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        潿洲油田群生產(chǎn)污水作為注入水可行性研究

        2013-11-22 05:26:46田藝鄭華安梁玉凱中海石油中國有限公司湛江分公司廣東湛江524057
        石油天然氣學(xué)報(bào) 2013年12期
        關(guān)鍵詞:結(jié)垢水源儲層

        田藝,鄭華安,梁玉凱(中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057)

        李玉光,何保生,王珊(中海油研究總院,北京 100027)

        李蔚萍,向興金舒福昌,胡墨杰

        (湖北漢科新技術(shù)股份有限公司荊州市漢科新技術(shù)研究所,湖北 荊州 434000)

        目前,潿洲油田群以處理合格的海水為注入水水源,在注水過程中生產(chǎn)井出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的結(jié)垢問題,給油田正常生產(chǎn)帶來一些困難。另外,隨環(huán)保要求的不斷提高,允許潿洲油田群處理達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)污水排海量逐年減少;如果繼續(xù)采用海水作為注入水水源,則向非目的儲層回注的生產(chǎn)污水量將逐年增多。為此,為了滿足節(jié)能減排的嚴(yán)格要求,生產(chǎn)污水作為目的儲層注入水的可行性研究迫在眉睫。

        生產(chǎn)污水回注是生產(chǎn)污水的最佳出路。但生產(chǎn)污水中含有大量的Ca2+、Mg2+等易成垢離子和Cl-、等易腐蝕離子,由于壓力、溫度等條件的變化以及水的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性,在回注過程中,存在系統(tǒng)內(nèi)金屬的腐蝕與結(jié)垢問題[1~10]。那么,潿洲油田群生產(chǎn)污水是否可作為注入水水源,與注海水相比在解決結(jié)垢、防腐等問題上是否存在優(yōu)勢,是要研究和解決的主要問題。

        1 潿洲油田群生產(chǎn)污水來源及回注簡況

        目前,生產(chǎn)污水來自 WZ12-1/11-1/11-1N/6-1/6-8/11-4N/6-9/6-10/11-2等共9個油田,將來還有部分污水來自在建的WZ6-12/12-8W等2個油田。

        潿洲油田群生產(chǎn)污水經(jīng)過 WZ12-1A平臺處理后,設(shè)計(jì)注入到 WZ12-1油田11口注水井和WZ6-9/6-10油田的3口注水井中。由圖1可知,潿洲油田群生產(chǎn)污水來源情況復(fù)雜,處理后的生產(chǎn)污水注入到的油田多,回注難度大。

        2 潿洲油田群生產(chǎn)污水水質(zhì)分析

        圖1 潿洲油田群生產(chǎn)污水來源及回注情況簡圖

        對目前處理后的生產(chǎn)污水懸浮物質(zhì)量濃度、粒徑中值、含油率、濾膜系數(shù)(表1)和12種污水離子成分進(jìn)行分析,明確目前生產(chǎn)污水的水質(zhì)情況;對各油田不同區(qū)塊代表性油井的產(chǎn)出水進(jìn)行了水質(zhì)分析,明確了不同油田不同層位地層水的性質(zhì),并根據(jù)各油田不同時期產(chǎn)水量預(yù)測及注水量需求,確定不同年份生產(chǎn)污水水樣中各油田污水的混合比例,并選擇具有代表性的2012年、2015年、2020年和2025年等4個年份模擬混合生產(chǎn)污水樣,進(jìn)行了離子成分分析(分析結(jié)果見表2)。

        表1 現(xiàn)場排海污水雜質(zhì)情況分析

        從現(xiàn)場生產(chǎn)污水懸浮物質(zhì)量濃度、粒徑中值和含油率分析結(jié)果來看,與SY/T 5329—94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》規(guī)定的B3級指標(biāo)相比,懸浮物質(zhì)量濃度、粒徑中值均嚴(yán)重超標(biāo)。若要作為注入水,則必須按要求進(jìn)行深度處理。

        從表2的離子成分分析結(jié)果可知,不同時期的污水中均含有大量的成垢陽離子Ca2+、Mg2+、Sr2+和成垢陰離子、和。具備生成無機(jī)沉淀碳酸鈣、硫酸鍶、硫酸鋇、硫酸鈣等的基本條件。

        表2 不同時期生產(chǎn)污水離子成分模擬分析結(jié)果

        3 潿洲油田群生產(chǎn)污水自身結(jié)垢評價(jià)

        為了考察潿洲油田群生產(chǎn)污水作為注入水水源的可行性,開展了其生產(chǎn)污水自身結(jié)垢評價(jià)試驗(yàn)。

        3.1 混合污水自身結(jié)垢預(yù)測

        對生產(chǎn)污水在不同溫度下的結(jié)垢趨勢進(jìn)行了預(yù)測,結(jié)果見表3。由表3預(yù)測結(jié)果可知:①不同時期的生產(chǎn)污水均沒有結(jié)CaSO4和SrSO4垢的趨勢,飽和預(yù)測指數(shù)均為負(fù)值;②不同時期的生產(chǎn)污水均具有結(jié)BaSO4和CaCO3垢的趨勢;③溫度升高,CaCO3垢飽和預(yù)測指數(shù)增大,這與碳酸鈣的溶解度隨溫度的升高而減小相一致;④溫度升高,BaSO4垢飽和預(yù)測指數(shù)反而減小,這與硫酸鋇的溶解度隨溫度的升高而增大相一致。

