一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法与流程

本发明涉及油田开发过程中注水采油技术领域，特别是涉及一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法。

背景技术：

在油田开发领域，油田直接生产出石油的井，称为油井或采油井。而用于向地层注水增加或者稳定油井产量的井，称为注水井或水井。注入水从注水井进入地层后，将驱动地层中的油流向采油井。注水井和采油井之间的地层裂缝，形成了能够流通注入水的窜流通道，注入水在该通道中流动，注水井和采油井通过窜流通道来相互沟通(即连通)，实现油和水等物质的流通。

但是，由于种种原因，注水开发过程中，注水井注入的水沿着窜流通道(也称大孔道、高渗透带或水窜通道)迅速窜流到油井，致使驱油效率低、油井产油少、产水多。因此，测试窜流通道直径的大小，对治理窜流通道十分重要。

需要说明的是，为治理窜流通道，通常向地层注入凝胶类或颗粒类封堵剂，此种措施称作“调剖”。窜流通道直径大小是设计调剖堵剂强度和颗粒大小的基础数据。对于颗粒类堵剂，颗粒设计太小堵不住，颗粒太大注不进；同样对于凝胶类型堵剂，窜流通道越大需要的凝胶强度越大，否则堵不住，凝胶强度越大，成本则越高。因此，窜流通道大小不仅是调剖措施成功与否的基础，也是影响成本的重要因素。

为了测试窜流通道直径的大小，通常的方法为：从注水井注入示踪剂，然后检测采油井产出的示踪剂浓度，然后分析出地层中的窜流通道直径。其中，窜流通道采用最多的是硫氰酸铵水溶液，也有采用水的同位素作为示踪剂。也有采油提出了采用铈等微量元素作为示踪剂。注入的示踪剂大多是溶液或液体。这种方法影响因素太多，需要的数据也多，其结果存在多解性。基本上只能提供定性的分析结果。而且理论上也计算不出厘米级的窜流通道，而油田开发工作实际中，却容易出现厘米级的窜流通道。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以直观、可靠地识别判断出包括从微米级到厘米级的窜流通道在内的各种直径大小窜流通道的最大直径，从而有利于下一步对窜流通道进行治理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，可以直观、可靠地识别判断出包括从微米级到厘米级的窜流通道在内的各种直径大小窜流通道的最大直径，从而有利于下一步对窜流通道进行治理，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，包括以下步骤：

