大港北部油田回注污水結垢性與配伍性研究

尹先清，劉 建，李 玫，鄭 瓊 (長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023)

石占忠，馬立軍，趙 明，班艷華 (大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 大港 300280)

大港北部油田回注污水結垢性與配伍性研究

尹先清，劉 建，李 玫，鄭 瓊 (長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023)

石占忠，馬立軍，趙 明，班艷華 (大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 大港 300280)

大港北部油田注水水源為北部各污水站處理后水。通過對北大港、南大港和板橋3個區(qū)塊的8種水樣進行了研究，應用Stiff amp; Davis公式，根據(jù)CaCO3飽和指數(shù)和穩(wěn)定指數(shù)預測得出北大港唐南回注水有一定的結垢傾向。配伍性試驗結果表明，8種對應水樣按不同體積比例混合，恒溫密閉168h,均不產(chǎn)生沉淀；北大港及板橋的地層水和回注水經(jīng)過濾處理后清澈透明，羊三木回注水經(jīng)過濾處理后仍然渾濁，水的濁度大。

地層水;油田注入水;結垢性;配伍性;大港北部油田

注水開發(fā)油田是二次采油的主要方式，隨著油田開發(fā)的不斷進行，提液量加大，導致采出液含水量逐漸升高，回注污水量加大，地層水在集輸?shù)倪^程中，熱力學參數(shù)(如溫度、壓強等)發(fā)生急劇變化，使水質(zhì)水性變化大，其中CaCO3結垢是導致注水壓力上升的主要因素之一[1]。大港北部油田包括北大港、南大港和板橋等3個區(qū)塊，其主力開發(fā)層系為上第三系明化鎮(zhèn)、館陶組和下第三系東營組、沙河街組，是一個復合式疊加連片的復雜斷塊構造油氣田，儲層巖石類型以長石砂巖為主。筆者通過研究其水質(zhì)成份的變化，對該油區(qū)回注水碳酸鈣結垢趨勢、地層水和回注污水之間的配伍性進行了研究，以用于指導現(xiàn)場注水工作。

1 水樣離子成份及水質(zhì)分析

大港北部油田3個區(qū)塊的水樣離子成份分析見表1。

表1 地層水及回注污水質(zhì)離子成份分析數(shù)據(jù)

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，北大港唐南精細回注水礦化度比地層水礦化度低近900mg/L；南大港羊三木回注水和地層水、羊二莊回注水和地層水礦化度基本一致，表明該區(qū)塊連通性好，但南大港羊二莊回注水與地層水的水型不一致，前者的水型為NaHCO3，而后者的水型為CaCl2；板橋回注水礦化度較地層水礦化度要低6000mg/L。

采用SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》標準方法中注入水水質(zhì)分析方法，對3種回注水水樣進行了水質(zhì)分析，分析結果見表2。

表2 不同區(qū)塊回注水水質(zhì)分析結果

由表2的分析結果可知，幾種注入水的懸浮固體、粒徑中值、總鐵含量等均超標，尤其是南大港羊三木回注污水水質(zhì)較差，色度大，渾濁，明顯見油，平均腐蝕率超過標準，難以達到局控注水指標。

2 結垢趨勢預測

2.1預測方法

應用Stiff amp; Davis公式[2～4]，采用CaCO3飽和指數(shù)SI和穩(wěn)定指數(shù)SAI。

1)根據(jù)“飽和指數(shù)”：

SI=SpH-SpHs

判斷溶液中CaCO3沉淀的可能性。式中，SpH為水樣實際的pH值；SpHs為CaCO3達到飽和度時的pH值；SI為飽和指數(shù)。SIlt;0表示水中CaCO3未達到飽和，結垢趨向小，也就不可能結垢；SIgt;0表示CaCO3達飽和，結垢趨向大，可能結垢；SI=0表示CaCO3正處于飽和點，穩(wěn)定。

2)根據(jù)“穩(wěn)定指數(shù)”：

SAI=2SpHs-SpH

判斷溶液中CaCO3沉淀的可能性。SAIlt;6時有結垢趨勢，SAIgt;7有腐蝕趨勢。

2.2預測結果

表3列出了8種水樣的SI、SAI值，離子強度I及根據(jù)Debge-Hückel公式[5]計算的8種離子的活度系數(shù)γ。

表38種污水CaCO3結垢預測數(shù)據(jù)

水 源活度系數(shù)γγ(Ca2+)γ(Mg2+)γ(HCO2-3)離子強度I飽和指數(shù)SI穩(wěn)定指數(shù)SAI唐南精細回注水0451048907990064023788唐一站港68K井地層水04390478049300709025760羊三木回注水0401044507700098-015850羊三木8?17井地層水0095040504480772-005840莊大站(羊二莊)回注水0096040304470771017799莊四站(羊二莊)地層水0092040804510774-016851板14注水站回注水03870433076001107-0268804板884井地層水0212032003740713-015844

從表3可以看出，地層水(采出水)和處理后水飽和指數(shù)SI在-0.16～0.25范圍，SAI在7.60～8.50范圍。綜合這2項指數(shù)可以得出，唐南精細回注水有一定的結垢傾向，其他幾種水樣作為注入水是較穩(wěn)定的，結垢性趨勢較小。

3 配伍性試驗

注入水與地層流體不配伍主要表現(xiàn)在兩者按不同比例混合后是否產(chǎn)生沉淀。對3個區(qū)塊的8種水樣在各自的儲層溫度下，按不同比例混合，恒溫密閉168h,觀察水樣外觀變化，用濁度法來分析其結果,試驗結果見表4～7。

表4 羊二莊回注水與羊二莊地層水的配伍性試驗結果

表5 羊三木回注水與羊三木8-17地層水的配伍性試驗結果

表6 板14回注水與板884井地層水的配伍性試驗結果

表7 唐南精細回注水與唐一站港68K井地層水的配伍性試驗結果

4 結 論

1)板橋回注水礦化度較地層水礦化度要低6000mg/L；唐南精細回注水礦化度比地層水礦化度低900mg/L；羊二莊回注水與地層水的水型不一致，前者的水型為NaHCO3，而后者的水型為CaCl2；羊三木回注水和地層水、羊二莊回注水和地層水礦化度基本一致，表明該區(qū)塊目前連通性好。

2)唐南精細回注水水質(zhì)穩(wěn)定性差，結垢傾向明顯，要引起足夠的重視；其他區(qū)塊水質(zhì)穩(wěn)定，不會產(chǎn)生CaCO3垢。

3) 由配伍性試驗結果可以看出，唐南回注水與地層水配伍性差，結垢趨勢明顯，溫度升高，結垢加劇，應加強防垢處理；其他2個區(qū)塊水質(zhì)配伍性好。

[1]Todd A C.Barium and strontium sulfate solid solution scale formation at elevated temperatures[J].SPE 19762，1989.

[2]朱義吾，趙作滋，巨全義，等.油田開發(fā)中的結垢機理及其防治技術[M].西安：陜西科技出版社，1995.95～102.

[3]許保玖.給水處理理論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.145～186.

[4]李化民，蘇顯舉.油田含油污水處理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992.245～254.

[5]武漢大學.分析化學[M].北京:高等教育出版社，2000.49～54.

[編輯] 洪云飛

TE992.2；X741

A

1673-1409(2009)01-N031-03

2008-12-28

國家“863”項目(2003AA602140-2)。

尹先清(1962-),男，1983年大學畢業(yè),碩士，教授，現(xiàn)主要從事水處理工程與技術方面的教學與研究工作。