本發(fā)明屬于石油采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效油田注水調(diào)剖工藝。

背景技術(shù)：

油田一般可以利用油層的天然能量進行開發(fā)，也可以用保持壓力的方法

進行開發(fā)。而深埋在地下的油層具有一定的天然能量和壓力，開發(fā)過程中油層壓力和天然能量就驅(qū)使油流流向井底，經(jīng)過井筒被舉到地面。地下原油在流動和舉升過程中要受到油層的細小孔隙和井筒內(nèi)液柱重量以及井壁摩擦等阻力，如果僅靠天然能量采油，采油的過程就是油層壓力和產(chǎn)油量都逐漸下降的過程。當(dāng)油層壓力大于這些阻力時，油井就能實現(xiàn)自噴開采；當(dāng)油層壓力只能克服孔隙阻力而克服不了井筒液柱重力和井壁摩擦力，就要靠抽油方法來進行開采；如果油層壓力下降到不能克服油層孔隙阻力時，油井能量也就枯竭了。油層能量的枯竭導(dǎo)致該油層剩余油無法開采出來，從而影響油層的采收率，因而必須采取措施對油層能量加以補充。

對于陸上油田來說，在油田開發(fā)之前儲層中的石油、天然氣和地層水都處在高溫、高壓且相對靜止的狀態(tài)。隨著油田投入開采的時間增長，油層本身的能量將不斷被消耗，直接的影響就是導(dǎo)致油層壓力不斷的下降，油井的產(chǎn)量將會大大減少，甚至嚴(yán)重的將會關(guān)井停產(chǎn)，為了保證油層的內(nèi)部壓力，保持或提高油井的產(chǎn)量，就必須對油田進行注水或注氣，最常見的方式是注水。

實踐中，注水效率一直是油田效益分析中普遍關(guān)注的問題之一。我國采用注水方法開發(fā)油田經(jīng)過幾十年的經(jīng)驗實踐，已形成了較完整的技術(shù)系列和配套技術(shù)。油田注水規(guī)模龐大，注水系統(tǒng)耗電量巨大，是油田中的耗能大戶。國內(nèi)各大油田的注水系統(tǒng)普遍存在效率低、能耗高、能源浪費嚴(yán)重的問題。據(jù)統(tǒng)計，注水耗電占油田總用電的33％～56％，而無效注水能耗在有的油田甚至超過50％。目前，國內(nèi)大多數(shù)油田已經(jīng)進入中高含水期開發(fā)，每天要向地下注入大量的水，消耗大量的電能，成為造成油田電力緊張的主要原因之一。隨著油田進入高含水開發(fā)期，注水量大幅度增加，注水耗電亦大幅度上升，能源浪費更加嚴(yán)重。

另外，由于油層存在著非均質(zhì)性，注水過程中會出現(xiàn)水在油層中的“突進”和“竄流”現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響著油田的開發(fā)效果。為了提高注水效果和油田的最終采收率，需要及時的采取堵水調(diào)剖技術(shù)措施。如何才能降低能耗，又能提高采油率，已是當(dāng)前石油開采領(lǐng)域的一大難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種高效油田注水調(diào)剖工藝。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種高效油田注水調(diào)剖工藝，包含以下步驟：

A堵水調(diào)剖

(1)依據(jù)SY/T5523-2006油田水分析方法，分析出地層水中鈣、鐵、鎂、鋇、鍶等二價陽離子摩爾濃度總和MC，分析出地層水中硫酸根、亞硫酸根等二價陰離子摩爾濃度總和Mn；

(2)如果地層水中鈣、鐵、鎂、鋇、鍶等二價陽離子較多，即Mc>Mn，則需向地層水中加入硫酸銨或硅酸鈉，即用硫酸銨或硅酸鈉沉淀水中陽離子，確定硫酸銨或硅酸鈉的加量，使硫酸銨或硅酸鈉的濃度為Mc-Mn；

(3)如果地層水中硫酸根、亞硫酸根等二價陰離子含量較多，即Mc<Mn,則需向地層水中加入氯化鈣，即用氯化鈣沉淀水中陰離子，確定氯化鈣的加量，使氯化鈣的濃度為Mn-Mc；