第一步、对于需要测试的注水井，从注水井的井口向地层注入属于不同直径大小等级的多个漂珠或空心玻璃微珠；

第二步、对于通过窜流通道与注水井相连通的采油井，分离其井口的产出物中的漂珠或空心玻璃微珠；

第三步、对于分离出来的漂珠或空心玻璃微珠，测量直径，获得其中的最大直径，然后根据预设的分析判断规则，确定窜流通道的最大直径。

其中，在第一步中，漂珠的真密度小于0.85g/cm³，粒径在50～2000μm之间，漂珠的抗压强度在50～82mpa之间；

空心玻璃微珠的真密度小于0.85g/cm³，粒径在10～10000μm之间，抗压强度大于50mpa。

其中，在第一步中，相邻的两个直径大小等级的漂珠或者空心玻璃微珠，其粒径相差预设倍数。

其中，在第一步中，相邻的两个直径大小等级的漂珠或者空心玻璃微珠，质量相差控制在10％以内。

其中，在第一步中，以质量百分浓度为0.2～0.4％的聚丙烯酰胺溶液作为携带液，将漂珠或空心玻璃微珠放入携带液中，然后向注水井的井口注入；

在第一步中，在放入有漂珠或空心玻璃微珠的聚丙烯酰胺溶液中，漂珠或空心玻璃微珠所占的质量百分浓度为2～20％。

其中，在第一步中，在注水井进行正常注水之前，将放入漂珠或空心玻璃微珠的携带液，向注水井的井口注入。

其中，在第二步中，采油井的井口安装有分珠器，通过分珠器分离采油井井口的产出物中的漂珠或空心玻璃微珠；

分珠器包括中空的分珠器外壳；

分珠器外壳的左端上部具有分珠器入口；

分珠器外壳的右端下部具有分珠器出口；

分珠器外壳的内部具有一个旋流分离器；

旋流分离器的入口通过中空的管道与分珠器入口相连通；

旋流分离器的底部具有旋流分离器底出口；

旋流分离器的顶部中间位置具有旋流分离器溢出口；

旋流分离器溢出口的上端通过中空的管道，与一个滤网内部相连通。

其中，滤网位于一个滤网外套中，滤网外套的底部具有多个过滤通孔；

滤网为100～800目的不锈钢滤网。

其中，在第三步中，对于分离出来的漂珠或空心玻璃微珠，用石油醚清洗掉漂珠或空心玻璃微珠表面的原油，待石油醚挥发后，然后测量漂珠或空心玻璃微珠的直径，从而估算出窜流通道的最大直径是漂珠或空心玻璃微珠最大直径的三倍。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，可以直观、可靠地识别判断出包括从微米级到厘米级的窜流通道在内的各种直径大小窜流通道的最大直径，从而有利于下一步对窜流通道进行治理，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为发明提供的一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法的流程图；

图2为发明提供的一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法中所使用的分珠器的结构示意图简图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、图2，本发明提供了一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，用于油田砂岩油层注水开发过程中，能够识别确定注水用的窜流通道的最大直径大小。该方法具体包括以下步骤：

第一步、对于需要测试的注水井，从注水井的井口向地层注入属于不同直径大小等级的多个漂珠或空心玻璃微珠；

在第一步中，具体实现上，漂珠的真密度小于0.85g/cm³，粒径在50～2000μm之间，漂珠的抗压强度在50～82mpa之间。

需要说明的是，漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，表面封闭而光滑，热导率小，是优良的保温耐火材料。漂珠是从燃煤发电厂粉煤灰中分离得到的，市场上可容易购得，目前已在现有建筑行业、油田固井工程领域中广泛使用。

空心玻璃微珠的化学成份以二氧化硅为主要原料，是人工加工出来的，具有颗粒细、中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种特性。市场上可容易购得，目前已在反光涂料、保温材料领域中广泛使用。

在第一步中，具体实现上，空心玻璃微珠的真密度小于0.85g/cm³，粒径在10～10000μm之间，抗压强度大于50mpa。

在第一步中，具体实现上，根据实际的情况，可以从注水井的井口向地层注入所需要的、各种不同直径大小等级的多个漂珠或空心玻璃微珠；例如，可以注入属于五种不同直径大小等级的多个漂珠或空心玻璃微珠，也可以输入属于三种或者四种不同直径大小等级的多个漂珠或空心玻璃微珠。

在第一步中，具体实现上，相邻的两个直径大小等级的漂珠或者空心玻璃微珠，其粒径可以相差预设倍数(例如三倍)。

在第一步中，具体实现上，相邻的两个直径大小等级的漂珠或者空心玻璃微珠，质量相差控制在10％以内。

需要说明的是，具体实现上，可以根据注水井地层厚度设计漂珠和空心玻璃微珠用量，通常每米地层用量0.2～2吨。漂珠和空心玻璃微珠粒径设计成3～5级，每级的粒径相差3倍。每一级颗粒直径的漂珠质量相差控制在10％以内。

在第一步中，具体实现上，以质量百分浓度为0.2～0.4％的聚丙烯酰胺溶液(聚丙烯酰胺为溶质，水是溶剂)作为携带液，将漂珠或空心玻璃微珠放入携带液中，然后向注水井的井口注入。

具体实现上，在第一步中，在放入有漂珠或空心玻璃微珠的聚丙烯酰胺溶液中，漂珠或空心玻璃微珠所占的质量百分浓度(质量分数)为2～20％。

具体实现上，在第一步中，在注水井进行正常注水之前，将放入漂珠或空心玻璃微珠的携带液，向注水井的井口注入。

具体实现上，可以通过水泥车或调剖泵，将漂珠和携带液注入注水井，然后注水井正常注水。

第二步、对于通过窜流通道与注水井相连通的采油井，分离其井口的产出物(例如注水井的井口具有的油液输出管所输出的产出物)中的漂珠或空心玻璃微珠；

在第二步中，具体实现上，采油井的井口安装有分珠器，通过分珠器分离采油井井口的产出物中的漂珠或空心玻璃微珠。

在第二步中，具体实现上，参见图2所示，分珠器包括中空的分珠器外壳1；

分珠器外壳1的左端上部具有分珠器入口9，该分珠器入口9与采油井井口上的油液输出口相连通(例如与注水井的井口具有的油液输出管相连通)，用于输入来自采油井的包括石油原油、水和漂珠(或空心玻璃微珠)的混合物；

