分层注水水嘴的应用

赵鹏睿 吕敬波

1大庆油田采油三厂2胜利油田胜利采油厂

分层注水水嘴的应用

赵鹏睿1吕敬波2

1大庆油田采油三厂2胜利油田胜利采油厂

当前注水工艺技术需要解决的工艺问题是控制含水率上升速度、保持产液量稳定上升。测得大庆油田采油三厂B3—D 6—430井的第一层水嘴直径应该为5.0mm，才能满足现场需求。利用FLUENT软件模拟所得的水嘴直径与速度大小成正比，与流量大小也成正比，即直径越大，速度越大，流量也越大。在油田分层注水中，当某一层的水嘴直径变化时，其他层的数据也相应地发生改变，这时嘴损曲线与实际经验并不适用，可以用FLUENT软件进行井下模拟，为现场注水井水嘴选择提供更合理的依据。

分层注水；水嘴；FLUENT软件；模拟

分层注水是通过在注水井内下封隔器把油层分隔开几个注水层段，在各注水层段均下配水器，并安装不同直径水嘴的注水工艺。该工艺解决了层间的矛盾，把注水合理地分配到各层段，对渗透性好、吸水能力强的层控制注水；对渗透性差、吸水能力弱的层加强注水，以提高产量。

当前注水工艺技术需要解决的工艺问题是控制含水率上升速度、保持产液量稳定上升。原则是，总注水量随产液量增长和地层压力要求而提高的同时，采取注水层段细分、封隔器双卡为重点的分层注水系列调整措施。

1 水嘴的应用类型

大庆油田分层注水技术是靠调整层段配水水嘴的直径来实现的，分层注水工艺是利用分隔器把注水井的全部注入层分成若干具有相对独立流压的层段，每段通过配水器与油管连通获得进水，各负担一组垂向临近小层的注水。笼统注水各小层的吸水量主要靠流动系数和压差自然分配；分层注水井可通过调整配水器在一定程度上控制各分注层段的相对吸水量，分注层段内各小层的吸水量仍然要靠其流动系数和压差自然分配。

大庆油田已应用的水嘴材质一般是钢和陶瓷，有时水嘴还加护网。根据注水井的配注水能力，水嘴直径一般在0.8～12mm之间。恒流配水技术也要动态适时调整层段配水水嘴的直径，但因成本高应用规模较小。

2 利用FLUENT软件进行水嘴分析

2.1 利用GAMBIT建立模型

GAMBIT提供了多种网格划分方式，选择了以Tgrid方法作为体网格划分方案。根据现场提供数据，按照实际数据建立计算模型，启动GAMBIT，创建注水管模型，设置注水管长度为13.425m，半径为0.031m。在注水管上画出水嘴，水嘴直径分别为0.002 5和0.004 1 m，将水嘴移动到相应位置，并使注水管与水嘴连接为一个整体。

2.2 应用FLUENT软件对模型进行数值模拟

读入网格文件shuizui.msh，打开GAMBIT输出的shuizui.msh文件。创建计算模型，设置求解器Solver并选择非耦合法求解，同时此模型还应用了标准壁面湍流函数。流体的物理属性应用waterfluid[h2o＜1＞]模拟。

3 水嘴分析的具体应用

3.1 进行水嘴分析的目的

通过采油三厂注水井分注数据样表中提供的数据，给B3—D6—430井第一层安装上合适的水嘴，使其能够正常运行。

3.2 改变水嘴直径大小进行调试

（1）当第一层水嘴直径为4.5mm时，其他条件设置相同。根据4.5mm水嘴速度矢量分布图和第二层水嘴速度矢量分布图，取第一层水嘴速度为5.7m/s，第二层水嘴速度为3.3m/s，可算得两层的流量分别为7.83与15.05 m3/d，与实际情况相差较大。

（2）当第一层水嘴直径为5.5mm时，其他条件不变，根据5.5mm水嘴速度矢量分布图和第二层水嘴速度矢量分布图，取第一层水嘴速度为11.3m/s，第二层水嘴速度为8.7m/s，可算得两层的流量分别为23.18与39.68m3/d，与实际情况相差较大。

（3）当第一层水嘴直径为5mm时，其他条件不变，根据5mm水嘴速度矢量分布图和第二层水嘴速度矢量分布图，取第一层水嘴速度为5.8m/s，第二层水嘴速度为4.2m/s，可算得两层的流量分别为9.83与19.15m3/d，与实际情况基本吻合。

4 结论

（1）测得大庆油田采油三厂B3—D6—430井的第一层水嘴直径应该为5.0 mm，才能满足现场需求。

（2）利用FLUENT软件模拟所得的水嘴直径与速度大小成正比，与流量大小也成正比，即直径越大，速度越大，流量也越大。

（3）在油田分层注水中，当某一层的水嘴直径变化时，其他层的数据也相应地发生改变，这时嘴损曲线与实际经验并不适用，可以用FLUENT软件进行井下模拟，为现场注水井水嘴选择提供更合理的依据。

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.022