或不連通時，注入水不易擴(kuò)散，使油層壓力升高，注入水量逐漸減小，造成指示曲線上翹。
第六種為曲拐式。是因?yàn)閮x器設(shè)備出了問題，不能應(yīng)用。
綜合上述，直線式和折線式是常見的，它反映了井下和油層的客觀情況。而垂直式和拐式、遞減式則主要受儀器、設(shè)備的影響，因此，不能反映注水時井下及油層的客觀情況。
2.2用指示曲線分析油層吸水能力的變化正確的指示曲線可以看出油層吸水能力的
[4]
大小，因而通過對比不同時間內(nèi)所測得的指示曲線，就可以了解油層吸水能力的變化。以下就幾種典型情況進(jìn)行簡要分析。(1)指示曲線右移，斜率變小
圖4 曲線右移
這種變化說明油層吸水能力增強(qiáng),吸水指數(shù).即在同一注入壓力下,原來的注入量為q ,過一段時間后的注入量為q , q ﹥q ,說明在同一注 入壓力下注入水量增加了,即油層吸水能力變好了.
設(shè)原來的吸水指數(shù)為I 則I = =
后來的吸水指數(shù)為I I = =
因前后計(jì)算I ,I 時采,用同一壓差 ,而 ﹥ ,所以I ﹥I ,即吸水指數(shù)變大.
原因:(1)油井見水以后,使阻力減小,引起吸水能力增大;(2)采取增產(chǎn)措施后.
(2)指示曲線左移,斜率變大
圖5曲線左移
這種變化說明油層吸水能力下降,吸水指數(shù)變小。
即：在同一壓力p下，注入量由原來的q 下降為q ，曲線靠近縱坐標(biāo)軸，曲線斜率增大了，由于曲線斜率的倒數(shù)為吸水指數(shù)，所以曲線左移說明吸水指數(shù)變小了。
原因：（1）地層深部吸水能力變差，注入水不能向深部擴(kuò)散；（2）地層堵塞。
(3)曲線平行上移
如圖6，由于曲線平行上移，斜率未變，故吸水指數(shù)未變化，但同一注入量q所需注入壓力，卻由p 增加到p ，這是因?yàn)槲笖?shù)未變，同一注水量必需是同一注水壓差，由于署入壓力由p 增加到 p 說明曲線平行上移是因油層壓力增高了。
原因：（1）注水見效（注入水使地層壓力升高）；（2）注采比偏大。
（4）曲線平行下移
如圖7，曲線平行下移，油層吸水指數(shù)未變。但同一注水量所需的注入壓力卻由p 下降到p ，說明油層壓力下降了。
原因：地層虧空（注采比偏小，注入量小于采出的油量，導(dǎo)致地層壓力下降）。
以上四種典型的變化原因，一般為油層堵塞，油層壓力變化，或進(jìn)行了增產(chǎn)措施等引起的。
但必須注意：分析油層吸水能力的變化，嚴(yán)格的說，必須用有效壓力繪制油層真實(shí)指示曲線。如用井口實(shí)測的壓力繪制指示曲線，必須是在同一管柱結(jié)構(gòu)的情況下所測，而且只能對吸水能力的相對變化。同一注水井在前、后不同管柱所產(chǎn)生的壓力損失不同，因此，不能用于對比油層吸水能力的變化，只有校正為有效井口壓力繪制真實(shí)指示曲線后，才能對比分析油層吸水能力的變化。
此外，井下工具的工作狀況也影響著指示曲線的變化。
3實(shí)現(xiàn)分層注水的方法和相關(guān)計(jì)算3.1．分層注水工藝方法：
3.1.1.利用油管和套管分兩層段注水
該工藝是將油層分為上、下兩個注水層段，中間用封隔器將上、下層段的油套環(huán)行空間封死，由套管給上層段注水，從油管給下層段注水，各層段的注水量在地面控制好。該方法管柱比較簡單。
3.1.2雙管封隔器分兩層段注水雙管封隔器分兩層段注水，是下兩根注水管柱，下入深的一根管柱裝有封隔器，將油套環(huán)行空間封死，分為上、下兩個注水層段，下入深的一根管柱注下層，下入淺的一根管柱注上層。該工藝井口需要改變，用兩個油管掛，兩套采油樹，分別控制兩個層段的注水量。
上述兩種工藝存在以下不足：一是只能分兩個層段注水，如果超過兩個層段，則無法進(jìn)行分層注水；二是注水井無法進(jìn)行維護(hù)性洗井，這意味著井筒內(nèi)的垢、鐵銹、雜質(zhì)等贓物無法沖洗出來，容易造成贓物堵塞油層，對于結(jié)垢嚴(yán)重的，易發(fā)生井內(nèi)工具及管柱被卡，造成大的事故；三是對于設(shè)有反循環(huán)洗井通道的Y341型注水封隔器如用于油套分注，當(dāng)油管所注下層啟動壓力低于套管所注上層時，洗井閥必將打開，這必然會帶來上下竄通，從而造成油套分注失��；四是因套管內(nèi)壁始終處于注入水流動浸蝕狀態(tài)，因而腐蝕加劇、容易損壞油層套管�；谏鲜龆喾N原因，各油田目前已基本不采用上述兩種方法，而主要采用單管封隔器、配水器多層段注水。
