王田麗，李毅

中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東東營(yíng)257026

勝利油田注水井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)技術(shù)

王田麗，李毅

中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東東營(yíng)257026

文章從油田采出水水質(zhì)的不穩(wěn)定性以及集輸過(guò)程中回注水發(fā)生的腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌滋生等方面，分析了影響回注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的因素，提出了水質(zhì)達(dá)標(biāo)綜合控制技術(shù)，包括污水處理工藝技術(shù)的選擇、藥劑投加方案優(yōu)化、日常管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。該綜合控制技術(shù)在勝利油田孤東四號(hào)聯(lián)合站等站點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)施，實(shí)施后回注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)到90%以上。

注水井；水質(zhì)達(dá)標(biāo)；綜合控制技術(shù)

0 引言

注水水質(zhì)是實(shí)現(xiàn)油田高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，對(duì)水驅(qū)油藏的開(kāi)發(fā)效果有著重要的影響。以勝利油田為例，約有50%以上的回注水在輸送過(guò)程中存在二次污染，導(dǎo)致注水井口水質(zhì)超標(biāo)，進(jìn)而造成地層污染堵塞，對(duì)低滲透油藏乳化堵塞尤為嚴(yán)重，解堵難度大。本文分析了注入水水質(zhì)不穩(wěn)定的特性，針對(duì)水質(zhì)特性，提出了注入水水質(zhì)穩(wěn)定綜合控制技術(shù)，從污水處理工藝、處理藥劑、日常管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等方面全面控制，達(dá)到提高注水井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)率的目的。

1 水質(zhì)不穩(wěn)定特性分析

油田采出水是一個(gè)含有多種雜質(zhì)、溶解氣體和溶解鹽類的復(fù)雜多相體系[1]，含有游離二氧化碳、硫化氫、鐵離子等水質(zhì)不穩(wěn)定因素；此外，由于集輸系統(tǒng)中存在腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)等問(wèn)題，致使注入水水質(zhì)極其不穩(wěn)定。目前回注水系統(tǒng)普遍存在污水站外輸?shù)阶⑺诘乃|(zhì)呈現(xiàn)出逐漸變差的現(xiàn)象，如表1所示。

表1 某污水站回注水沿程水質(zhì)變化情況

通過(guò)對(duì)勝利油田不同油藏注入水水質(zhì)不穩(wěn)定主要影響因素的溯源分析研究，得出以下結(jié)論：硫化物、溶解氧、游離二氧化碳、細(xì)菌、碳酸氫根及鈣、鎂、鍶、鋇、亞鐵離子等對(duì)水質(zhì)的影響最終表現(xiàn)為集輸系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)等問(wèn)題；腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)等問(wèn)題反過(guò)來(lái)會(huì)造成水中硫化物、細(xì)菌、碳酸氫根及亞鐵離子含量的變化。如此循環(huán)，會(huì)進(jìn)一步加速污水的腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)等。水質(zhì)不穩(wěn)定因素及其相互作用（見(jiàn)圖1）導(dǎo)致注水井口懸浮物、細(xì)菌含量等水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)。

圖1 水質(zhì)不穩(wěn)定因素及其相互作用示意

1.1 細(xì)菌對(duì)水質(zhì)影響

油田采出水中細(xì)菌主要為SRB、腐生菌、鐵細(xì)菌，隨著細(xì)菌大量繁殖[2]，一方面細(xì)菌本體或代謝產(chǎn)物會(huì)殘留在水中，導(dǎo)致水中懸浮物含量升高，對(duì)于孔徑小的低滲透油田，細(xì)菌還會(huì)堵塞底層；另一方面，在注水管道封閉的環(huán)境里，細(xì)菌沿內(nèi)壁附著生長(zhǎng)，一段時(shí)間后管壁會(huì)形成一層固著菌（主要是由微生物體和水體中的鹽等形成的一層有機(jī)質(zhì)膜）。由于管道老化、水流速度改變等原因造成的固著菌脫落會(huì)惡化水質(zhì)[3-4]，同時(shí)加速管道的腐蝕。