分珠器外壳1的右端下部具有分珠器出口8，用于输出完成漂珠或空心玻璃微珠分离的石油原油和水；例如，可以输出给现有的联合处理站，以对石油进行进一步的加工处理。

分珠器外壳1的内部具有一个旋流分离器2；

旋流分离器2的入口通过中空的管道与分珠器入口9相连通；

旋流分离器2的底部具有旋流分离器底出口4，用于流出分离出来的水；

旋流分离器2的顶部中间位置具有旋流分离器溢出口3，用于流出分离出来的石油原油和固体(如漂珠或空心玻璃微珠)；

旋流分离器溢出口3的上端通过中空的管道，与一个滤网6内部相连通。

具体实现上，滤网6位于一个滤网外套5中，滤网外套5的底部具有多个过滤通孔。

具体实现上，滤网6可以为50～800目的滤网，优选为100～800目的不锈钢滤网，滤网的筛孔尺寸小于漂珠或空心玻璃微珠的最小直径大小等级。

需要说明的是，滤网6对来自采油井的包括石油原油、水和漂珠(或空心玻璃微珠)的混合物，进行过滤，分离其中的漂珠(或空心玻璃微珠)7。

需要说明的是，在本发明中，分珠器主要部件为一个旋流分离器和一个滤网。采油井的产出物进入旋流分离器后，通过旋流分离器的旋流作用，能够将石油原油和漂珠从旋流分离器的上部分离出来，再用100～800目的滤网将漂珠(或空心玻璃微珠)过滤出来，滤出的油和水混合后去联合处理站。分珠器的核心部件水力旋流器和滤网均可市购。

对于本发明，无论采油井产出物中有没有漂珠，分珠器不影响油井的正常生产。

需要说明是是，旋流分离器2，也称水力旋流分离器，是石油化工、环保行业常用的分离设备。旋流分离器的具体型号规格，可根据油井每小时产液量(包括油、水及固体颗粒，即水力旋流分离器的每小时处理量)，在市场上采购或定制。如对于每小时产液在10～20m³/h的油井，可采购山东鑫海矿业技术装备股份有限公司的水力旋流器系列中的xcⅱfx150型水力旋流器，每小时处理量在10～23m³/h，或其它厂家的类似设备；如果对产液量小于2m³/h的油井，市场上可能没有如此小的型号，则需要定制小型的水力旋流器。水力旋流器的大小，不影响其分离原理和分离效果。

第三步、对于分离出来的漂珠或空心玻璃微珠，测量直径，获得其中的最大直径及颗粒直径分布，然后根据预设的分析判断规则，确定窜流通道的最大直径。

在第三步中，具体实现上，预设的分析判断规则可采用两种规则，第一种规则是：采用三分之一规则，即只有小于窜流通道直径三分之一的漂珠或空心玻璃微珠才能从水井到达油井，即窜流通道最大直径是油井产出的漂珠或空心玻璃微珠最大直径的三倍；第二种规则是：可以采用和浓度相结合的判断方法，此方法需要模拟出不同浓度和直径的漂珠或空心玻璃微珠和窜流通道直径的匹配关系图版，然后比对。这两种规则的原理、使用条件，可以详见文献：杨卫华,葛红江,刘少权,刘希君,雷齐玲.无机颗粒堵剂与地层孔隙喉道的匹配性实验[j].石油钻采工艺,2010,32(06):93-96。

在第三步中，具体实现上，测量漂珠或空心玻璃微珠的直径，可采用激光粒度仪或者具有长度测量刻度或长度测量功能的显微镜。所用激光粒度仪或者显微镜都可以市场直接采购，不需要专门定制。

具体实现上，对于显微镜，可将漂珠或空心玻璃微珠在载玻片上摊平，在显微镜下测量出最大的漂珠或空心玻璃微珠直径，并可统计出某一直径以上(如100μm以上)漂珠或空心玻璃微珠的数量占比。显微镜可采用深圳市盛天仪器有限公司销售的生物显微镜ph50型(40-1600倍)可拍照测量高清电子生物显微，或其它厂家类似产品。

