大港北部油田回注污水结垢性与配伍性研究

尹先清，刘 建，李 玫，郑 琼 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

石占忠，马立军，赵 明，班艳华 (大港油田公司勘探开发研究院，天津 大港 300280)

大港北部油田回注污水结垢性与配伍性研究

尹先清，刘 建，李 玫，郑 琼 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

石占忠，马立军，赵 明，班艳华 (大港油田公司勘探开发研究院，天津 大港 300280)

大港北部油田注水水源为北部各污水站处理后水。通过对北大港、南大港和板桥3个区块的8种水样进行了研究，应用Stiff amp; Davis公式，根据CaCO3饱和指数和稳定指数预测得出北大港唐南回注水有一定的结垢倾向。配伍性试验结果表明，8种对应水样按不同体积比例混合，恒温密闭168h,均不产生沉淀；北大港及板桥的地层水和回注水经过滤处理后清澈透明，羊三木回注水经过滤处理后仍然浑浊，水的浊度大。

地层水;油田注入水;结垢性;配伍性;大港北部油田

注水开发油田是二次采油的主要方式，随着油田开发的不断进行，提液量加大，导致采出液含水量逐渐升高，回注污水量加大，地层水在集输的过程中，热力学参数(如温度、压强等)发生急剧变化，使水质水性变化大，其中CaCO3结垢是导致注水压力上升的主要因素之一[1]。大港北部油田包括北大港、南大港和板桥等3个区块，其主力开发层系为上第三系明化镇、馆陶组和下第三系东营组、沙河街组，是一个复合式叠加连片的复杂断块构造油气田，储层岩石类型以长石砂岩为主。笔者通过研究其水质成份的变化，对该油区回注水碳酸钙结垢趋势、地层水和回注污水之间的配伍性进行了研究，以用于指导现场注水工作。

1 水样离子成份及水质分析

大港北部油田3个区块的水样离子成份分析见表1。

表1 地层水及回注污水质离子成份分析数据

从表1中数据可以看出，北大港唐南精细回注水矿化度比地层水矿化度低近900mg/L；南大港羊三木回注水和地层水、羊二庄回注水和地层水矿化度基本一致，表明该区块连通性好，但南大港羊二庄回注水与地层水的水型不一致，前者的水型为NaHCO3，而后者的水型为CaCl2；板桥回注水矿化度较地层水矿化度要低6000mg/L。

采用SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》标准方法中注入水水质分析方法，对3种回注水水样进行了水质分析，分析结果见表2。

表2 不同区块回注水水质分析结果

由表2的分析结果可知，几种注入水的悬浮固体、粒径中值、总铁含量等均超标，尤其是南大港羊三木回注污水水质较差，色度大，浑浊，明显见油，平均腐蚀率超过标准，难以达到局控注水指标。

2 结垢趋势预测

2.1预测方法

应用Stiff amp; Davis公式[2～4]，采用CaCO3饱和指数SI和稳定指数SAI。

1)根据“饱和指数”：

SI=SpH-SpHs

判断溶液中CaCO3沉淀的可能性。式中，SpH为水样实际的pH值；SpHs为CaCO3达到饱和度时的pH值；SI为饱和指数。SIlt;0表示水中CaCO3未达到饱和，结垢趋向小，也就不可能结垢；SIgt;0表示CaCO3达饱和，结垢趋向大，可能结垢；SI=0表示CaCO3正处于饱和点，稳定。

2)根据“稳定指数”：

SAI=2SpHs-SpH

判断溶液中CaCO3沉淀的可能性。SAIlt;6时有结垢趋势，SAIgt;7有腐蚀趋势。

2.2预测结果

表3列出了8种水样的SI、SAI值，离子强度I及根据Debge-Hückel公式[5]计算的8种离子的活度系数γ。

表38种污水CaCO3结垢预测数据

水 源活度系数γγ(Ca2+)γ(Mg2+)γ(HCO2-3)离子强度I饱和指数SI稳定指数SAI唐南精细回注水0451048907990064023788唐一站港68K井地层水04390478049300709025760羊三木回注水0401044507700098-015850羊三木8⁃17井地层水0095040504480772-005840庄大站(羊二庄)回注水0096040304470771017799庄四站(羊二庄)地层水0092040804510774-016851板14注水站回注水03870433076001107-0268804板884井地层水0212032003740713-015844

从表3可以看出，地层水(采出水)和处理后水饱和指数SI在-0.16～0.25范围，SAI在7.60～8.50范围。综合这2项指数可以得出，唐南精细回注水有一定的结垢倾向，其他几种水样作为注入水是较稳定的，结垢性趋势较小。

3 配伍性试验

注入水与地层流体不配伍主要表现在两者按不同比例混合后是否产生沉淀。对3个区块的8种水样在各自的储层温度下，按不同比例混合，恒温密闭168h,观察水样外观变化，用浊度法来分析其结果,试验结果见表4～7。

表4 羊二庄回注水与羊二庄地层水的配伍性试验结果

表5 羊三木回注水与羊三木8-17地层水的配伍性试验结果

表6 板14回注水与板884井地层水的配伍性试验结果

表7 唐南精细回注水与唐一站港68K井地层水的配伍性试验结果

4 结 论

1)板桥回注水矿化度较地层水矿化度要低6000mg/L；唐南精细回注水矿化度比地层水矿化度低900mg/L；羊二庄回注水与地层水的水型不一致，前者的水型为NaHCO3，而后者的水型为CaCl2；羊三木回注水和地层水、羊二庄回注水和地层水矿化度基本一致，表明该区块目前连通性好。

2)唐南精细回注水水质稳定性差，结垢倾向明显，要引起足够的重视；其他区块水质稳定，不会产生CaCO3垢。

3) 由配伍性试验结果可以看出，唐南回注水与地层水配伍性差，结垢趋势明显，温度升高，结垢加剧，应加强防垢处理；其他2个区块水质配伍性好。

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

[2]朱义吾，赵作滋，巨全义，等.油田开发中的结垢机理及其防治技术[M].西安：陕西科技出版社，1995.95～102.

[3]许保玖.给水处理理论[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.145～186.

[4]李化民，苏显举.油田含油污水处理[M].北京：石油工业出版社，1992.245～254.

[5]武汉大学.分析化学[M].北京:高等教育出版社，2000.49～54.

[编辑] 洪云飞

TE992.2；X741

A

1673-1409(2009)01-N031-03

2008-12-28

国家“863”项目(2003AA602140-2)。

尹先清(1962-),男，1983年大学毕业,硕士，教授，现主要从事水处理工程与技术方面的教学与研究工作。