3.1.3單管封隔器、配水器多層段注水這種單管封隔器、配水器多層段注水的方式，井中只下一根管柱，利用封隔器在油套環(huán)行空間，將整個注水井段封隔成幾個互不相通的層段，每個層段都裝有一個配水器。注入水由油管入井，通過各個地層段，裝好的配水器上的水嘴，控制好注水量，分別注入到各層段的地層中去。單管封隔器、配水器多層段注水，根據(jù)配水器上水嘴的結(jié)構(gòu)和裝配形式，可分為固定式、活動式兩類，而活動蝕又可分為空心活動式與偏心活動式。其中，以偏心式應(yīng)用最多。
3.2管柱的受力分析及相關(guān)計(jì)算
3.2.1管柱錨定前伸長及軸向載荷計(jì)算
�。�1）井內(nèi)管柱自由狀態(tài)下的變形及軸向載荷
管柱下入井底時，上端固定、下端處于自由狀態(tài)，管柱內(nèi)外壓力相等，管柱受到自身重力和液柱浮力的作用，使管柱長度發(fā)生變化由虎克定律，封隔器位置處油管的伸長量 l 為：
l = （5-1）
封隔器位置處于油管的軸向載荷F 及軸向應(yīng)力 為：
F = （5-2）
（5-3）
�。�2）加壓錨爪錨定前引起管柱的伸長及應(yīng)力
管柱加內(nèi)壓進(jìn)行錨定坐封，錨爪錨定前管柱底部球閥關(guān)閉，隨著管柱內(nèi)壓的增大，管柱在內(nèi)外壓差作用下產(chǎn)生活塞效應(yīng)和橫向鼓脹效應(yīng)。
a 球座活塞力引起管柱的伸長及應(yīng)力
設(shè)錨定時井口壓力為 P ，該壓力作用于底部球座
[5]
管柱內(nèi)壁橫截面上，形成的活塞力引起管柱的軸向載荷 及軸向應(yīng)力 分別為：（5-4）
（5-5）
封隔器位置處管柱由于活塞效應(yīng)引起的伸長量 為：
（5-6）
b 橫向效應(yīng)引起注水管柱的變形注水管柱內(nèi)外壓力差作用引起的管柱徑向應(yīng)力 和環(huán)向應(yīng)力 分別為：
（5-7）
（5-8）
由廣義虎克定律 得到封隔器位置處的軸向變形為
（5-9）
3.2.2注水過程中管柱受力分析管柱錨定前，作用于注水管柱內(nèi)壁的活塞效應(yīng)和鼓脹效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)力和變形成為錨爪以上管柱的預(yù)拉力和變形。注水過程中，大通徑注水器連通，錨定段以上管柱將會產(chǎn)生溫差效應(yīng)、橫向鼓脹效應(yīng) 和摩阻效應(yīng) 。
a錨定前各效應(yīng)引起注水管柱的預(yù)拉力F ：
F =F + （5-10）
b.橫向效應(yīng)引起注水管柱的軸向載荷F 及應(yīng)力
井口注入壓力為，注水管柱環(huán)向應(yīng)力與徑向應(yīng)力引起管柱的軸向載荷和軸向應(yīng)力，注水管柱受膨脹效應(yīng)作用，內(nèi)部受到軸向拉力作用。
（5-11）
3.2.3溫差效應(yīng)引起注水管柱的軸向載荷及應(yīng)力
溫度變化將會造成管柱長度變化，如果管柱伸長到限制時，在管柱內(nèi)會產(chǎn)生一個軸向載荷，封隔器坐封時坐封位置處溫度為t ，在注水生產(chǎn)時管柱溫度為 t 。溫度變化引起管柱的軸向熱載荷為：
（5-13）
軸向熱應(yīng)力為：
（5-14）
式中 為管柱的熱膨脹系數(shù)，12.1×10 m/m·℃。
3.2.4摩阻效應(yīng)引起注水管柱的軸向載荷 F 及應(yīng)力注入液體沿管壁流動，由于液體的粘滯性在管柱內(nèi)的摩擦將造成液體流動阻力即摩阻效應(yīng)，該效應(yīng)將引起注水管柱的軸向載荷和軸向變形。注水管柱液流單位長度的水頭損失為：
（5-15）
式中v為管內(nèi)液體流動速度 Q為注水井日注水量，m /d； 為沿程阻力系數(shù)。
