油田注水开发(3)

西安石油大学毕业论文 《碎屑岩油藏注水水项目 质推荐指标及分析方法》标准 含油量 mg/L 总铁 mg/L 三价铁 mg/L K≤0.1 K≤0.5 K>0.1 K≤0.1 <5 － K≤0.1 K≤1.0 悬浮固体 mg/L K=0.1～0.6 K≤3.0 K>0. 6 K≤5.0 5～20 ≤0.5 － K≤0.2 K≤2.0 K≤0.2 K≤4.0 － K≤0.2 K≤2.0 p≥80% K>0.2 K≤2.0 p≥90% 总矿化度>1000mg/L ≤0.05 总矿化度>1000mg/ ≤0.05 － － ≤5.0 p≥70% ≤5.0 p≥70% － ≤30 ≤0.5 － K≤0.2 K≤2.0 K≤0.2 K≤5.0 － ≤20 ≤0.5 － 地下水 K≤2.0 地下水 K≤5.0 污染水 K≤10.0 ≤10 0.5 － 地下水 K≤2.0 其他水 ≤5.0 － ≤15 － ≤0.4 ≤0.1 胜利油田 华北油田 大庆长恒 大庆外围 长庆油田 － － K≤0.1 K≤2.0 p≥80% 悬浮固体 直径mg/L K=0.1～0.6 K≤3.0 p≥80% K>0.6 K≤2.0 p≥80% 总矿化度>5000mg/L 密闭流程≤0.05 含油污水≤0.5 ≤0.05 其他水≤0.05 ≤50 － ≤50 － ≤5 ≤30 ≤0.05 溶解氧 mg/L ≤0.05 总矿化度>5000mg/L ≤0.05 开式流程≤0. 5 ≤14 － 硫化物mg/L 游离二氧化碳mg/L ≤10 ≤10 K<0.1K<10 2K>0.2 <2.5×10 3细菌总数 个/mL K=0.1～0.6 K≤10 K>0.6 K<10 硫酸盐还原菌个/mL 平均腐蚀率 膜滤系数 （MF） K<0.6 K<10 K=0.1～0.6, <10 K>0.6,< 10 ≤0.076 K≤0.1 K≥20 K=0.1～0.6 K≥15 K>0.6 K>10 2224K<0.2 <2.5×10 2≤10 4≤10 4≤10 3≤10 3<10 ≤0.125 ≤10 ≤10 ≤0.076 3≤10 ≤0.076 2≤10 ≤0.075 2≤0.10 － － － － >20 9

西安石油大学毕业论文 第3章含聚污水注水井化学解堵技术

3.1 注水井注入现状分析

3.1.1 国内、国外技术现状

我国大部分油田已进入中后期开采阶段，采出液含水量逐年递增，多数油

田达90％以上，导致采油污水处理量增加较快，并且处理难度越来越大。采油污水中含有原油、各种盐类、有机物、无机物及微生物等。具有如下特点：(1)水温较高； (2)矿化度较高：(2)含有大量的细菌；(4)表面张力大，残存有化学药剂及其他的杂质。主要污染物由浮油、分散油、乳化油及微量的溶解油所组成，以乳化油的处理难度较大。采油污水经处理后大部分作为回注水注入地层用于二次采油，部分排放或者作为蒸汽采油的锅炉用水，不同用途的水，处理要求不同，采用的方法也有区别。通过对油田污水处理现状详细的分析，总结了当前油田普遍采用的几种回注水处理方法： (1)传统的处理方法

含油污水经预处理，在沉降罐中经自然沉降，除去浮油及颗粒大的杂质，再经粗粒化，二次沉降除去微小油滴及未沉降的悬浮物，从而达到注水标准。 (2)传统方法的改进方法

在传统处理法的基础上，通过使用新技术、新设备替换原有流程中的单元处理法，使含油污水处理效率得到较大的提高。具有高效聚油性能的高分子材料的横向流聚结除油器是在斜板分离除油器的基础上发展起来的设备。通过改变填料板或填料区的空间结构，使含油污水在流速和流向发生了改变，使得油粒获得了较大的能量，大大增加了油滴之间的聚结。 (3)浮选法和旋流分离法

浮选法在石油、化工等工业废水中处理一些与水密度相差不大的细小颗粒中得到了广泛的应用。该法是通过在污水中产生大量的气泡，使油滴及小颗粒物质结合在一起上浮至水面上，达到分离的目的。水力旋流器是一种能实现油水分离的高效处理设备，能有效的提高含油污水的处理效果。使油田采油污水的处理效率提高，但还不完善，需根据各种设备的功效，合理地配置新的设备，以达到高效、简便、运行费用低的处理工艺流程。