1.2 腐蝕對(duì)水質(zhì)影響

油田采出水水質(zhì)復(fù)雜，含有大量影響腐蝕的因素，主要有：細(xì)菌、硫化氫、鐵離子、二氧化碳、溶解氧、礦化度、pH值等。由于這些因素的存在，導(dǎo)致污水腐蝕性強(qiáng)，加劇了腐蝕的發(fā)生。一方面硫化物、溶解氧等與二價(jià)鐵離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成沉淀，造成水質(zhì)變化，主要表現(xiàn)為水變渾濁，水中懸浮物含量增加；另一方面，二氧化碳溶于水形成碳酸以后對(duì)鋼鐵材料有極強(qiáng)的腐蝕性，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其比同pH值下鹽酸對(duì)鋼鐵的腐蝕性還要強(qiáng)。

1.3 結(jié)垢對(duì)水質(zhì)影響

地層水中的成垢離子與原生地層在地層溫度、壓力下長(zhǎng)期共存，達(dá)到化學(xué)平衡，因此，地層水在原生地層中不結(jié)垢。然而，在油田的開(kāi)采過(guò)程中，不僅溫度和壓力發(fā)生了變化，而且不同區(qū)塊的地層水在污水站匯集混合，加上不同區(qū)塊的產(chǎn)液量不固定，使得污水中的離子組成經(jīng)常發(fā)生變化，這也是油田污水容易結(jié)垢的主要原因之一。結(jié)垢過(guò)程生成一定量沉淀，這些沉淀一部分附著在管壁，造成管道污染，易形成垢下腐蝕；一部分懸浮水中，影響水中懸浮物含量。

2 水質(zhì)穩(wěn)定控制技術(shù)

基于采出水水質(zhì)特性，要保證其沿程水質(zhì)穩(wěn)定，需要在注入水處理及集輸過(guò)程各環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的控制措施，形成“采出水-污水站-注水站-配水間-注水井口-地層-采出水”一個(gè)閉環(huán)的水質(zhì)綜合控制模式，確保注入水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。以“污水站”控制為主，以“注水站-配水間-注水井口”控制為輔，控制腐蝕、結(jié)垢及細(xì)菌，去除水中鐵離子、硫化物等不穩(wěn)定物質(zhì)；各個(gè)環(huán)節(jié)的控制技術(shù)主要包括優(yōu)化污水處理工藝、投加藥劑、日常管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。

2.1 優(yōu)化污水處理工藝

污水處理站設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮注入水水質(zhì)穩(wěn)定控制的問(wèn)題，并在站內(nèi)最大程度解決。目前，針對(duì)中強(qiáng)腐蝕性污水，建議工程設(shè)計(jì)采取如密閉處理、水質(zhì)改性、氧化、抑菌等相關(guān)工藝，確保沿程水質(zhì)穩(wěn)定；針對(duì)弱腐蝕性污水，建議采取投加水質(zhì)穩(wěn)定劑等工藝，見(jiàn)表2。

此外，為保證污水處理及輸送系統(tǒng)的日常清洗、監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮配備相關(guān)清洗工藝設(shè)施；污水站外輸、注水站、配水間、注水井口等輸水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)設(shè)取樣點(diǎn)和在線腐蝕檢測(cè)裝置。

表2 不同水質(zhì)水處理工藝技術(shù)系列推薦及應(yīng)用案例

2.2 水質(zhì)穩(wěn)定藥劑優(yōu)選

水質(zhì)穩(wěn)定藥劑投加方案應(yīng)依據(jù)污水特性、各單劑處理效果及藥劑間配伍性制訂，藥劑配伍技術(shù)要求見(jiàn)表3。污水處理過(guò)程中參照水質(zhì)穩(wěn)定劑投加方案，保證藥劑的正常投加，并每年評(píng)價(jià)一次藥劑配方的適應(yīng)性。