根據(jù)液體流動狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，單位長度注水管柱上的摩阻力為：
（5-16）
由于注水管柱錨定后，兩端可視為固定端，由力學(xué)知，液體流動沿注水管柱分布的摩阻力將引起上半段注水管柱縱向伸長，下半段注水管柱縱向縮短。封隔器位置由于液體流動引起的軸向載荷F 為：
（5-17）
軸向應(yīng)力 為：
（5-18）
式中， 為封隔器位置距井口的距離。
以上從（1）～（18）式中， ——管柱總長度， ；
——水力錨與封隔器直接接觸深度， ；
——錨定壓力， ；
——注水壓力， ；
——注水量， ；
——溫度變化，℃；
——油管內(nèi)外直徑， ；
——單位長度管柱質(zhì)量， ；
——彈性膜量， ；
——液體密度， 。
3.3.配水嘴的選擇及嘴損的計(jì)算
3.3.1嘴損的計(jì)算：
以下按兩種情況進(jìn)行分析。
當(dāng)油層無（不裝配水嘴）注水時，注入量與注入壓力的關(guān)系：
（5-19）
式中 （5-20）
而 （5-21）
當(dāng)油層控制（裝上配水嘴）注水時，注入量與注入壓力的關(guān)系：
（5-22）
式中 （5-23）
而 （5-24）
以上式中， ——油層吸水指數(shù)， ；
——注水時油管內(nèi)的沿程阻力損失， ；
——分層無控制時的注水量， ；
——與 對應(yīng)的井口配注壓力， ；
——靜水柱壓力， ；
——注水時通過水嘴的壓力損失， ；
——油層開始吸水時的井底壓力， ；
——無控制注水時的有效井底注入壓力， ；
——控制注水時的有效井底注入壓力， ；
——根據(jù)設(shè)備條件確定的井口注水壓力， 。
3.3.2水嘴的選擇：1嘴損曲線法：
�、俑鶕�(jù)測試資料繪制分層吸水指示曲線
②在分層指示曲線上查出與各層段注水量相對應(yīng)的餓井口配注壓力
�、塾�(jì)算各層嘴損壓差
�、芙栌米鞊p壓差值和需要的配注量在嘴損曲線上查出水嘴尺寸。
2簡易法：對于調(diào)整水量不大的層段選配水嘴直徑
式中 ——原用水嘴直徑，mm；
——需調(diào)整用
——原注水量， ；
——配注量， 。
調(diào)整水嘴直徑一般減小或增大0.1～0.2mm。
4.實(shí)現(xiàn)分層注水管柱及配套工具結(jié)構(gòu)原理分析
4.1分層注水常用工具
4.1.1封隔器的分類及型號編制
�、� 封隔器的分類
封隔器封隔件實(shí)現(xiàn)密封的方式進(jìn)行分類。
自封式：靠封隔件外徑與套管內(nèi)徑的過盈和工作壓差實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。
壓縮式：靠軸向力壓縮封隔件，使封隔件外徑變大實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。
擴(kuò)張式：靠徑向力作用于封隔件內(nèi)腔，使封隔件外徑擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。
組合式：由自封式、壓縮式、擴(kuò)張式任意組合實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。
⑵ 封隔器型號編制
編制方法：按封隔器分類代號、固定方式代號、坐封方式代號、解封方式代號及封隔器鋼體最大外徑、工作溫度/工作壓差六個參數(shù)依次排列，進(jìn)行型號編制，其形式如下：
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖 8
代號說明：分類代號：用分類名稱第一個漢字的拼音大寫字母表示，組合式用各式的分類代號組合表示。見表2。
表2 分類代號
固定方式代號：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見表3。
表3 固定方式代號
[6]
坐封方式代號：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見表4。
表4 坐封方式代號
解封方式代號：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見表5。
