油田注入水水質(zhì)變化原因分析及穩(wěn)定對策

鄒民 李新民(新疆阜康準東采油廠勘探開發(fā)研究所，新疆 阜康 831511)

0 引言

油田注水在實際操作中容易受到多種條件和因素的制約，水質(zhì)往往比較差，長期注入不合格的水質(zhì)會嚴重傷害地表層，并且還會影響石油資源的采收率，給石油開采形成阻礙?；诖耍瑢κ妥⑷胨M行研究，掌握水質(zhì)變化情況和應對措施，可以進一步保證石油開采質(zhì)量。本文就以A 油田的現(xiàn)狀作為參照，通過對相關數(shù)據(jù)的分析，掌握水質(zhì)變化原因，以便為后續(xù)的研究工作提供有效參考。

1 油田注水現(xiàn)狀

以A 油田為例，在注入水之后，經(jīng)過過濾加工水質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，水質(zhì)趨于渾濁，并且堵塞巖心情況嚴重，并不能符合油田回注的相關要求。針對這種情況，通過對注入水質(zhì)進行分析，可以得出水質(zhì)之所以會趨于渾濁的主要原因是因為溶解氧濃度攀升，給細菌繁殖提供了比較適宜的環(huán)境，細菌繁殖速度加快，最終影響到了水質(zhì)質(zhì)量[1]。目前我國的油田注水都是使用自營生產(chǎn)水充當注入水源，以此來滿足節(jié)能減排的實際需求和相關注水規(guī)劃需要。但是這也在一定程度上影響到了開采質(zhì)量，因為自營生產(chǎn)水的水質(zhì)情況較為復雜，不僅含有混合水成分，而且還殘留了一些處理藥劑，所以將這樣的水作為油田注入水，很容易讓水質(zhì)發(fā)生變化。

2 實驗步驟

2.1 實驗材料和設備

本次實驗是以無機除氧劑、氧化(復合)殺菌劑以及防垢劑作為主要實驗材料，對A 油田進行水樣取樣，并且模擬地層水、天然巖心和細菌測試瓶等。實驗設備主要采用STZ-A1濁度儀、GDYS-101SR 溶氧檢測儀、巖心實驗裝置、X 射線分析儀和電子顯微鏡等[2]。

2.2 實驗方法

(1)測定濁度值。利用濁度儀可以對油田注入水的濁度值進行科學測定，通過觀察不同時間的數(shù)值變化，掌握注入水的濁度值變化規(guī)律。

(2)檢測水質(zhì)指標。關于水質(zhì)指標的檢測，要參照相關的行業(yè)標準，對抽樣水樣的懸浮顆粒含量、離子組成情況、水樣含油量以及細菌數(shù)量等數(shù)值進行科學有效檢測，保證檢測過程的嚴謹性，確保檢測數(shù)據(jù)的真實可靠[3]。并將檢測所得數(shù)據(jù)認真記錄和存檔，以便為后續(xù)工作提供便利條件和有效參考。

(3)檢測注水渾濁物含量和成分。關于注水渾濁物含量和成分的檢測，需要借助濾膜完成水樣的過濾，并在此基礎上進行渾濁物的收集，再通過電子顯微鏡搭配能譜分析進行綜合檢測和分析，提煉出主要成分。

(4)巖心驅(qū)替實驗。巖心驅(qū)替實驗是水質(zhì)變化實驗的關鍵環(huán)節(jié)，在實際實驗階段，需要嚴格遵循實驗步驟，保障實驗結(jié)果的可靠性。首先，需要先進行烘干、洗油和地層水模擬等工作，通過科學計算得出孔隙體積的相應數(shù)值。其次，將巖心放置在驅(qū)替實驗裝置中，通過地層水模擬對巖心滲透率進行測定。最后，將經(jīng)過處理后的水樣繼續(xù)進行驅(qū)替，并在整個過程中記錄下巖心滲透率的變化情況，以此來計算巖心滲透率的持久效率。值得注意的是，在實驗環(huán)節(jié)需要注意溫度變化對實驗結(jié)果的影響，溫度應該控制在80℃，并且驅(qū)替流速也需要控制在合理的范圍內(nèi)。

2.3 實驗結(jié)果

(1)水質(zhì)變化原因。通過取樣調(diào)查和科學實驗，我們可以得出水質(zhì)變化的具體原因。分別取兩組水樣，并且保證取出的水樣都處于澄清狀態(tài)，但是隨著水樣靜置時間的無限延長，兩組水樣的濁度值產(chǎn)生了一定的變化，當水樣靜置時間超過1天(24小時)之后，兩組水樣的濁度值均超過了100NTU，并且隨著時間的延長，水樣渾濁度還在不斷攀升，程度逐漸加重，并且伴隨氣味和黑化現(xiàn)象產(chǎn)生，由以上實驗中我們可以得出油田注入水在和空氣充分接觸后會產(chǎn)生水質(zhì)變化。產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，主要是因為注入水中溶解氧濃度不斷攀升，給細菌繁殖提供了比較適宜的環(huán)境，細菌繁殖速度加快，最終導致渾濁度上升。

