一、油田注水生產(chǎn)概述
（一）油田注水的意義和方式
1.油田注水的意義
油田投入開發(fā)后，如果沒有相應(yīng)的驅(qū)油能量補(bǔ)充，油層壓力將隨著開發(fā)時間，逐漸下降，引起產(chǎn)量下降，使油田的最終采收率下降。通過油田注水，可以使油田能量得到補(bǔ)充，保持油層壓力，達(dá)到油田產(chǎn)油穩(wěn)定，提高油田最終采收率的目的。
2.油田注水方式簡介
根據(jù)油田面積大小，油層連通情況，油層滲透性及原油粘度等情況，可選擇不同的注水方式。
（1）邊外注水
在含油層外緣以外打注水井，即在含水區(qū)注水。注水井的分布平行于含油層外緣，采油井在含油層內(nèi)緣的內(nèi)側(cè)，并平行于含油內(nèi)緣。邊外注水對于面積不太大、油層連通情況好、油層滲透性好、原油粘度不大的油藏比較合適。
（2）邊內(nèi)注水
鑒于邊外注水不適合大油田，提出邊內(nèi)注水方式，即在含油范圍內(nèi)，按一定方式布置注水井，進(jìn)行油田開發(fā)。邊內(nèi)注水又分以下形式：
①行列式內(nèi)部切割注水：即用注水井排將油藏人為地分割成若干區(qū)，每個區(qū)是一個獨(dú)立的單元，在兩排注水井之間布置成排的油井。
②環(huán)狀注水或中央注水：注水井呈環(huán)狀布置在油藏的腰部，所以又稱腰部注水，適用于面積不太大，油藏外圍滲透性變差，不宜邊外注水的油藏。如邊外滲透性好，也可以同時配合以邊外注水。
③面積注水：注水井和生產(chǎn)井按一定幾何形狀均勻分布方法為面積注水。它是一種強(qiáng)化注水的方法。
按注水井與生產(chǎn)井的井?dāng)?shù)比例和相互配布位置的不同，可構(gòu)成不同的注水系統(tǒng)，如三點(diǎn)法、四點(diǎn)法、五點(diǎn)法、九點(diǎn)法等等，這種方法注水可使一口生產(chǎn)井受多口注水井的影響，采油速度比較高。
（二）注水井布井方法及井身結(jié)構(gòu)
1.注水井布井方法。根據(jù)油田開發(fā)方式及注水方式，選擇最合適的布井系統(tǒng)。
（1）網(wǎng)狀布井。網(wǎng)狀布井分為三角形井網(wǎng)和正方形井網(wǎng)兩種。兩種形式比較，在同樣面積上，用同樣大小的井距布井，三角形井網(wǎng)的井?dāng)?shù)比正方形井網(wǎng)多15.4％。
（2）排狀或環(huán)狀布井系統(tǒng)。這種布井系統(tǒng)適合用于水壓驅(qū)動方式的油藏，水、氣混合驅(qū)動方式的油藏，油層傾斜角陡的重力驅(qū)動方式的油藏以及采用排狀或環(huán)狀注水及頂部注氣的油藏。網(wǎng)狀和排狀布井系統(tǒng)有時也結(jié)合起來用。
2.注水井井身結(jié)構(gòu)
注水井井身主要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管等組成。導(dǎo)管用來保護(hù)井口附近的地層，一般采用螺紋管，周圍用混凝土固定。表層套管用以封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。技術(shù)套管用以封隔難以控制的復(fù)雜地層，保證鉆井工作順利進(jìn)行。油層套管的作用是保護(hù)井壁，造成油氣通路，隔絕油、氣、水層，下人深度視生產(chǎn)層層位和完井的方法來決定。一般采用4″～6″套管。
二、注水井生產(chǎn)安全技術(shù)
（一）注水井投注及安全技術(shù)
注水井從完鉆到正常注水，一般要經(jīng)過以下幾個步驟。
1.排液：排液的目的是為了清除井地周圍和油層內(nèi)的“贓物”；在井地附近造成適當(dāng)?shù)蛪簬В硗饪繌椥则?qū)動可采用一定的油量。排液時應(yīng)做到以下幾條：
（1）排液的程度以不破壞油層結(jié)構(gòu)為原則，含砂量應(yīng)控制在0.2％以內(nèi)。
（2）排液前，必須測井壓及井溫以便為試注提供依據(jù)。