表5 解封方式代號
鋼體最大外徑：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為毫米(mm)。
工作溫度：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為攝氏度(℃)。
工作壓差：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為兆。
4.2常用分層注水工具的結(jié)構(gòu)、原理
4.2.1封隔器
隨著現(xiàn)場井況的變化，封隔器也隨之逐步改進(jìn)，形成了多種多樣的、滿足各種條件的封隔器。但其最基本的原理都是相通的。下面介紹幾種最基本的封隔器的結(jié)構(gòu)和原理。
⑴ Y211封隔器
①結(jié)構(gòu)：見圖9。
圖9 Y211封隔器
1-上接頭 2-調(diào)節(jié)環(huán) 3-“O”型圈 4-邊膠筒 5-隔環(huán) 6-中膠筒 7-中心管 8-楔形體帽 9-檔環(huán) 10-防松螺釘 11- 楔形體12-防松螺釘 13-限位螺釘 14-卡瓦 15-大卡瓦檔環(huán) 16-固定螺釘 17-連接環(huán) 18-小卡瓦檔塊 19-防松螺釘 20-護(hù)罩 21-彈簧 22-鎖環(huán)套 23-檔球套 24-檔球 25-頂套 26-扶正體 27-壓環(huán) 28-摩擦塊 29-壓簧 30-限釘壓環(huán) 31-滑環(huán) 32-軌道銷釘 33-防松螺釘 34-下接頭
②工作原理：
坐封：按所需坐封高度上提管柱后下放管柱，由件26～30組成的扶正器依靠彈簧29的彈力造成摩擦塊28與套管壁的摩擦力，扶正器則沿中心管7軌跡槽運(yùn)動，軌道銷釘32從原來的短槽上死點(diǎn)A經(jīng)過B到達(dá)長槽上死點(diǎn)C的坐封位置。由于頂套25的作用，擋球套23被頂開解鎖，從而使卡瓦14被錐體11撐開，并卡在套管內(nèi)壁上。同時，在管柱重量作用下，件1、2和7一起下行壓縮膠筒，使膠筒直徑變大，封隔油套環(huán)形空間。
解封：上提管柱，上接頭1、調(diào)節(jié)環(huán)2和中心管7一起上行，結(jié)果軌道銷釘32又運(yùn)動到下死點(diǎn)B，錐體11退出卡瓦14。同時由于扶正器的摩擦力，產(chǎn)生一個向下的拉力，從而卡瓦準(zhǔn)確回收及鎖球24復(fù)位，擋球套23在彈簧21的作用下，自動復(fù)位，鎖緊裝置恢復(fù)。與此同時，膠筒收回解封。
⑵Y221 封隔器
①結(jié)構(gòu)：見圖10。
圖10 ZYY221 封隔器
1-上接頭 2-調(diào)節(jié)環(huán) 3-“”型圈 4-長膠筒 5-隔環(huán) 6--短膠筒 7-軌道中心管 8-楔形體 9-檔環(huán) 10、12、19、30、31-防松螺釘 11-楔形體 13-限位螺釘 14-卡瓦 15-大卡瓦檔塊 16-小卡瓦檔塊 17-固定螺釘 18-連接環(huán) 20-護(hù)罩 21-扶正體 22鎖環(huán)套 23 檔環(huán)套 24-鎖球 25-頂套 26-扶正體 27、32-限位壓環(huán) 28-摩擦環(huán) 29-彈簧 33-轉(zhuǎn)環(huán) 34-軌道銷釘 35-下接頭
②工作原理：
坐封：按所需坐封高度上提管柱后轉(zhuǎn)動管柱，然后下放管柱，由件26～32組成的扶正器，依靠彈簧30的彈力而造成摩擦塊28與套管壁的摩擦力，依靠滑動銷釘34扶正器就沿中心管7的“J”形槽運(yùn)動，結(jié)果，件34就從下井時槽的末端運(yùn)動到坐封位置時的頂端，由于頂套25的作用，擋球套23被頂開解鎖，從而卡瓦14被錐體11撐開，并卡在套管壁上。同時，件1、2、7就一起下行壓縮膠筒，使膠筒直徑變大，封隔油套環(huán)形空間。
解封：上提管柱，上接頭1、調(diào)節(jié)環(huán)2和中心管7一起上行，膠筒收回解封，而軌道銷釘34從中心管7“J”形槽的頂端回到末端，錐體11退出卡瓦14，卡瓦就回收解卡，鎖球套23在彈簧21的作用下，自動復(fù)位，鎖緊裝置恢復(fù)。