(4)膜处理法

膜处理法是一种新的高效油田污水处理工艺。它具有耗能低，不产生二次污染，简单易行的优点。膜处理法有微滤和超滤，国内外已经对膜法处理油田污水做了研究，效果较好。

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西安石油大学毕业论文 聚合物驱产出水回注油层的污染物确定近年来，中国东部人多数油田的开发基本上进入高含水后期。为了提高原油采收李，各油田厂泛采用了聚合物驱三次采油新技术，取得了良好的效果．但随之泡采出大量含有一定浓度聚合物(PAM)的污水。聚合物驱产出水回注地层是三次采油常用的处理方法，共原因是产出水直接徘放到地面会造成环境污染，处理产出水达到排放标准经济上不合算。目前，大庆袖田对聚合物驱产出水进行了常规处理,但注入水仍术达到正常水驱油用水的指标，仍然会使fm层受到污染(损害)．这是影响油田采收率的重要问聚合物驱产出水组成及主要特征资料表明．聚合物驱产出水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解气体、可溶性钦类等较为复杂的多相体系。为了研究和确定聚合物驱产出水回注时损害油层的污染物质，必须首先分析聚合物驱产出水的组成成分、含量及其主要特征。 1．水样

两个水样均取白大庆油田南三区东部含聚合物污水回注试验区，即未经任何处理和经过常规污水处理后的聚合物驱产出污水。 2．产出水组成成分和合量

在目前试验室仪器和分析手段的条件下，笔者对处理前后聚合物驱产出污水中的原油、PAM、固体悬浮物、无机离子和细菌等成分进行了分析和含量测定，同时测定了pH值和电导率。

由此可以看出，除了OH－、CO32-、CN—、总磷和醇含量为o或未检出．处理前后聚合物驱产出污水中均含合原油 PAM、固体悬浮物、无机离子〔Ca2?、Mg2?、k+、Na+、HCO3－、Cl－、总铁)、酚、硫酸盐还原茵和腐牛茵。其中处理前后聚合物驱产出污水中亡述无机离子的含量及PH值、电导率值基本一致，其中Na+、 HCO3

－

和Cl－含量及PH值、电导率值较高、其它成分含量较少，而且处理后的聚合物

驱产出污水中原油、PAM、固体悬俘物的含量比处理前要低，尤以原油含量的下降最为显著，说明这种现场常规处理方法对于聚合物驱产出污水中的原油的处理效果最好，即粒径大于100 μm的浮油和粒径为10μm一100μm的分散油绝大部分已被过滤掉，处理后的污水中原油主要以粒径为0.001μm—10μm 系统分析了大庆油田南三区东部聚合物驱产出水处理前后原油、聚合物、固体悬浮物、无机离子和细菌等成分的含量及其固体悬浮物颗粒粒径大小与分布。根据油层损害机理并结合该区油层的孔隙特征，研究和确定了污染物质，即：聚合物产出水中硫酸盐还原菌是主要污染物质；向萨尔图和葡萄花的中低渗透层高台子油层回注时，原油和固体悬浮物也是主要污染物质，而聚合物仅对地渗透层造成损害。 另外，目前油田污水回注处理还存在如下一些工艺方面问题：(1)污水处理过程中水质调节剂、絮凝剂、杀菌剂等水处理剂的投加量大，污泥的产量高，增加了污泥排放以及处理、处置的难度。(2)管线、设备的腐蚀现象严重，药剂的缓蚀率只能暂缓药剂投放段的腐蚀，并不能从根本上降低整体的腐蚀水平。(3)

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西安石油大学毕业论文 药剂投加量大，使生产成本过高，有时为了降低运行成本，不得不减少或暂停药剂的投加，造成出水水质不稳定，为注水带来很多麻烦。(4)站内药剂投加的操作及维护往往不能按设计实施，使得设计思路的综合效应无法实现，这是水处理站运行效率不高的原因之一。(5)油田水处理站的自动化程度不高，手动操作多，工人劳动强度大，而且一般比较笨重，不易操作管理，生产效益低。

3.1.2垢形成机理

垢的形成是渗流流体由地层流到井底时，由于外部条件变化，渗流流体所

发生的相态变化引起的。渗流流体的组成为垢形成的内在因素，压力、温度变化为其外在条件。

3.1.2.1无机沉淀

(1)无机沉淀的生成

常见的无机沉淀有碳酸钙(CaCO3)、碳酸锶(SrCO3)、硫酸钡(BaSO4) 、硫酸钙(CaSO4)、硫酸锶(SrSO4)等。产生无机沉淀的主要原因有两个：第一是外来流体与地层流体不配伍；第二是随着生产过程中外界条件的变化，地层水中原有的一些化学平衡会遭到破坏，平衡发生移动而产生沉淀。通常会发生以下反应：