表3 油田采出水用化學(xué)藥劑配伍技術(shù)要求

以勝利油田某污水站為例，依據(jù)污水特性、藥劑配伍性對(duì)該站水處理藥劑投加方案進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化方案見(jiàn)表4，經(jīng)過(guò)半年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)運(yùn)行，取得了良好的效果，同時(shí)藥劑費(fèi)用降低了0.35元/m3。按優(yōu)化后的藥劑配方投加藥劑，處理后的水質(zhì)達(dá)到了注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，見(jiàn)表5。

表4 優(yōu)化前后藥劑方案對(duì)比

表5 藥劑方案優(yōu)化前后水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比

2.3 加強(qiáng)日常管理

通過(guò)調(diào)研，勝利油田各污水站、注水站、注水系統(tǒng)清洗工作沒(méi)有固定時(shí)間，一般在罐底污泥超厚或水質(zhì)嚴(yán)重受影響時(shí)進(jìn)行。為保證系統(tǒng)清潔、水質(zhì)穩(wěn)定，應(yīng)定期清洗罐、管網(wǎng)，定期“保養(yǎng)”。

日常運(yùn)行過(guò)程需要根據(jù)實(shí)際情況確定罐、注水管網(wǎng)的清洗周期。以勝利油田為例，污水站內(nèi)沉降罐按設(shè)計(jì)要求收油、排泥，濾罐按照設(shè)計(jì)要求清洗；注水站內(nèi)污水罐底部污泥厚度要求維持在小于30 cm，同時(shí)每年清罐一次；根據(jù)回注水管道污染情況，6～12個(gè)月清洗一次。

以勝利油田利津污水站注水沿程為例，利津注水站至配水間之間的集輸管道自投產(chǎn)后從未進(jìn)行清洗。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，腐蝕產(chǎn)物、菌體及代謝產(chǎn)物與水中油、有機(jī)殘?jiān)ね令w粒等在管壁附著，導(dǎo)致管道內(nèi)壁污垢沉積，形成有利于固著菌繁殖的優(yōu)良環(huán)境，并保護(hù)具有抗藥性的固著菌，使其大量繁殖，引起水中細(xì)菌含量激增。在回注水輸送過(guò)程中，細(xì)菌沿程大量增殖，產(chǎn)生的還原性代謝物及菌體污垢等引起水質(zhì)變化，見(jiàn)表6。

針對(duì)利津注水站至注水井口管網(wǎng)進(jìn)行了清洗，使外輸至井口水質(zhì)基本穩(wěn)定（見(jiàn)表7），注水井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)率由75.6%提升至94.7%。

表6 利津注水沿程水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表7 利津注水沿程水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.4 加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析

為保障沿程水質(zhì)穩(wěn)定，井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；應(yīng)根據(jù)污水站實(shí)際管理和各級(jí)監(jiān)督部門(mén)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)要求，制訂水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心每月檢測(cè)一次污水站外輸水水質(zhì)，采油廠每月檢測(cè)一次注水沿程水質(zhì)，檢測(cè)指標(biāo)均為硫酸鹽還原菌、腐蝕速率、懸浮物含量、含油量。污水處理站內(nèi)各處理節(jié)點(diǎn)水質(zhì)每班檢測(cè)一次，污水站出水水質(zhì)每4 h檢測(cè)一次，檢測(cè)指標(biāo)均為懸浮物含量、含油量、總鐵離子含量。對(duì)每次檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋。

3 結(jié)束語(yǔ)

油田采出水是一個(gè)含有多種雜質(zhì)、溶解氣體和溶解鹽類的復(fù)雜多相體系，水質(zhì)極其不穩(wěn)定，為保證注水井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需要在注入水處理及集輸過(guò)程各環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的控制措施，主要包括優(yōu)化污水處理的工藝、優(yōu)化藥劑投加方案、加強(qiáng)日常管理和水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，這些措施已在勝利油田的孤東四號(hào)聯(lián)合站、利津污水站、廣利污水站、濱一污水站、濱二首站等站點(diǎn)針對(duì)性地得以實(shí)施，實(shí)施后注水井口水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)到90%以上，不僅滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益可觀，且社會(huì)環(huán)境效益巨大。

[1]雷樂(lè)成，楊岳平，汪大翚，等.污水回用新技術(shù)及工程設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：66.