        表3 生產(chǎn)污水在不同溫度下的硫酸鹽垢和CaCO3垢飽和指數(shù)

        3.2 生產(chǎn)污水自身結(jié)垢試驗(yàn)測定

        對生產(chǎn)污水自身結(jié)垢進(jìn)行了試驗(yàn)測定,結(jié)果見表4。由表4可知:①隨著溫度的升高,鈣鎂損失率增大,結(jié)垢趨勢明顯;②不同時期的生產(chǎn)污水結(jié)垢量均在310mg/L以上,尤其是2025年混合污水,垢量高達(dá)975.00mg/L。

        若以混合污水作為注入水水源,則必須針對性的優(yōu)選防垢劑,加強(qiáng)防垢措施。

        表4 生產(chǎn)污水在不同溫度及時間下自身結(jié)垢試驗(yàn)測定結(jié)果

        3.3 混合污水垢樣能譜分析

        為了進(jìn)一步弄清垢樣的成分,室內(nèi)對目前生產(chǎn)污水和2025年生產(chǎn)污水垢樣進(jìn)行了能譜分析,分析結(jié)果見表5。由表5可知,目前生產(chǎn)污水和2025年生產(chǎn)污水垢樣均以碳酸鈣垢為主,還含有一定的鐵腐蝕產(chǎn)物和儲層帶出的礦物。

        表5 生產(chǎn)污水垢樣能譜分析結(jié)果

        4 潿洲油田群生產(chǎn)污水配伍性評價(jià)

        潿洲油田群生產(chǎn)污水作為注入水水源,除考慮自身結(jié)垢外,還必須與地層水有較好的配伍性。

        4.1 生產(chǎn)污水與地層水混合結(jié)垢試驗(yàn)測定

        室內(nèi)選取目前的生產(chǎn)污水與潿洲油田不同區(qū)塊代表性井的地層水進(jìn)行不同體積比混合結(jié)垢測定試驗(yàn),結(jié)果見表6。由表6可知,生產(chǎn)污水與部分地層水混合后結(jié)垢量有不同程度的增加,兩者配伍性欠佳。結(jié)垢現(xiàn)象明顯,尤其以WZ12-1-A4井地層水最為典型。表中數(shù)據(jù)隨著地層水比例的增大,A4井的結(jié)垢量增加,是因?yàn)锳4井自身結(jié)垢較目前生產(chǎn)污水還要嚴(yán)重。

        表6 生產(chǎn)污水與地層水在120℃×12h下不同混合比例的試驗(yàn)結(jié)垢量測定結(jié)果

        4.2 生產(chǎn)污水與地層水混合垢樣能譜分析

        對生產(chǎn)污水與地層水混合垢樣進(jìn)行了能譜分析,結(jié)果見表7。由表7可知,生產(chǎn)污水與WZ12-1-A4井地層水混合后,結(jié)垢主要為無機(jī)碳酸鈣垢。

        表7 生產(chǎn)污水與WZ12-1-A4井地層水混合結(jié)垢垢樣能譜分析結(jié)果

        5 潿洲油田群混合污水腐蝕性能評價(jià)

        參照SY 5273—91《油田注水緩蝕劑評價(jià)方法》中靜態(tài)掛片失重法對目前生產(chǎn)污水進(jìn)行了腐蝕性能評價(jià),結(jié)果見表8。從試驗(yàn)結(jié)果可知,現(xiàn)場排海污水具有一定的腐蝕性,但是經(jīng)除氧后,腐蝕速度明顯減小。為了盡量減輕腐蝕,還必須添加合適的防腐劑,以免腐蝕產(chǎn)物堵塞儲層。

        表8 現(xiàn)場排海污水腐蝕性能評價(jià)結(jié)果

        6 潿洲油田群混合污水作為注入水存在問題及解決措施

        綜合前面的分析研究,歸納出潿洲油田群生產(chǎn)污水作為注入水水源存在的問題及解決措施,具體見表9。

        表9 潿洲油田群生產(chǎn)污水作為注入水水源存在的問題及解決措施

        從現(xiàn)場注入水(處理后的海水)或者生產(chǎn)污水作為注入水水源對比情況可知:海水、生產(chǎn)污水兩種水作為注入水水源水敏損害程度?。粌煞N水作為注入水水源均存在腐蝕和結(jié)垢;兩種水作為注入水水源均需要采取防腐、殺菌和防垢等處理措施。因此,和現(xiàn)場注入水海水相比,以生產(chǎn)污水作為注入水水源不僅可以減小污水排放壓力,而且還具有環(huán)境保護(hù)的優(yōu)勢。

        7 結(jié)論與認(rèn)識

        1)潿洲油田群生產(chǎn)污水作為目的儲層注入水是可行性的,但需進(jìn)一步增加污水處理設(shè)備,優(yōu)選防垢和防腐劑,使處理后的生產(chǎn)污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

        2)與目前處理后的海水作為注入水水源相比,處理后的生產(chǎn)污水作為注入水水源,兩者結(jié)垢問題相當(dāng),現(xiàn)場注入海水結(jié)垢類型為碳酸鈣垢和硫酸鍶垢,而注入生產(chǎn)污水的結(jié)垢類型為碳酸鈣垢和硫酸鋇垢。

        3)與現(xiàn)場注入水海水作為注入水水源相比,以生產(chǎn)污水作為注入水水源不僅能滿足節(jié)能減排的要求,還有利于保護(hù)海洋環(huán)境。

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