（3）油水邊界外的注水井排液時，要求定時取水樣和計(jì)算產(chǎn)水指數(shù)。
（4）應(yīng)以排凈井底周圍的“污物”為目的，同時，還要確定注水的排液時間。
2.洗井：注水并排液結(jié)束后，在試注之前，應(yīng)進(jìn)行洗井。目的是為了把井底的腐蝕物、雜物等沖洗出來。避免油層被臟物堵塞，影響試注和注水效果。
2.注水井洗井
（1）注水井洗井：新注水井排液后，試注前要進(jìn)行洗井。注水井注一段時間，也要進(jìn)行洗井，通過洗井，使水井、油層內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等贓物被沖洗出來，帶出井外。避免油層被贓物堵塞，影響試注和注水效果。一般在以下幾種情況下，必須洗井：
①排液井轉(zhuǎn)入注水前（試注前）；
②正常注水井、停注24h以上的；
③注入水質(zhì)不合格時；
④正常注水井，注入量明顯下降時；
⑤動井下管注后。
洗井方法一般分正循環(huán)和反循環(huán)或稱正洗和反洗。即洗井水由油管進(jìn)入，從套管返出地面為正洗，反之，為反洗。對于下封隔器的注水井只能反洗。
（2）洗井水對環(huán)境的影響：注水井洗井用水量一般需幾十立方米，洗井放出的污水，對沒有洗井水回收管線的油田，通常直接排放流人大地，或放進(jìn)水池里，對環(huán)境影響很大，特別是人口密集區(qū)或農(nóng)田，情況更為嚴(yán)重。近年來，油田洗井研究出專門用于注水井洗井處理裝置，由水處理車將洗井出口的污水直接處理，循環(huán)洗井，直到出口水水質(zhì)合格為止，這樣避免了洗井水外排對環(huán)境的污染，并減少水資源的浪費(fèi)。
3.注水井增注
在一個注水系統(tǒng)中，由于地質(zhì)情況的差異，注水井洗水能力各不相同，注水壓力相差較大時，一般采用提高注水泵泵壓，調(diào)整注水井閥門，控制注水井的注水壓力和排量。當(dāng)少數(shù)井需要高壓時，在滿足多數(shù)井的壓力需要情況下，對高壓注水井則采用單井或幾口井增壓方法解決，這樣可提高注水系統(tǒng)效率，減少能耗。
根據(jù)注水井壓力和排量，選擇合適的增壓泵，將注水站提供的已具有相當(dāng)壓力的水，再次升壓，保證注水井的需要。
4.注水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕和防腐
（1）注水井對設(shè)備的腐蝕：任何金屬設(shè)備都存在腐蝕問題，而在注水系統(tǒng)中，金屬設(shè)備直接同注入的水接觸，腐蝕尤為嚴(yán)重。注水系統(tǒng)的金屬設(shè)備腐蝕，主要形式為電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕有可分為全面腐蝕和局部腐蝕，不論那種腐蝕，都減弱了金屬的機(jī)械性能，都將給設(shè)備帶來危害。在注水系統(tǒng)中，水中溶解氧、二氧化碳、硫化氫、溶解鹽類等含量，直接影響金屬設(shè)備的腐蝕，還和水的溫度和流量有關(guān)。
（2）注水系統(tǒng)的防腐技術(shù)：解決注水系統(tǒng)腐蝕的主要技術(shù)有以下幾種。
①設(shè)備合理選材或進(jìn)行特殊處理。例如，可以采用耐腐蝕的合金材料或非金屬材料，如不銹鋼，工程塑料和玻璃鋼等，代替一般的碳鋼。同時，對碳鋼材料采用防腐處理法，如水泥砂漿襯里，玻璃鋼襯里或其他防腐涂料等方法，都可以有效的緩解水對設(shè)備的腐蝕。
②改變介質(zhì)狀態(tài)?？刹捎酶鞣N方法降低注入水中溶解氣體（如H2S、CO2，O2等）的含量，改變pH值，使其更接近中性，使注水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時，應(yīng)盡可能降低水的溫度。
③陰極保護(hù)。應(yīng)用電化學(xué)原理，使足夠量的電流通過浸于水中的金屬，以阻止設(shè)備的腐蝕。
④投化學(xué)藥劑。即在注入水中，投加緩蝕劑，以抑制腐蝕。