(4)在地層實際溫度下，用地層水及以上步驟確立的無機鹽及加量，確定阻垢劑聚環(huán)氧琥珀酸鈉或聚天冬氨酸加量，使得產(chǎn)生沉淀結(jié)垢的時間在1～7天之內(nèi)；

(5)用現(xiàn)場地層水，加入根據(jù)以上步驟確立的無機鹽加量，阻垢劑加量，混配均勻即可形成調(diào)剖液；

(6)實際施工或室內(nèi)模擬實驗時，向地層或模擬巖芯中注入步驟(5)確定的調(diào)剖液。

B注水系統(tǒng)控制

(1)收集注水系統(tǒng)數(shù)據(jù)，繪制管網(wǎng)分布圖，標(biāo)示地形狀況，建立注水系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實際運行狀況進行標(biāo)定；

⑵根據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，通過模擬模型在不同干線壓力下的運行狀況，繪制出干線壓力與總能耗、簽注井?dāng)?shù)、總操作費用等之間的優(yōu)化曲線；

⑶依據(jù)建立的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)數(shù)學(xué)模型運用VBA技術(shù)與ASW平臺將多個不同軟件開發(fā)模型集成到一個系統(tǒng)，將數(shù)學(xué)模型中的計算結(jié)果實時傳遞到用戶界面，以供節(jié)能優(yōu)化分析；并開發(fā)便于用戶操作的廠級、注水站級、配水間級操作界面；

⑷運用SQL開發(fā)出數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)學(xué)模型，保持模型與實際生產(chǎn)的同步，更好指導(dǎo)生產(chǎn)；

基礎(chǔ)層：高配服務(wù)器為整個系統(tǒng)提供硬件支持；各種專業(yè)軟件為數(shù)學(xué)模型與接口開發(fā)提供平臺；通暢的網(wǎng)絡(luò)保證各個作業(yè)區(qū)之間數(shù)據(jù)傳遞；

數(shù)據(jù)層：來自采油廠數(shù)據(jù)資源的注水等數(shù)據(jù)，調(diào)研的注水等生產(chǎn)參數(shù)；還有來用標(biāo)定生產(chǎn)模擬的管道的粗糙度、導(dǎo)熱系數(shù)等數(shù)據(jù)，保證了合理的數(shù)據(jù)支持；

流程模擬優(yōu)化層：依據(jù)實際生產(chǎn)需求，應(yīng)用現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立穩(wěn)態(tài)與動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并與實際生產(chǎn)相標(biāo)定，使誤差控制在10％以內(nèi)；經(jīng)過標(biāo)定集成后的模型可以將當(dāng)前與歷史的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)傳遞給用戶界面，根據(jù)當(dāng)前和歷史的生產(chǎn)運行狀態(tài)預(yù)測未來的生產(chǎn)變化趨勢，修正相應(yīng)的優(yōu)化方案，制定相應(yīng)問題解決方法；

用戶應(yīng)用層：包含了日常工藝參數(shù)分析，節(jié)能優(yōu)化經(jīng)濟性評價分析，關(guān)井與提量各管線壓力、流量變化分析，各管段壓降分析，據(jù)此準(zhǔn)確評價系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，優(yōu)化出最佳的生產(chǎn)方案輔助實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高運行可靠性和運行效率、控制生產(chǎn)成本、實現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

維護層面由專業(yè)技術(shù)人員使用，這些人員須經(jīng)過專業(yè)的訓(xùn)練，精通模擬軟件，能獨立建立模型、調(diào)整模型。應(yīng)用層面由實際生產(chǎn)人員、生產(chǎn)管理人員使用，這些人員不需要也不可能對模擬軟件有深層的了解，因此必須開發(fā)適應(yīng)現(xiàn)場操作人員的一套應(yīng)用環(huán)境即用戶操作界面，需將應(yīng)用不同化工模擬軟件開發(fā)的注水站模型集成到統(tǒng)一的一個平臺，來完成用戶操作界面的功能。比如對節(jié)能優(yōu)化經(jīng)濟性評價，需要針對其特點和需求，開發(fā)能耗統(tǒng)計和分析的應(yīng)用界面，該界面即由置于底層的HYSYS與PIPELINE虛擬生產(chǎn)模型集成，應(yīng)用人員只需簡單的操作，就會完成對系統(tǒng)的能耗統(tǒng)計和分析。