⑶ Y341注水封隔器
①結(jié)構(gòu)：見圖11所示，主要由三部分組成：座封部分、密封部分、洗井部分。
圖11 Y341 注水封隔器
1-上接頭 2-“”型圈 3-洗井閥 4-頂套 5-外中心管 6-內(nèi)中心管 7-膠筒 8-隔環(huán)
9-密封環(huán) 10-防座剪釘 11-卡瓦座 12-卡瓦 13-鎖套 14-解封套 15-活塞 16-連接頭 17-下接頭
②工作原理：
座封：從油管內(nèi)加液壓，通過連接頭16的小孔作用在上、下活塞15上，使活塞推動鎖套13和密封環(huán)9上行，壓縮膠筒，使膠筒7直徑變大，封隔油套環(huán)形空間，同時液壓通過上接頭1的小孔作用在洗井閥3上，使洗井閥3下行與外中心管5的內(nèi)錐面密封，封閉內(nèi)外中心管的環(huán)形空間。放掉油管壓力，因卡瓦12和鎖套13上的內(nèi)外齒相互嚙合在一起，使膠筒不能返回。
洗井：從套管內(nèi)加液壓，通過頂套4上的側(cè)孔進(jìn)入內(nèi)外中心管6和5的環(huán)形空間，經(jīng)鎖套13上的側(cè)孔進(jìn)入下層。
解封：上提管柱，上接頭1帶動內(nèi)中心管6，連接頭16上行，而外中心管5、鎖套13和卡瓦座11、卡瓦12等部件，連接頭上行使解封套14上升，件14的內(nèi)錐面內(nèi)抱卡瓦12，使卡瓦和鎖套13分離，則鎖套13和密封環(huán)9等部件在膠筒7的彈力作用下下行，從而膠筒恢復(fù)。
⑷K344封隔器
①結(jié)構(gòu)：見圖12。
圖12 K344封隔器
1-上接頭 2-“O”型圈 3、7-膠筒座 4-硫化芯子 5-膠筒 6-中心管 8-濾網(wǎng)罩 9-下接頭
②工作原理：
從油管內(nèi)加液壓，液壓經(jīng)濾網(wǎng)罩8，下接頭9的孔眼和中心管6的水槽作用在膠筒5的內(nèi)腔，使膠筒5脹大，封隔油套環(huán)形空間。放掉油管壓力，膠筒即收回解封。
4.2.2配水工具⑴ KPX-114偏心配水器
①結(jié)構(gòu)：見圖13所示，由工作筒1和堵塞器2組成。
圖
[7]
13 KPX-114偏心配水器1-工作筒 2-堵塞器
②工作原理：
注水：正常注水時，堵塞器(圖14)靠其主體5（見圖15）的Φ22 mm臺階坐于工作筒主體5的偏孔上，凸輪8卡于偏孔上部的擴(kuò)孔處（因凸輪8在打撈桿1的下端和扭簧6的作用下，可向上來回轉(zhuǎn)動，故堵塞器能進(jìn)入工作筒，被主體5的偏孔卡住而飛不出），堵塞器主體5上、下兩組各兩根“O”型圈封住偏孔的出液槽，注入水即以堵塞器濾罩13、水嘴11、堵塞器主體5的出液槽和工作筒主體5的偏孔進(jìn)入油套環(huán)形空間后注入地層。投撈堵塞器的工作原理詳見投撈器的工作原理說明。
圖14 偏心配水器工作筒
1-上接頭 2-上連接頭 3-扶正體 4、7、10-螺釘 5-主體 6-下連接套7-螺釘
8-支架 9-導(dǎo)向體 10-螺釘11-“O”型圈 12-下接頭
圖15 堵塞器
1-打撈桿 2-壓蓋 3、9、10、12-“O”型圈 4-彈簧 5-主體 6-扭簧 7-軸 8-凸輪 11-水嘴 13-濾罩
③主要技術(shù)參數(shù)：
總長： 995mm 最大外徑： 114mm
最小通徑：46mm 偏孔直徑： 20mm
工作壓力：25MPa 堵塞器最大外徑：22mm
④技術(shù)要求：
a．扶正體3的開槽中心線，Φ22 mm偏孔中心線與工作筒中心線應(yīng)在同一平面。
b.凸輪工作狀態(tài)外伸2，收回最大外徑以內(nèi)，凸輪轉(zhuǎn)動靈活可靠。
c.工作筒以下300mm以內(nèi)的管柱直徑應(yīng)暢通。
⑵ KPX-114配水器提掛式投撈器
①用途： 用于投撈KPX-114偏心配水器的堵塞器。
②結(jié)構(gòu)：見圖16。
圖16 KPX-114配水器提掛式投撈器
1-繩帽 2-、3、14-“O”型圈 4、10、13-螺釘 5、16、22-軸 6-銷釘 7、9、18-壓簧 8-投撈爪 11、投撈接頭 12-主體 15-導(dǎo)向體 17-導(dǎo)向爪 19-導(dǎo)向頭 20-鎖輪 21-扭簧 23-鎖塊