（一）油田注水的意義和方式
1.油田注水的意義
油田投入開發(fā)后，如果沒有相應(yīng)的驅(qū)油能量補(bǔ)充，油層壓力將隨著開發(fā)時間，逐漸下降，引起產(chǎn)量下降，使油田的最終采收率下降。通過油田注水，可以使油田能量得到補(bǔ)充，保持油層壓力，達(dá)到油田產(chǎn)油穩(wěn)定，提高油田最終采收率的目的。
2.油田注水方式簡介
根據(jù)油田面積大小，油層連通情況，油層滲透性及原油粘度等情況，可選擇不同的注水方式。
（1）邊外注水
在含油層外緣以外打注水井，即在含水區(qū)注水。注水井的分布平行于含油層外緣，采油井在含油層內(nèi)緣的內(nèi)側(cè)，并平行于含油內(nèi)緣。邊外注水對于面積不太大、油層連通情況好、油層滲透性好、原油粘度不大的油藏比較合適。
（2）邊內(nèi)注水
鑒于邊外注水不適合大油田，提出邊內(nèi)注水方式，即在含油范圍內(nèi)，按一定方式布置注水井，進(jìn)行油田開發(fā)。邊內(nèi)注水又分以下形式：
①行列式內(nèi)部切割注水：即用注水井排將油藏人為地分割成若干區(qū)，每個區(qū)是一個獨(dú)立的單元，在兩排注水井之間布置成排的油井。
②環(huán)狀注水或中央注水：注水井呈環(huán)狀布置在油藏的腰部，所以又稱腰部注水，適用于面積不太大，油藏外圍滲透性變差，不宜邊外注水的油藏。如邊外滲透性好，也可以同時配合以邊外注水。
③面積注水：注水井和生產(chǎn)井按一定幾何形狀均勻分布方法為面積注水。它是一種強(qiáng)化注水的方法。
按注水井與生產(chǎn)井的井?dāng)?shù)比例和相互配布位置的不同，可構(gòu)成不同的注水系統(tǒng)，如三點(diǎn)法、四點(diǎn)法、五點(diǎn)法、九點(diǎn)法等等，這種方法注水可使一口生產(chǎn)井受多口注水井的影響，采油速度比較高。
（二）注水井布井方法及井身結(jié)構(gòu)
1.注水井布井方法。根據(jù)油田開發(fā)方式及注水方式，選擇最合適的布井系統(tǒng)。
（1）網(wǎng)狀布井。網(wǎng)狀布井分為三角形井網(wǎng)和正方形井網(wǎng)兩種。兩種形式比較，在同樣面積上，用同樣大小的井距布井，三角形井網(wǎng)的井?dāng)?shù)比正方形井網(wǎng)多15.4％。
（2）排狀或環(huán)狀布井系統(tǒng)。這種布井系統(tǒng)適合用于水壓驅(qū)動方式的油藏，水、氣混合驅(qū)動方式的油藏，油層傾斜角陡的重力驅(qū)動方式的油藏以及采用排狀或環(huán)狀注水及頂部注氣的油藏。網(wǎng)狀和排狀布井系統(tǒng)有時也結(jié)合起來用。
2.注水井井身結(jié)構(gòu)
注水井井身主要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管等組成。導(dǎo)管用來保護(hù)井口附近的地層，一般采用螺紋管，周圍用混凝土固定。表層套管用以封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。技術(shù)套管用以封隔難以控制的復(fù)雜地層，保證鉆井工作順利進(jìn)行。油層套管的作用是保護(hù)井壁，造成油氣通路，隔絕油、氣、水層，下人深度視生產(chǎn)層層位和完井的方法來決定。一般采用4″～6″套管。
二、注水井生產(chǎn)安全技術(shù)
（一）注水井投注及安全技術(shù)
注水井從完鉆到正常注水，一般要經(jīng)過以下幾個步驟。
1.排液：排液的目的是為了清除井地周圍和油層內(nèi)的“贓物”；在井地附近造成適當(dāng)?shù)蛪簬В硗饪繌椥则?qū)動可采用一定的油量。排液時應(yīng)做到以下幾條：
（1）排液的程度以不破壞油層結(jié)構(gòu)為原則，含砂量應(yīng)控制在0.2％以內(nèi)。
（2）排液前，必須測井壓及井溫以便為試注提供依據(jù)。