具体实现上，对于激光粒度仪，可依据其说明书，测量漂珠或空心玻璃微珠的最大直径和各级直径分布。激光粒度仪可采用厦门科王电子有限公司的kw510型全自动激光粒度仪，量程0.05μm～800μm，或其它厂家类似产品。

在第三步中，具体实现上，对于分离出来的漂珠或空心玻璃微珠，用石油醚清洗掉漂珠或空心玻璃微珠表面的原油，待石油醚挥发后，然后测量漂珠或空心玻璃微珠的直径，从而估算出窜流通道的最大直径是漂珠或空心玻璃微珠最大直径的三倍。

需要说明的是，对于本发明，其工作原理为：从注入水井向地层注入不同直径的高强度、低比重的漂珠或空心玻璃微珠，漂珠(或空心玻璃微珠)比重小于原油，不会在地层孔道中沉积。漂珠(或空心玻璃微珠)强度高、化学性质稳定，基本不会在移动中破碎或和地层中物质发生化学反应。如果漂珠或空心玻璃微珠的直径大于地层孔道直径，则漂珠(或空心玻璃微珠)会堆积在注水井附近，不会到达采油井；如果漂珠或空心玻璃微珠直径小于孔道直径，漂珠会运移到采油井并被产出到地面。在油井井口采用分珠器(漂珠分离器)分离出漂珠，测量其直径，就可分析得出地层孔道(即窜流通道)直径。

对于本发明，其采用的漂珠或空心玻璃微珠，均是廉价的刚性固体颗粒、能够直观测试并确立注水开发油藏水窜通道的直径。

下面结合实施例1、实施例2，说明根据本发明提供的一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法的具体实现过程。

实施例1。

第一步、选取大港油田某注水井，注水井吸水层厚度8.1米，设计漂珠4吨，其中直径50、150、450、1350μm各1吨，每一级颗粒直径的漂珠质量相差控制在5％以内，混合均匀。

第二步、在注水井对应的采油井(即通过窜流通道相连通的采油井)井口安装分珠器，分珠器结构示意图见附图2。分珠器中滤网采用300目不锈钢滤网。无论采油井产出物中有没有漂珠，分珠器基本不影响油井正常生产。

第三步、采用质量百分浓度为0.3％的聚丙烯酰胺溶液50方(即立方米)和第三步的漂珠，混合均匀成混悬液，用水泥车将该混悬液注入注水井，然后注水井正常注水。

第四步、每隔24小时，取出油井井口分珠器中分离出的漂珠，用石油醚清洗掉漂珠表面的原油。测量分珠器中分离出的漂珠直径。10天后发现产出最大漂珠直径为400μm。直到满30天，也没有发现直径1350μm的漂珠，则推测地层水窜通道最大直径为1200μm。

实施例2。

第一步、选取大港油田某注水井，注水井吸水层厚度11.0米，设计空心玻璃微珠8吨，其中直径200、600、1800、5400μm各2吨，每一级颗粒直径的漂珠质量相差控制在5％以内，混合均匀。

第二步、在注水井对应的采油井(即通过窜流通道相连通的采油井)井口安装分珠器，分珠器结构示意图见附图2。分珠器中滤网采用100目不锈钢滤网。

第三步、采用质量百分浓度为0.2％的聚丙烯酰胺溶液100方(即立方米)和第一步的漂珠，混合均匀成混悬液，用水泥车将该混悬液注入注水井，然后注水井正常注水。

第四步、每隔24小时，取出油井井口分珠器中分离出的漂珠，用石油醚清洗掉漂珠表面的原油。测量分珠器中分离出的漂珠直径。20天后发现产出最大漂珠直径为5400μm，则推测地层水窜通道最大直径为1.62cm。

基于上述技术方案可知，与现有技术相比较，对于本发明提供的一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，其具有以下的技术效果：

1、和现有液体及溶液型示踪剂相比，本发明测试出的水窜通道直径结果，更准确可靠，而且能测试出液体和溶液型示踪剂方测不出的厘米级大孔道。

2、本发明采用廉价的漂珠，具有低成本的优点。

因此，基于上面的表述可知，与现有技术相比较，本发明提供的一种油田注水窜流通道直径的识别判断方法，可以直观、可靠地识别判断出包括从微米级到厘米级的窜流通道在内的各种直径大小窜流通道的最大直径，从而有利于下一步对窜流通道进行治理，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。