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CaCO3飽和指數和穩(wěn)定指數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,均不產生沉淀；北大港及板橋的地層水和回注水經過濾處理后清澈透明，羊三木回注水經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，地層水在集輸的過程中，熱力學參數(如溫度、壓強等)發(fā)生急劇變化，使水質水性變化大，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，以用于指導現場注水工作。

1 水樣離子成份及水質分析

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離子成份分析數據

從表1中數據可以看出，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推薦指標及分析方法》標準方法中注入水水質分析方法，對3種回注水水樣進行了水質分析，分析結果見表2。

表2 不同區(qū)塊回注水水質分析結果

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SI和穩(wěn)定指數SAI。

1)根據“飽和指數”：

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。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“穩(wěn)定指數”：

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Debge-Hückel公式[5]計算的8種離子的活度系數γ。

表38種污水CaCO3結垢預測數據

水 源活度系數γγ(Ca2+)γ(Mg2+)γ(HCO2-3)離子強度I飽和指數SI穩(wěn)定指數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SI在-0.16～0.25范圍，SAI在7.60～8.50范圍。綜合這2項指數可以得出，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在兩者按不同比例混合后是否產生沉淀。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)塊水質穩(wěn)定，不會產生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，現主要從事水處理工程與技術方面的教學與研究工作。