低渗储层污水回注适应性研究——以川中金华大安寨层为例

摘要

近年来，我国对石油天然气的需求量不断增加，对油气的开采力度不断加大，由此伴随油气开采出的地层水逐渐增加，这样对污水的处理越来越受到人们的重视。国内外研究者经过对污水回注的理论进行了研究和实践，发现把污水回注到地层是很好的处理方式，这样不仅可以降低污水处理成本还能使环保最大化。
　　本次论文主要研究了回注层位选择、如何选择回注井。证实大安寨层具有可回注性并且注入水与回注层的配伍性良好。利用岩石力学参数实验和地应力分析，为ANSYS有限元模拟套管压力提供参数，并模拟得到井底压力的上限值。分析推导得到了低渗储层的渗流方程，通过方程计算得到了地层压力及波及半径随时间的变化。分析了注水层渗透率并进行了水相最小启动压力梯度实验。最后分析了注水井吸水能力及吸水能力下降的原因，计算了单井的最大日注入量，运用物质平衡方法计算出单井的极限注入量。
　　川中大安寨层段的生产井经过不断的生产，地下储量不断被开采出，采出量大，很多井已经枯竭不具有工业生产价值，这样可以被用作污水回注井。而且储层中有裂缝发育，同时储层厚及分布较广。这次污水回注主要是把川中须家河气藏的采出水回注到大安寨层段，早前大安寨段已经选了几口注水井对须家河采出水注入到地层。从这几口井看出注入效果良好，说明大安寨段具有连续可回注性。须家河气田水与回注层之间的配伍性很好，金13井、金26井采出量大且储层发育好。大安寨储层段埋藏的深度比较浅，通过地质资料分析其封闭也较好;储层中的孔隙空间也比较大;有能量亏损且地层压力不高，这些都是大安寨层可作为回注层段的重要条件。
　　随着注水过程地层压力会不断上升，这同时就需要更大的注入压力才能把污水注入到地层，但是套管和地层承受的压力是有一定界限的，压力过大时会造成套管的损坏和压破地层，因此对套管和地层在注水过程中的力学研究是很重要的。本次利用ANSYS有限元软件，根据测得的岩石力学参数和分析得到的储层地应力及套管材料参数等储层参数建立起套管和地层的仿真模型，模拟套管、水泥环、地层在注水过程中的压力变化情况，观察注水过程造成它们发生破坏时候的压力。最后根据有限元仿真得到的模拟结果分析得出安全回注井井底压力的上限值，为后期的污水回注提供依据和理论指导，避免后面注水压破地层。
　　川中大安寨层段属于低渗储层，因此渗流不再符合达西定律。由此引进了启动压力梯度研究渗流规律，并在前人的基础上推导得到低渗储层注水时的渗流方程，通过该方程对注水井的动态特征进行分析。启动压力梯度实验为避免以前“流量——压差”法导致的结果失真，这次采用“非稳态驱替——毛细管计量”法测试水相的最小启动压力梯度。这种方法主要特点是在出口端加了一个毛细管，当出口处有有色液滴开始移动时，此时的压力为最小启动压力，该方法更简便且结果更精确。
　　通过回注层已有井回注数据，讨论地层的吸水能力并分析影响吸水能力的因素。根据测井、分层及射孔数据的综合分析得到具有真实渗流能力的单井有效厚度。根据前面得到的渗流方程计算出单井最大日注入量。根据前面井底压力上限值及考虑启动压力梯度算出波及半径的基础上，通过物质平衡方法计算出单井的极限注入量，并对回注井的回注能力进行综合评价。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

1．5 主要研究成果

第2章 工区概况

2．1 地理位置

2．2 勘探开发简况

2．3 生产及产水现状

第3章 注水层位优选及回注井选择

3．1 回注层位选择

3．2 回注层可行性分析

3．2．1 大安寨层具有连续可注性

3．2．2 注入水与回注层配伍性分析

3．2．3 大安寨层试注情况

3．3 回注井选择论证

3．3．1 金13井论证

3．3．2 金26井论证

第4章 套管及地层应力变化特征分析

4．1 岩石力学参数测试

4．2 注水过程井壁受力理论分析

4．3 注水井有限元计算模型

4．3．1 模型的建立

4．3．2 强度理论及判断准则

4．4 有限元模拟结果

4．4．1 射孔套管-水泥环-地层模拟模型

4．4．2 模拟结果分析

4．3．3 井底压力上限值合理性分析

第5章 低渗储层注水动态特征分析

5．1 低渗储层注水层渗流规律

5．2 水相最小启动压力梯度试验

5．2．1 启动压力梯度理论

5．2．2 实验测试

5．3 注水层渗透率分析

5．3．1 Hall曲线分析

5．3．2 不稳定法分析

5．4 低渗储层注水井动态

5．4．1 波及半径变化规律分析

5．4．2 地层压力分布

第6章 回注井注入能力评价研究

6．1 注水井吸水能力评价

6．2 注水井吸水能力影响因素

6．3 单井最大日注入量计算

6．4 单井极限注入量计算

结论及认识

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果