[2]馮永訓(xùn)，彭忠勛，何桂華，等.油田采出水處理設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2005：368.

[3]孫翠霞，弓愛(ài)君，邱麗娜，等.硫酸鹽還原菌對(duì)環(huán)境的影響及其應(yīng)用[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2006，18（3）:196-198.

[4]劉慧娜，孫吉慧，沈加艷.給水管網(wǎng)中管壁生物膜對(duì)水質(zhì)二次污染的影響[J].環(huán)?？萍迹?009，15（4）:9-13.

中國(guó)石油海洋工程有限公司再創(chuàng)波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀(jì)錄

2015年1月25日，中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部中油海9號(hào)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱中油海9號(hào)平臺(tái)）僅用9 h順利完成SPD24B-11井隔水管作業(yè)，再創(chuàng)波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀(jì)錄。

中油海9號(hào)平臺(tái)去年底圓滿完成海外首個(gè)導(dǎo)管架SPD13A井組作業(yè)，隨后承接了SPD24B導(dǎo)管架的鉆井施工任務(wù)。該井組設(shè)計(jì)開(kāi)鉆8口，隔水管下深192 m。

波斯灣冬季海風(fēng)較大，生產(chǎn)物資得不到有效保障，而隔水管批鉆施工周期短、節(jié)奏快。為保證甲方施工進(jìn)度，中油海9號(hào)平臺(tái)作業(yè)人員急甲方之所急，想甲方之所想，與甲方一起科學(xué)安排施工，提前準(zhǔn)備，精心組織，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工工序的銜接，利用海況較好的時(shí)間段吊運(yùn)物資，吊套管、通徑、擦扣，確保了生產(chǎn)施工不間斷。施工中，中油海9號(hào)平臺(tái)作業(yè)人員認(rèn)真分析鉆井參數(shù)變化，向甲方監(jiān)督人員提出了優(yōu)快鉆進(jìn)的合理建議，在SPD24B-09井施工中，創(chuàng)造了伊朗海域12 h完成隔水管施工作業(yè)紀(jì)錄。SPD24B-11井是隔水管批鉆作業(yè)的最后一口井，中油海9平臺(tái)作業(yè)人員向甲方監(jiān)督人員建議提前安裝扶正器，僅用9 h就順利完成SPD24B-11井隔水管施工，再創(chuàng)波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀(jì)錄。

（本刊摘錄）

Wellhead Wastewater Quality Control Techniques for Shengli Oilfield Injection Wells

Wang Tianli，LiYi
Sinopec Petroleum Engineering Corporation，Ltd.，Dongying 257026，China

The factors affecting the rejection water quality are analyzed in aspects of the instability of oilfield produced wastewater and the corrosion，scaling，bacterial growth in gathering and transportation process of rejection water.And the comprehensive quality control techniques for wastewater are put forward，including selection of wastewater treatment process，medicament optimization，daily management and quality monitoring.By implementing these quality control techniques in Shengli Oilfield Gudong No.4 Union Station and so on，the qualified rate of reinjection water reaches over 90%.

injection well；water quality up to standard；comprehensive controltechniques

國(guó)家十二五科技重大專項(xiàng)“勝利油田薄互層低滲透油田開(kāi)發(fā)示范工程”（2011ZX05051）

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.01.017

王田麗（1982-），女，山東臨沂人，工程師，2004年畢業(yè)于煙臺(tái)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事油田采出水處理和防腐工作。

2014-08-21