③工作原理：
打撈：投撈頭11裝上打撈頭（圖16）用錄井鋼絲下過偏心配水器工作筒（因鎖塊23在鎖輪20和扭簧21的作用下，鎖塊23可向上來回轉(zhuǎn)動；投撈爪8和導(dǎo)向爪17收攏和被鎖輪20鎖住后，就不能向外轉(zhuǎn)出；而且不凸出投撈器的最大外徑；所以投撈器能通過偏心工作筒）。然后上提到偏心工作筒上部，鎖塊23和鎖輪20就一起向下轉(zhuǎn)動，投撈爪8和導(dǎo)向爪17失鎖向外轉(zhuǎn)出張開。再下放投撈器、導(dǎo)向爪17沿工作筒導(dǎo)向體9的螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)導(dǎo)向爪17進(jìn)入導(dǎo)向體9的缺口時，投撈爪8已進(jìn)入工作筒扶正體3的長槽，正對堵塞器打撈桿。待下放遇阻，打撈頭里的卡瓦已抓住打撈桿1上提投撈器，堵塞器的打撈桿1壓縮彈簧4上行，打撈桿1下端與凸輪8脫離接觸，凸輪8在扭簧6的作用下向下轉(zhuǎn)動凸輪內(nèi)收，堵塞器就可被撈出工作筒。
投送：將投撈器的投撈頭11裝上壓送頭把堵塞器的頭部插入壓送頭內(nèi)，二者用剪釘連接在按上述施工步驟將堵塞器下入偏心工作筒的偏孔內(nèi)，然后上提投撈器，凸輪8的支撐面已卡在偏孔的上部擴(kuò)孔處，剪釘被剪斷，堵塞器留在工作筒內(nèi)，投撈器起出。
④主要技術(shù)參數(shù)：
最大外徑：45mm 總長：1265mm
⑤技術(shù)參數(shù)：
a．投撈爪8收擾鎖緊后，在投撈器外徑以內(nèi)；張開后旋轉(zhuǎn)直徑大于80 mm。
b．導(dǎo)向爪17收擾鎖緊后，不凸出投撈器最大外徑；張開后，凸出投撈器最大外徑6±0.5 mm。
c.投撈爪8和導(dǎo)向爪17應(yīng)在同一平面。
4.3分層注水基本管柱類型為加強(qiáng)有效注水，提高水驅(qū)動用儲量和開發(fā)效果、進(jìn)一步提高分注工藝水平，結(jié)合中原油田特殊的條件、目前的井況和技術(shù)現(xiàn)狀，特制定水井分層注水現(xiàn)場基本管柱及使用技術(shù)條件。
4.3.1分類原則：先按注水層數(shù)確定管柱的大類，分為“頂封管柱”、“一級二段分注管柱”、“二級三段管柱”等；然后按管柱、工具的外徑區(qū)分，分為：“Ф114系列”或“Ф110系列”；其次，再按不同的外徑系列區(qū)分不同的耐壓的技術(shù)指標(biāo)。如高壓（≥25MPa）、常壓系列(18-25MPa)。
4.3.2分注基本管柱類型分注基本管柱類型總的分為：頂封管柱（包括Ф114系列頂封管柱和Ф110系列頂封管柱）；一級二層分注管柱（油套分注管柱和一級二段分注管柱）；二級三層及以上分注管柱（Ф114（112）系列多級分注管柱和Ф110系列多級分注管柱）等。
1.分注基本管柱的使用技術(shù)條件及參數(shù)
⑴Ф114、Ф110系列頂封管柱：
a.管柱結(jié)構(gòu)：
如圖17所示。主要由水力錨+頂封封隔器+座封導(dǎo)流器+單流閥座組成。
b.主要工藝用途：
（1）卡封隔離上部套漏井；（2）高壓注水下的上部套管保護(hù)；（3）停注上層，單注下層。
c.使用技術(shù)條件：
Ф114系列管柱主要用于51/2inX7.72mm、9.17mm壁厚套管井。Ф110系列管柱主要用于51/2inX10.54mm壁厚套管或7.72mm、9.17mm微套變井。
d.工作原理：
座封：連好坐封管線，并將套管放開，從油管內(nèi)加壓15MPa，完成封隔器座封，之后繼續(xù)加壓將導(dǎo)流器打開，完成整個管柱坐封。
驗(yàn)封：倒流器打開后，從油管內(nèi)注水，注水壓力至少25MPa，此時套管若無返水則驗(yàn)封合格。
解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表6。
表6 Ф114、110頂封系列管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
[8]
注：1、該管柱耐壓無常壓管柱，均為高壓。
