勝利山注水項(xiàng)目區(qū)水質(zhì)配伍性及阻垢研究

肖鄂，白惠文，李海峰，張明明，張志春

（1.延長(zhǎng)油田股份有限公司橫山采油廠，陜西 榆林 719000；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司富縣采油廠，陜西 延安 716000；3.延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 716000；4.延長(zhǎng)油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西 延安 716000）

近年來，延長(zhǎng)油田轉(zhuǎn)變開發(fā)方式，通過 “試驗(yàn)求證，項(xiàng)目帶動(dòng)”的方式，先后創(chuàng)建公司級(jí)、廠級(jí)兩批百余個(gè)注水項(xiàng)目區(qū)來推動(dòng)油田注水開發(fā)，為油田千萬(wàn)噸穩(wěn)產(chǎn)20年奠定基礎(chǔ)。注水水質(zhì)的重要性逐步凸顯，成為決定注水開發(fā)成效和經(jīng)濟(jì)投入關(guān)鍵因素。本文以吳起勝利山公司級(jí)注水項(xiàng)目區(qū)為例，采用飽和指數(shù)法對(duì)區(qū)塊內(nèi)兩個(gè)站點(diǎn)注入水與地層水、清污注入水之間的結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的予以求證。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步開展防垢研究，確定清污水在1∶1混合時(shí)，加入60mg／L阻垢劑防垢效果顯著，為提升區(qū)塊注水水質(zhì)，避免儲(chǔ)層傷害提供了具體指導(dǎo)。

1 區(qū)塊概況

勝利山注水項(xiàng)目區(qū)位于延安市吳起縣吳起鎮(zhèn)，隸屬延長(zhǎng)油田吳起采油廠，面積38km2，主要開發(fā)層位為三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6層；區(qū)塊內(nèi)配套注水站2座，分別是：清污混注的14號(hào)注水站和注清水的15號(hào)注水站，清水來自洛河層地下水，污水來自三疊系延長(zhǎng)組油層產(chǎn)出水。

2 注入水與采出水化學(xué)成分分析

按照 《油氣田水分析方法》（SY／T5523—2006）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

結(jié)果表明：清水中Ca2+、Mg2+含量很低，但陰離子HCO3-、SO42-含量在150～250mg／L；延安組的延10及延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6地層水中的Ca2+、Mg2+含量很高；延9、延10地層水中的HCO3-、SO42-含量高。

表1 勝利山水樣分析結(jié)果ρ／（mg·L-1）

按照蘇林分類法，延9地層水為NaHCO3水型，延10地層水為Na2SO4水型，延長(zhǎng)組均為CaCl2水型。

3 配伍性試驗(yàn)

3.1 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)注入水與地層產(chǎn)出水成分、地面集輸系統(tǒng)和油層溫度、壓力條件，采取飽和指數(shù)法分別預(yù)測(cè)注入水與地層產(chǎn)出水按照不同比例混合，在pH為6.5、7、7.5和溫度分別為30℃、50℃、70℃以及壓力為10MPa下，對(duì)結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

式中，SI為飽和指數(shù)；pH為水樣的實(shí)際pH值；［CO32-］為 CO32-的濃度，mol／L； ［HCO3-］為HCO3-的濃度，mol／L；K為修正系數(shù)，由離子強(qiáng)度和水的溫度的關(guān)系曲線可查。

判斷依據(jù)：當(dāng)飽和指數(shù)小于0，水中的CaCO3未達(dá)到飽和狀態(tài)，不結(jié)垢；當(dāng)飽和指數(shù)大于0，則說明CaCO3已處于過飽和狀態(tài)，有結(jié)垢趨勢(shì)；當(dāng)飽和指數(shù)為0時(shí)，則水中的CaCO3剛好達(dá)到飽和點(diǎn)。

預(yù)測(cè)結(jié)果表明：在50℃以內(nèi)，pH在7以下時(shí)，清水和14號(hào)站的污水與延安組的Y9、Y10，延長(zhǎng)組的C4+5、C6地層水的混合，無(wú)論比例是多少，SI值小于1，其結(jié)垢趨勢(shì)不明顯。

3.2 配伍性實(shí)驗(yàn)

將注入水與地層水按不同比例混合后，通過觀察是否生成沉淀來判斷兩者是否配伍，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的驗(yàn)證。將清水分別與各個(gè)層位的地層水按不同的比例進(jìn)行混配，14號(hào)站污水與各地層水按1∶1混配，在常溫常壓下放置3天，觀察不同比例混配液是否產(chǎn)生沉淀，并測(cè)定水中的Ca2+、Mg2+離子，計(jì)算其混合液中生成的沉淀的質(zhì)量。

結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

①清水與Y9、Y10地層水以不同比例混合，混合水清亮，無(wú)沉淀形成，配伍性好。

②清水與C4+5、C6地層水混合，均有沉淀形成，基本不配伍。且清水占比越低，沉淀量越大。

③14號(hào)轉(zhuǎn)柳溝站污水分別與Y9、Y10、C4+5、C6進(jìn)行1∶1混合，混合后均無(wú)沉淀產(chǎn)生，基本配伍。

4 阻垢劑用量試驗(yàn)

針對(duì)項(xiàng)目區(qū)注水站的清水與油田水存在不配伍或配伍性差，展開了化學(xué)防垢試驗(yàn)。其余注水站清水與油田水配伍性較好，不建議加阻垢劑。

實(shí)驗(yàn)方法：首先量取100.0mL清水于250mL具塞錐形瓶中，然后加入不同量的阻垢劑，混合均勻后再加入100.0mL長(zhǎng)4+5層、長(zhǎng)6層產(chǎn)出水，加塞、混合均勻，稱重，記錄總重量，然后放入70℃恒溫箱中加熱25h。25h后取出冷卻至室溫，稱重，并用蒸餾水補(bǔ)足蒸發(fā)的水分，最后取樣測(cè)定水中的Ca2++Mg2+濃度，結(jié)果見表2、表3。

表2 加入阻垢劑后勝利山C4+5地層水中Ca2++Mg2+離子濃度mg／L

表3 加入阻垢劑后勝利山C6地層水中Ca2++Mg2+離子濃度 mg／L

5 結(jié)論

1）采用飽和指數(shù)法對(duì)結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)，在50℃以內(nèi)，pH小于7。無(wú)論是洛河層清水，還是柳溝站轉(zhuǎn)輸過來的產(chǎn)出水，與勝利山項(xiàng)目區(qū)延安組、延長(zhǎng)組地層水的混合后，其結(jié)垢趨勢(shì)不明顯。

2）配伍性實(shí)驗(yàn)表明：14號(hào)轉(zhuǎn)柳溝站污水分別與延安組Y9、Y10層，延長(zhǎng)組C4+5、C6進(jìn)行1∶1混合，混合后均無(wú)沉淀產(chǎn)生，水型基本配伍；洛河層清水與延安組Y9、Y10地層水以不同比例混合時(shí)，均無(wú)沉淀產(chǎn)生；4）洛河層清水與延長(zhǎng)組C4+5、C6地層水混合時(shí)，均有沉淀生成，且清水占比越低，沉淀量越大。

3）洛河層清水與延長(zhǎng)組C4+5、C6地層水1∶1混合時(shí)，按60 mg／L的比例加入阻垢劑，會(huì)取得比較好的處理效果。