(2)水質(zhì)指標。根據(jù)國家先后出臺的實驗指標以及分析方法，對A 油田進行了科學檢測，主要是為了檢測水中的離子組成情況和相應的水質(zhì)指標，并在檢測數(shù)據(jù)的基礎上對控制指標進行科學比對。從比對結(jié)果我們可以看出，在抽取的水樣中可以檢測出少量的鈣鎂離子成分，通過檢測數(shù)據(jù)基本上就可以將由于鈣鎂離子沉淀而造成水樣渾濁的可能性排除。除此之外，由于溶解氧濃度在油田注入水中的含量比較高，鐵細菌也嚴重超標，除了鐵細菌數(shù)量和溶解氧濃度存在超標現(xiàn)象之外，其他水質(zhì)指標都在合理的范圍之內(nèi)，都是屬于可控數(shù)值。因此可以得出，水質(zhì)變化可能與鐵細菌數(shù)量以及水中溶解氧濃度存在直接聯(lián)系。

3 水質(zhì)穩(wěn)定對策

3.1 除氧劑優(yōu)選

參照測定溶解氧濃度的實際方法，在放置2天(48小時)后的注入水中添加不同種類的除氧劑，以此來測定實際的除氧效率，以及除氧率在不同時段的變化情況，綜合評價除氧效果。

圖1 除氧效果對比圖

由圖1中我們可以看出，除氧率和除氧劑濃度之間存在直接聯(lián)系，當除氧劑用量加大時，除氧率也會明顯攀升，在多種除氧劑的除氧效果對比中，CYJ-10除氧劑的除氧效果最理想，當質(zhì)量濃度達到1000mg/L 時，該除氧劑的除氧率可以高達85%以上，通過掌握除氧劑的使用量可以起到有效控制水質(zhì)變化的作用。

3.2 殺菌劑優(yōu)選

通過上述實驗我們已經(jīng)知道了影響水質(zhì)變化的主要因素，除了溶解氧的濃度之外，細菌數(shù)量也是主要因素之一，溶解氧濃度可以通過除氧劑來有效遏制，而細菌數(shù)量的控制則需要通過使用殺菌劑來實現(xiàn)。同樣參照細菌數(shù)量的測定手段，在放置2天(48小時)后的注入水中添加不同的殺菌劑，以此來測定殺菌劑的實際殺菌效果。具體實驗結(jié)果如下圖2所示。

圖2 殺菌劑實驗結(jié)果

由上圖2中我們可以看出，殺菌率和殺菌質(zhì)量濃度存在緊密聯(lián)系，當殺菌質(zhì)量濃度不斷呈現(xiàn)上升趨勢時，殺菌率也會明顯增高，在不同種類殺菌劑的對比中，可以明顯看出SJJ-3殺菌劑的殺菌效果最理想，當質(zhì)量濃度達到30mg/L 時，殺菌率已經(jīng)達到了97.81%，殺菌效果明顯，在注入水中加入適量的SJJ-3殺菌劑可以有效起到抑制細菌生長和繁殖的作用。

3.3 水質(zhì)穩(wěn)定效果

(1)濁度值。結(jié)合殺菌劑和除氧劑最終的優(yōu)選結(jié)果，還是以A 油田水樣作為實驗對象，在抽樣水樣中分別加入一定數(shù)量的除氧劑和殺菌劑，以此來評定水質(zhì)穩(wěn)定情況。將測試水樣保持在敞口狀態(tài)下，通過放置時間的變化來觀測濁度值，從實驗結(jié)果中可以表明，當水樣放置時間超過48小時之后，水質(zhì)并沒有產(chǎn)生明顯的變化，依然保持澄清的狀態(tài)，并且加過除氧劑和殺菌劑的測試水樣，其濁度值也沒有產(chǎn)生明顯的變化，并沒有升高而是維持在平穩(wěn)的狀態(tài)，這就在一定程度上證明了實驗結(jié)果的可靠性，通過添加除氧劑和殺菌劑的方法可以很好保持水質(zhì)的穩(wěn)定性，處理效果比較理想。

(2)巖心驅(qū)替實驗。在實際的油田注水階段，如果水質(zhì)改變可能會造成結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，所以巖心驅(qū)替實驗必不可少。在巖心驅(qū)替實驗中，通過在測試水樣中加入適量的防垢劑，以此來避免結(jié)垢堵塞問題的產(chǎn)生。本次實驗采用的驅(qū)替流體配方是采用除氧劑+殺菌劑+防垢劑來實現(xiàn)的，其中防垢劑的種類選擇的是TFG-20作為本次實驗對象，對其除垢效果進行測定。實驗結(jié)果如下圖3所示。

圖3 巖心滲透率的實驗結(jié)果圖

由圖3注入量和巖心滲透率之間的關系中可以明顯看出，當注入量在100PV 時，巖心滲透率基本保持在85%左右，說明測試水樣經(jīng)過處理后對滲透率的影響比較小，甚至可以忽略不計，可以滿足油田長期注水的實際需求。

4 油田水質(zhì)變化研究的意義

油田注水可以最大限度提高油田的開采率，保證油田開采的經(jīng)濟效益。油田注水技術一般都適用于復雜的作業(yè)環(huán)境，并且在實際注水過程中，為了進一步提高油田開采的效率和質(zhì)量，可以在開采之前掌握相關的參數(shù)，制定科學合理的開采方案，保證油田開采效果[4]。在原油中存在很多氣體，在開采前期可以根據(jù)開采的具體地質(zhì)情況進行超前注水，保證油田的能源充足。由于原油密度較低，注水后石油會上浮，便于開采的同時還可以提高開采的質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，要保證油田注水質(zhì)量，首先就應該解決油田水質(zhì)問題，結(jié)合油田開采的實際情況，采取科學有效的手段，在保證油田注水質(zhì)量的同時，還可以提高油田開采的效率。由此可以看出，對油田水質(zhì)變化情況以及穩(wěn)定措施進行分析十分必要，可以從根本上推動石油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。