2、Ф110封隔器、水力錨所指指標(biāo)，為在Ф118.62mm套管中的指標(biāo)。當(dāng)用124.3mm、121.4mm時，耐壓指標(biāo)有所下降。
（2）Y241-112系列油套分注管柱：
a.主要工藝用途：
用于水井油套分注工藝。
b.管柱結(jié)構(gòu)：
如圖18所示。主要由水力錨+Y241油套分注封隔器+坐封球座組成。
c.使用技術(shù)條件：
主要用于51/2inX7.72mm、9.17mm壁厚套管井。
d.工作原理：
座封：管柱到設(shè)計(jì)位置后，上提管柱封隔器所需坐封距高度，從油管內(nèi)加壓5-6MPa后下放至井口位置，完成封隔器座封，之后繼續(xù)加壓至15MPa，將坐封球座打開，完成整個管柱坐封。
驗(yàn)封：坐封球座打開后，從油管內(nèi)注水，注水壓力至少25MPa，此時套管若無返水則驗(yàn)封合格。
解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表7。
表7 Y241-112油套分注管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
（3）常規(guī)偏心（上提解封式）一級二段管柱
a.主要工藝用途：
主要用于正注井的分層注水。滿足投撈、調(diào)配以及包括吸水剖面的各種測試要求，
b.管柱結(jié)構(gòu)：如圖19所示。主要由水力卡瓦+偏配+水力錨+Y341系列注水封隔器+偏心配水器+底部球座+篩管+死堵組成。
c. 使用技術(shù)條件
Y341-114 、Y341-112主要用于深度<3000米的5- 1/2″套管正常的正注井。
Y341-110主要用于深度<3000米的5-1/2″套管正�；蛭⑻鬃兊恼⒕�。
d.工作原理：
座封：連好坐封管線，并將套管放開，將管柱上提0.6-0.7米，從油管內(nèi)加壓5-6MPa后，下放管柱至井口，繼續(xù)加壓至15-20MPa，完成封隔器座封。
驗(yàn)封：封隔器坐封后，由測試隊(duì)進(jìn)行投撈。從下至上逐級投撈堵塞器進(jìn)行驗(yàn)封。
解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表8。
表8 上提解封式一級二段分注管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
（4）一級二段長效分注管柱：
a.主要工藝用途：
用于井下調(diào)配的一級二段分注工藝。
b.管柱結(jié)構(gòu)：
如圖20所示。主要由水力錨+ TY221-110封隔器+喇叭口等。
c. 使用技術(shù)條件
主要用于井深〈3500米 的5-1/2″套管注水井。
d.工作原理
座封：管柱到設(shè)計(jì)位置后，上提管柱封隔器所需坐封距高度，正轉(zhuǎn)2-4圈后下放至井口位置，完成封隔器座封。
驗(yàn)封：封隔器坐封后，裝好井口，將套管放開，從油管內(nèi)注水，注水壓力至少25MPa，此時套管若無返水則驗(yàn)封合格。
解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表9。
表9 一級二段分注長效管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
（5）Ф114、112系列多級（三層及以上）分注管柱
a.主要工藝用途：用于井況較好、井下調(diào)配、測試的多級分注工藝。
b.管柱結(jié)構(gòu)：如圖21所示。主要由水力卡瓦+偏配+水力錨+Y341系列注水封隔器+偏心配水器+底部球座+篩管+死堵組成。
c. 使用技術(shù)條件：
主要用于深度<3000米的5-1/2″套管正常的正注井。
d工作原理：
座封：連好坐封管線，并將套管放開，將管柱上提0.6-0.7米，從油管內(nèi)加壓5-6MPa后，下放管柱至井口，繼續(xù)加壓至15-20MPa，完成封隔器座封。
驗(yàn)封：封隔器坐封后，由測試隊(duì)進(jìn)行投撈。從
[9]
下至上逐級投撈堵塞器進(jìn)行驗(yàn)封。解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表10。