此外，由于建模范圍比較大，生成注水系統(tǒng)模型都會很龐大，涉及的工藝裝置難以計數(shù)，各生產(chǎn)專業(yè)崗位直接使用非常不方便，因此需要結(jié)合各生產(chǎn)專業(yè)的應(yīng)用需求，利用模型的編程接口，開發(fā)適用的操作界面，將各專業(yè)崗位需要的功能、信息采用中文界面進行集中呈現(xiàn)。

VBA是Visual Basic的一種宏語言，主要能用來擴展Windows的應(yīng)用程式功能，特別是Microsoft Office軟件。也可說是一種應(yīng)用程式視覺化的Basic Script。

Aspen SimulationWork book(簡稱：ASW)是AspenTech公司旗下的工藝流程模擬模型與Microsoft Excel電子薄之間數(shù)據(jù)傳遞的工具。

SQL：結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structured Query Language)，結(jié)構(gòu)化查詢語言是一種數(shù)據(jù)庫查詢和程序設(shè)計語言，用于存取數(shù)據(jù)以及查詢、更新和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；同時也是數(shù)據(jù)庫腳本文件的擴展名。

Aspen HYSYS軟件是世界著名流程模擬軟件和模型集成平臺，Aspen HYSYS軟件最早開發(fā)與1976年，是世界上最早的基于交互式的流程模擬軟件，也是世界唯一用C++編寫的大型流程模擬軟件。該軟件在當(dāng)今世界石油化工工業(yè)模擬、仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有舉足輕重的地位，主要用于模擬各種工藝生產(chǎn)過程、對用各種第三方軟件開發(fā)的模型進行整體集成并進行系統(tǒng)優(yōu)化。

Pipeline Studios軟件系統(tǒng)主要用于復(fù)雜管網(wǎng)的水力學(xué)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模擬?？梢阅M收斂型管網(wǎng)、環(huán)路型管網(wǎng)和分支型管網(wǎng)，還可以進行管網(wǎng)系統(tǒng)的需求分析、啟動/關(guān)閉分析、逆向分析及泄漏分析等管網(wǎng)綜合性能研究。

堵水調(diào)剖過程中，確定最低阻垢劑加量的具體操作方法為：在地層實際溫度下，用地層水及以上步驟確立的無機鹽加量配置成溶液，在所述溶液中分別加入不等量的阻垢劑，制成的不同阻垢劑濃度的樣品溶液，每隔4小時觀察所述樣品溶液并記錄沉淀產(chǎn)生時間，依此篩選出所需的阻垢劑加量。

進一步地，所述阻垢劑為油田及其它行業(yè)常用的水處理劑，優(yōu)選為聚環(huán)氧琥珀酸鈉或聚天冬氨酸兩類綠色阻垢劑。這些阻垢劑的特點是不耐高溫，容易生物降解。

進一步地，如果分析得出地層水二價陰、陽離子含量均小于0.1mmol/L，或者選擇地表淡水作為注入水，則本發(fā)明方法不適用。

本發(fā)明的有益效果：

⑴克服雙液法溶液混合不均勻，反應(yīng)不充分的缺點；充分利用了地層水中的二價離子形成沉淀來調(diào)剖。每次加入的藥劑種類及用量相對現(xiàn)有類似方法少，提高了藥劑利用效率，具有低成本的優(yōu)點；采用和藥劑只有硅酸鈉、硫酸銨、氯化鈣、聚環(huán)氧琥珀酸鈉和聚天冬氨酸，沒有毒性和腐蝕性，對環(huán)境影響很??；將地層水中的二價離子沉淀于地層深部，可減小油井及地面油水處理設(shè)備和管線的結(jié)垢問題。

⑵全局分析，整體優(yōu)化，得到全局下節(jié)能降耗的最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)；根據(jù)當(dāng)前的和歷史的生產(chǎn)運行狀態(tài)預(yù)測未來的生產(chǎn)變化趨勢，制定生產(chǎn)預(yù)案，生產(chǎn)操作人員不再是盲目的指揮、操作各種生產(chǎn)設(shè)備，保障了生產(chǎn)人員的人身安全；對系統(tǒng)能耗，作業(yè)區(qū)，注水站能耗進行統(tǒng)計，可以實時顯示能耗數(shù)據(jù)，并可以方便簡捷的看出制約系統(tǒng)能耗的瓶頸，提供解決制約能耗降低的瓶頸方案。

