浅谈注水井注水压力方法研究

摘　要：低产低渗油田，且具有天然裂缝，地层条件十分复杂，油藏物性条件差，开发难度大，产量和注水常常达不到预期指标。有效地提高注水量，保持地层能量，增大驱动压差，提高注入水的波及效率，促进油井见效增产。提高注水压力并不可能是无限制地提高压力，还应该充分考虑地层、套管、地面设备的承受能力。因此有必要开展高压强化注水合理的注水压力的研究。

关键词：低渗透　注水　压力　计算方法

一、低渗透油藏注水开发中的主要矛盾

1.水井启动压力高，地层和注水压力上升快

低渗透油藏注水井启动压力可高到10 MPa以上，且容易在注水井周围憋成高压区，致使注水压力很快上升，吸水能力大幅度下降。油田由于憋压，使注水井地层压力远远超过原始地层压力。注水井地层压力升高，有效注水压差减少，使注水量满足不了油藏的开发需要。注水压力升高，超过地层破裂压力，还会造成油，水井套管变形损坏。

2.生产井见注水效果差，地层压力和产量下降快

低渗透油藏生产井一般在注水半年后才开始见效，且注水效果远不如中高渗透油藏那样明显，压力和产量只能稳定不降或小幅恢复，远远低于投产初期水平。

二、注水压力的确定原则

对于低渗透油田，提高注水压力实行高压强化注水可以增加驱动力，扩大波及体积，提高开采效果。但不是压力越高越好，应该确定出合理的注水压力范围，满足以下条件：

1.应该低于隔层、套管和水泥环的保护压力中最小的挤毁压力防

止隔层和水泥环破裂发生窜槽现象，也防止注入水窜入泥岩段造成泥岩吸水膨胀产生蠕动造成套变。

2.应该接近或略高于油层的破裂压力

应该尽可能提高注水压力，最大限度地增加驱动力，但必须将注水压力控制破裂压力附近，决不能超过破裂压力很多，这样才能保证原来地层中的微小裂缝张开并有较小的延伸，形成新的微小裂缝，提高油层的吸水能力。若高于破裂压力很多，原来微小的裂缝将逐渐延伸成为大裂缝，重新形成的裂缝尺寸也很大，这样很容易造成注入水单层突进，油井含水突升。也可能因裂缝尺寸过大，突破隔层，连通水层，使得注入水大量窜入水层，而油井不见效。因此我们必须在地面及油藏允许范围内，合理提高注水压力。

3.满足地质配注水量

在套管、水泥环、隔层和油层中，油层所能承受的压力最小，最容易破裂。

三、据压裂施工参数确定合理注水压力

1.井筒中压裂液液柱压力即井筒中压裂液柱造成的压力作用在井底压裂层位。

（1）

2.压裂液通过炮眼的水力摩阻

压裂施工过程中，压裂液高速流过射孔炮眼进入地层。由于炮眼的节流作用造成水力摩阻损失。

（2）

3.压裂液通过喷砂器孔眼的水力摩阻

压裂施工过程中，压裂液要通过喷砂器孔眼喷出进入地层。喷砂器相当于圆柱筒壁上的孔口出流。

（3）

4.压裂液在油、套管中流动的沿程水力摩阻

4.1将压裂液看作牛顿流体

压裂施工过程中，压裂液在油管和套管中流动，造成沿程水力摩阻。此时，只要测定了压裂液的粘度和密度，在已知压裂液流量和油、套管尺寸的情况下，计算压裂液沿程水力摩阻。

（4）

沿程阻力系数λ通常根据雷诺数Re和管线的相对粗糙度ε判断流动状态，在不同的流动状态具有不同的λ计算公式（见表1），利用这些公式可确定λ。

相对粗糙度为绝对粗糙与管线半径之比：

（5）

雷诺数Re计算公式：

（6）

4.2将压裂液看作非牛顿流体

若压裂施工所采用的压裂液为水基冻胶压裂液，该压裂液压裂施工过程中的剪切速率范围内可以看作为幂律非牛顿流体。因此，计算压裂过程中的各种水力摩阻时不能仍然用牛顿流体的算法，而应该采用幂律非牛顿流体的管流摩阻公式。

幂律流体在管线中流动时也分为层流和紊流，不同流动状态，摩组的计算方法不同。根据雷诺数来判断流动状态。幂律流体雷诺数计算公式为：

（7）

5.地层破裂压力

根据压裂施工曲线记录的破裂压力计算地层破裂压力时，应该为用记录压力值加上井筒中压裂液柱压力，减去压裂液在油管中流动的沿程水力摩阻、压裂液通过炮眼的水力摩阻。

（8）

四、合理注水压力的确定

1.井筒中液柱造成的压力

（9）

2.水力摩阻包括注入水在管线中流动时的沿程水力摩阻、注入水

通过水嘴造成的水力摩阻、注入水通过炮眼的水力摩阻、注入水进入地层的渗流摩阻。

2.1沿程水力摩阻

注入水在管线中流动时的沿程水力摩阻

（10）

2.2嘴损

注入水通过水嘴的水力摩阻

（11）

2.3炮眼水力摩阻

注入水通过射孔炮眼进入地层。由于炮眼的节流作用造成水力摩阻损失。

（12）

2.4渗流阻力

假定无限大均质等厚地层中间一口注水井，按照渗流力学理论，单相平面径向稳定流动渗流时，阻力

（13）

在注水过程中，必须保证注水压差超过渗流阻力，保证水全部被注入到地层中去，完成配注量。

（14）

2.5总摩阻

注水过程中的总摩阻包括注入水通过油套管柱的沿程水力摩阻、通过水嘴产生的嘴损、通过射孔炮眼的水力摩阻：

（15）

2.6 井口合理注水压力

计算出地层破裂压力后，即可计算井口合理注水压力。

（16） 参考文献[1] 张国富，赵景峰，陈韶军，徐斌主编.低渗透油田高压注水的效果。油田节能：第1期.[2] 苏义脑主编.探井地层孔隙压力计算.石油钻采工艺：2000 第5期 第12卷.[3] 苏义脑，刘岩生主编.科学探索井地层压力计算.石油学报：2001（1）第22卷 第1期.[4] 刘义昆，王立军，褚英鑫，康少东主编.萨中地区成片套损区注水压力的计算.大庆石油学院学报：2000（3）第24卷 第1期.[5] 李建波，戴平生，张松革主编.低渗透油气层压裂效果分析新方法.油气井测试：2002（2）第11卷 第1期.作者简介：张启，女，1984.1-，大庆油田责任有限公司，大学本科。