表10 多級分注管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
（6）套管分注管柱：
a.主要工藝用途：
用于4in套管井一級二段分注工藝。
b管柱結(jié)構(gòu)：如圖22所示。
c.使用技術(shù)條件：
主要用于4in套管井。
d.工作原理：
座封：直接注水便可完成封隔器座封。
驗(yàn)封：從油管內(nèi)注水至少25MPa，此時套管若無返水則驗(yàn)封合格。
解封：直接上提管柱。
e.主要技術(shù)參數(shù)：見表11。
表11 4in分注管柱配套工具主要技術(shù)參數(shù)表
�。�.程序編制
在第3章中介紹了有關(guān)嘴損的計(jì)算。為了方便計(jì)算，現(xiàn)把它編制成程序如下：
Private Sub Command4_Click()
Text1(i).Text = Val(Text1(i).Text)
Text1(0).Text = 12
Text1(1).Text = 15.5
Text1(2).Text = 7
Text1(3).Text = 0.7
Text1(4).Text = 11.4
Text1(5).Text = 0.4
End Sub
Private Sub Command1_Click()
Text1(i).Text = Val(Text1(i).Text)
Text1(0).Text = ""
Text1(1).Text = ""
Text1(2).Text = ""
Text1(3).Text = ""
Text1(4).Text = ""
Text1(5).Text = ""
End Sub
Private Sub command2_Click()
Text1(i).Text = Val(Text1(i).Text)
Iw = Text1(0).Text
Pt = Text1(1).Text
Ph = Text1(2).Text
Pfr = Text1(3).Text
Pe = Text1(4).Text
Pcf = Text1(5).Text
q = Iw * (Pt + Ph - Pfr - Pe - Pcf)
Text2.Text = q
End Sub
Private Sub Command3_Click()
End
End Sub
6結(jié)論與認(rèn)識
通過對分層注水工藝的分析和研究得出了以下結(jié)論:
(1)通過對指示曲線的分析,可以知道,當(dāng)注水曲線發(fā)生某種變化時,該現(xiàn)象是否正常,發(fā)生這種變化的原因。也可以說明地層或油井發(fā)生了什么變化。
�。�2）目前，分層注水的方法主要是油管和套管分兩層段注水。
�。�3）了解了影響注水井吸水能力的各種因素。
�。�4）通過分層注水，吸水剖面可以明顯改善，吸水狀況良好。使對應(yīng)油層得到了充分的能量補(bǔ)充，對應(yīng)油井逐漸收效。
�。�5）對適合注水的地層，應(yīng)積極開展和廣泛推廣分層注水的方法，完善分層注水工藝，進(jìn)一步提高油田開發(fā)水平。
參考文獻(xiàn)
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2． K.E 布朗. 〈〈升舉法采油工藝〉〉. 石油工業(yè)出版社.1999年。
3.《采油技術(shù)手冊》石油化學(xué)工業(yè)出版社.1977年。
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6.李文華主編，《采油工程》中國石化出版社，2004年。
7.（美）G.鮑爾.威爾海特，《注水》石油工業(yè)出版社，1992年。
8.吳奇主編，《注水技術(shù)研討會論文集2005》中國石化出版社2005年。
9.譚文彬等編著，《油田注水開發(fā)的決策部署研究》，石油工業(yè)出版社，2000年。
[10]
【注水工藝技術(shù)研究】相關(guān)文章：
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