HCO3-→H++CO32-↓ Ca2+CO32+→CaCO3↓ Ca2++ SO42+→CaSO4↓ Sr2++CO32+→SrCO3↓ Fe2++ CO32+→FeCO3↓ Ca2++ SO42+→CaSO4↓ Sr2++SO32+→SrSO4↓ Ba2++ SO42+→BaSO4↓

这些沉淀可吸附在岩石表面成垢，缩小孔道，或随液流运移在孔喉处堵塞流动通道，使注入能力及产量下降。 (2)影响无机沉淀生成的因素

CaCO3、CaSO4,的沉淀反应，温度升高促使平衡向生成沉淀方向移动，因此，这类沉淀的生成是地温越高，沉淀反应越易发生。对于放热沉淀反应，如生成BaSO4的反应，则正好相反，随着温度的影响；不同的无机沉淀受温度的影响情况不一样。对于吸热沉淀反应，如生成CaSO4的反应，温度升高生成沉淀的趋势减小。温度的降低还可使高矿化度的地层水溶液过饱和而形成结晶，堵塞储层渗流通道。

pH值的影响：外来液体的pH值升高，会促使HCO-解离成H-和CO32+,使CO32-浓度增加，促使碳酸盐沉淀的生成。

接触时间：不配伍的流体相互接触时间越长，生成的沉淀颗粒越大，沉淀的

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西安石油大学毕业论文 数量越多，沉淀引起的损害越严重。

总矿化度的影响：相混液体的总矿化度升高，会降低可沉淀离子的活度，或增加沉淀物的溶解度沉淀的趋势相对于低矿化度情况有所降低。例如，,在Mg2+浓度为24400～36600ppn的溶液中的溶解度是蒸馏水中溶解度的几倍；又例，77℃时，BaSO4在蒸馏水中的溶解度为2.23ppm，而在100000ppmNaCl的溶解度为30.0ppm。

压力降低的影响：油井生产过程中，井眼周围的流动压力一般都低于地层的原始饱和压力，由于压力的下降，地层流体中气体会不断脱出，气体的脱出对CaCO3沉淀的生成影响很大，因为在脱气之前，油层中的CO2以一定比例分配在油、水两相之中，脱气之后，就分配在油、气、水三相中，使得CO2水相中的量大大减少，CO2的减少可使地层水的pH值升高，有时pH值甚至高于10，这将有利于地层水中HCO3-离子的解离平衡向CO32-离子浓度增加的方向移动，CO32-浓度的增加，促使更多沉淀CaCO3生成。

3.1.2.2有机沉淀

这些污泥主要由沥青质、树脂、蜡及其它碳氢化合物组成，这种污泥很难

溶解，一旦生成，清洗是很困难的。据报导美国有30％以上的原油与酸作用可形成这类污泥外来液体引起原油PH值改变而导致沉淀。高PH值的钻井液和水泥浆滤液侵入地层，可沉淀。促使沥青絮凝、沉积。酸化时，一些含沥青的原油与酸接触时，会形成胶状污泥。

(1)气体进入储层引起有机沉淀

外来气体进入储层可促使有机沉淀生成。例如，空气中的氧气与储层中的原油接触，与原油发生氧化作用，使原油中的不溶性烃类衍生物增多，而析出沉淀；又如，二氧化碳溶于含沥青质原油中也会引起沥青质沉淀。低表面张力流体促使有机沉淀生成。在完井、修井过程中，一些低表面张力的流体进入油层会促使沥青质沉积。

(2)平衡条件改变导致有机沉淀的生成

油井生产之前，石蜡和沥青质都以溶解状态存在于原油之中，一旦油层被打开，原有的平衡状态就会被破坏，平衡的移动使有机沉淀易于生成，导致有机沉淀生成的因素有以下几方面：

①温度降低

原油温度的降低是导致有机沉淀生成的一个重要原因。当原油温度低于石蜡的始凝点时，石蜡将在地层孔喉中沉积，而堵塞流动通道，导致原油温度降低的因素有以下三方面：

a进入储层的外来液体温度一般低于储层温度而使原油温度降低； b原油流动过程中不断向周围的介质散热；

c原油中的气体脱出，需要吸收一部分热量，使原油本身温度降低。

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