（3）油水邊界外的注水井排液時，要求定時取水樣和計(jì)算產(chǎn)水指數(shù)。
（4）應(yīng)以排凈井底周圍的“污物”為目的，同時，還要確定注水的排液時間。
2.洗井：注水并排液結(jié)束后，在試注之前，應(yīng)進(jìn)行洗井。目的是為了把井底的腐蝕物、雜物等沖洗出來。避免油層被臟物堵塞，影響試注和注水效果。
2.注水井洗井
（1）注水井洗井：新注水井排液后，試注前要進(jìn)行洗井。注水井注一段時間，也要進(jìn)行洗井，通過洗井，使水井、油層內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等贓物被沖洗出來，帶出井外。避免油層被贓物堵塞，影響試注和注水效果。一般在以下幾種情況下，必須洗井：
①排液井轉(zhuǎn)入注水前（試注前）；
②正常注水井、停注24h以上的；
③注入水質(zhì)不合格時；
④正常注水井，注入量明顯下降時；
⑤動井下管注后。
洗井方法一般分正循環(huán)和反循環(huán)或稱正洗和反洗。即洗井水由油管進(jìn)入，從套管返出地面為正洗，反之，為反洗。對于下封隔器的注水井只能反洗。
（2）洗井水對環(huán)境的影響：注水井洗井用水量一般需幾十立方米，洗井放出的污水，對沒有洗井水回收管線的油田，通常直接排放流人大地，或放進(jìn)水池里，對環(huán)境影響很大，特別是人口密集區(qū)或農(nóng)田，情況更為嚴(yán)重。近年來，油田洗井研究出專門用于注水井洗井處理裝置，由水處理車將洗井出口的污水直接處理，循環(huán)洗井，直到出口水水質(zhì)合格為止，這樣避免了洗井水外排對環(huán)境的污染，并減少水資源的浪費(fèi)。
3.注水井增注
在一個注水系統(tǒng)中，由于地質(zhì)情況的差異，注水井洗水能力各不相同，注水壓力相差較大時，一般采用提高注水泵泵壓，調(diào)整注水井閥門，控制注水井的注水壓力和排量。當(dāng)少數(shù)井需要高壓時，在滿足多數(shù)井的壓力需要情況下，對高壓注水井則采用單井或幾口井增壓方法解決，這樣可提高注水系統(tǒng)效率，減少能耗。
根據(jù)注水井壓力和排量，選擇合適的增壓泵，將注水站提供的已具有相當(dāng)壓力的水，再次升壓，保證注水井的需要。
4.注水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕和防腐
（1）注水井對設(shè)備的腐蝕：任何金屬設(shè)備都存在腐蝕問題，而在注水系統(tǒng)中，金屬設(shè)備直接同注入的水接觸，腐蝕尤為嚴(yán)重。注水系統(tǒng)的金屬設(shè)備腐蝕，主要形式為電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕有可分為全面腐蝕和局部腐蝕，不論那種腐蝕，都減弱了金屬的機(jī)械性能，都將給設(shè)備帶來危害。在注水系統(tǒng)中，水中溶解氧、二氧化碳、硫化氫、溶解鹽類等含量，直接影響金屬設(shè)備的腐蝕，還和水的溫度和流量有關(guān)。
（2）注水系統(tǒng)的防腐技術(shù)：解決注水系統(tǒng)腐蝕的主要技術(shù)有以下幾種。
①設(shè)備合理選材或進(jìn)行特殊處理。例如，可以采用耐腐蝕的合金材料或非金屬材料，如不銹鋼，工程塑料和玻璃鋼等，代替一般的碳鋼。同時，對碳鋼材料采用防腐處理法，如水泥砂漿襯里，玻璃鋼襯里或其他防腐涂料等方法，都可以有效的緩解水對設(shè)備的腐蝕。
②改變介質(zhì)狀態(tài)?？刹捎酶鞣N方法降低注入水中溶解氣體（如H2S、CO2，O2等）的含量，改變pH值，使其更接近中性，使注水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時，應(yīng)盡可能降低水的溫度。
③陰極保護(hù)。應(yīng)用電化學(xué)原理，使足夠量的電流通過浸于水中的金屬，以阻止設(shè)備的腐蝕。
④投化學(xué)藥劑。即在注入水中，投加緩蝕劑，以抑制腐蝕。