具體實施方式

下面通過實例對本發(fā)明做進一步詳細說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

A堵水調(diào)剖

采用大慶油田余家坪地區(qū)地層水，依據(jù)SY/T5523-2006油田水分析方法，分析出地層水中鈣、鐵、鎂、鋇、鍶等二價陽離子含量總和(摩爾濃度)MC＝2.57mmol/L；分析出地層水中硫酸根、亞硫酸根等二價陰離子含量總和Mn＝0.24mmol/L。陰離子含量小于陽離子含量，則采用硫酸銨為來沉淀地層水中的陽離子，需要的硫酸根濃度為2.57-0.24＝2.38mmol/L，即需在地層水中加入硫酸銨，使硫酸銨的濃度為2.38mmol/L。

在現(xiàn)場溫度85℃下，用大港油田棗園地區(qū)地層水配制成硫酸銨濃度為2.38mmol/L的溶液，在所述溶液中分別加入不等量的阻垢劑，制成的不同阻垢劑濃度的樣品溶液，每隔4小時觀察所述樣品溶液并記錄沉淀產(chǎn)生時間，聚天冬氨酸濃度優(yōu)選為0.18mmol/L，聚天冬氨酸阻垢劑不耐高溫，在地層溫度作用下，此濃度的聚天冬氨酸1-2天后逐漸失效，此時可保障在1～2天內(nèi)產(chǎn)生沉淀。

確立調(diào)剖液組成為：大港油田棗園地區(qū)地層水，聚天冬氨酸0.18mmol/L，硫酸銨2.38mmol/L。混配均勻注入地層即可。

B注水系統(tǒng)控制

1、基礎(chǔ)層：高配服務(wù)器為整個系統(tǒng)提供硬件支持；各種專業(yè)軟件為數(shù)學(xué)模型與接口開發(fā)提供平臺；通暢的網(wǎng)絡(luò)保證各個作業(yè)區(qū)之間數(shù)據(jù)傳遞；

2、數(shù)據(jù)層：來自采油廠數(shù)據(jù)資源的注水等數(shù)據(jù)，調(diào)研的注水等生產(chǎn)參數(shù)；還有來用標(biāo)定生產(chǎn)模擬的管道的粗糙度、導(dǎo)熱系數(shù)等數(shù)據(jù)，保證了合理的數(shù)據(jù)支持；

3、流程模擬優(yōu)化層：依據(jù)實際生產(chǎn)需求，應(yīng)用現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立穩(wěn)態(tài)與動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并與實際生產(chǎn)相標(biāo)定，使誤差控制在10％以內(nèi)；經(jīng)過標(biāo)定集成后的模型可以將當(dāng)前與歷史的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)傳遞給用戶界面，根據(jù)當(dāng)前和歷史的生產(chǎn)運行狀態(tài)預(yù)測未來的生產(chǎn)變化趨勢，修正相應(yīng)的優(yōu)化方案，制定相應(yīng)問題解決方法；

4、用戶應(yīng)用層：由于工藝生產(chǎn)流程模型全是英文，給生產(chǎn)操作人員來了極大的不便，加之全廠整個流程模型，極大的信息量，給使用系統(tǒng)的操作人員極大的不適用，用戶可以容易簡單的操作整個全廠的注水生產(chǎn)模型，而且用戶應(yīng)用層包含了日常工藝參數(shù)分析，節(jié)能優(yōu)化經(jīng)濟性評價分析，關(guān)井與提量各管線壓力、流量變化分析，各管段壓降分析，據(jù)此準(zhǔn)確評價系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，優(yōu)化出最佳的生產(chǎn)方案輔助實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高運行可靠性和運行效率、控制生產(chǎn)成本、實現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

經(jīng)測試，該區(qū)注水調(diào)剖工程采油率提高21％，綜合能耗下降33％，由此可見，本發(fā)明的具有良好的調(diào)剖效果和節(jié)能效率。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明涵蓋范圍之內(nèi)。