史海霞 王學(xué)文（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

薩中開發(fā)區(qū)塊自上世紀(jì)90年代開始進(jìn)行三次采油，2002年以前開采對象為一類油層，2003—2015年為一類油層和二類油層同時(shí)開采，2016年以后至今為二類油層；驅(qū)替方式從原來的單一聚驅(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔?堿+表活劑三元驅(qū)替[1]。開采方式多樣，產(chǎn)出液成分日趨復(fù)雜，給開發(fā)管理帶來一定困難。另外，從“十三五”期間開發(fā)區(qū)塊安排看，三元驅(qū)替存在時(shí)間密集、空間密集的特點(diǎn)。年均投產(chǎn)區(qū)塊在1.5個(gè)，且相鄰區(qū)塊開發(fā)間隔注入時(shí)間較短，達(dá)不到小井距注入時(shí)間5 a，大井距注入時(shí)間8 a左右的要求。開發(fā)區(qū)塊安排對地面系統(tǒng)產(chǎn)生兩方面影響：一是三采產(chǎn)液增幅較大，占總產(chǎn)液的比重加大，按照目前地面管網(wǎng)關(guān)系，三采液對水驅(qū)產(chǎn)液的影響將加大，地面處理工藝復(fù)雜，產(chǎn)出液處理很難達(dá)標(biāo)，無法用作深度水源[2]；二是由于相鄰區(qū)塊密集開發(fā)，且注入階段水質(zhì)均采用深度水，所需回注水多為產(chǎn)出水少，產(chǎn)注水失衡問題突出，且區(qū)塊間調(diào)水困難，難以滿足深度水需求。因此通過分析三采產(chǎn)注水系統(tǒng)目前存在的問題，提出幾種節(jié)約回注水的方法，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)注水平衡。

1 地面問題

1.1 三元產(chǎn)出液污水水質(zhì)較差

目前該開發(fā)區(qū)塊三元產(chǎn)液量占總產(chǎn)液量40%以上[3]，地面系統(tǒng)采用“分質(zhì)處理、分質(zhì)注入”模式，但各系統(tǒng)關(guān)系存在交叉沒有完全獨(dú)立。在原水處理方面，水驅(qū)與聚驅(qū)低含聚污水作為深度水水源；回注方面，包括聚驅(qū)回注水驅(qū)系統(tǒng)、三元水回注水驅(qū)、聚驅(qū)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)關(guān)系導(dǎo)致水驅(qū)采出液含聚濃度增高，且產(chǎn)出的污水中含聚濃度也較高，目前水驅(qū)含聚濃度平均在283 mg/L。按照深度水處理參數(shù)，高含聚的污水進(jìn)行深度處理時(shí)，會增大深度處理難度，降低達(dá)標(biāo)率[4]。例如，區(qū)塊內(nèi)某污水處理站來水水質(zhì)含聚濃度在516～650 mg/L，使得水質(zhì)達(dá)標(biāo)率由未見聚時(shí)的87.5%降低到見聚高峰期的65%。若用三元污水進(jìn)行回注，會造成聚合物黏損增大，黏損由注入前的20%左右升至50%[5]。

1.2 三采深度水水源嚴(yán)重不足

“十四五”期間共安排7個(gè)產(chǎn)能區(qū)塊，三采規(guī)模加大，深度水缺水問題更加突出。各年度水驅(qū)產(chǎn)水量和深度用水量見圖1。從2021年開始，二者的差值不斷增大，按照開發(fā)方案，到2025年，三采深度水原水欠缺量最大達(dá)到7.0×104m3/d。北一區(qū)斷東、北一區(qū)斷西、西區(qū)及西過以及中區(qū)東部變成缺水重災(zāi)區(qū)。如果調(diào)整三采后續(xù)水驅(qū)水質(zhì)為普通水，可以緩解深度水原水不足問題[6]。

圖1 各年度水驅(qū)產(chǎn)水量和深度用水量Fig.1 Water drive yield and depth water consumption

調(diào)整后各年深度水驅(qū)產(chǎn)水量和深度用水量見圖2。經(jīng)過調(diào)整后，度水用水量有所降低，2021年尚能達(dá)到平衡，但2022年缺水量最大，達(dá)到3.1×104m3/d，其后缺水量會不斷降低，到2025年二者基本平衡?，F(xiàn)在斷西、西區(qū)及西過缺水量仍然較大，2022年北一區(qū)斷西西二類聚驅(qū)投注所需深度水目前還無解決方案。因此，急需開展相關(guān)研究解決深度水源水缺乏問題。

圖2 調(diào)整后各年度水驅(qū)產(chǎn)水量和深度用水量Fig.2 Water drive yield and depth water consumption after adjustment

2 解決措施

2.1 開展適應(yīng)復(fù)雜污水的三采驅(qū)油體系

三元產(chǎn)出液影響全區(qū)水質(zhì)，其污水深度處理難度大。若能利用三元污水來配置三采驅(qū)油體系，則可以減少三元污水深度處理量，降低污水深度處理難度，形成“自產(chǎn)自銷”污水循環(huán)利用模式。

采油一廠通過開展三元產(chǎn)出污水回注技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)已開發(fā)出適應(yīng)復(fù)雜污水的三采驅(qū)油體系，部分聚驅(qū)區(qū)塊清水配聚合物母液，用三元污水進(jìn)行稀釋，同時(shí)加入殺菌劑以提高其黏度保持率[7]。不同污水加入殺菌劑后的保黏效果見圖3。

圖3 不同污水加入殺菌劑后的保黏效果Fig.3 Viscosity effect of different sewage after adding fungicides

從圖3可以看出，隨著時(shí)間的增加，體系黏度降低，加入殺菌劑后，可以大幅度提高黏度保持率。15 d后，用三元污水配置的驅(qū)油體系，在不加殺菌劑的情況下，黏度就會從63.8 mPa·s降至10.4 mPa·s，黏損達(dá)到83.7%；而加入殺菌劑后，其黏度從66.8 mPa·s降至46.5 mPa·s，黏損僅為30.4%。

北一二排三元污水回注試驗(yàn)已取得階段性成果，三元污水對于注入質(zhì)量、體系性能、注入能力等影響，均在合理范圍內(nèi)[8]。北一二排、西區(qū)和東區(qū)用三元污水回注時(shí)，三采驅(qū)油體系的黏度與聚合物濃度關(guān)系見圖4。可以看出，北一二排三元污水配置的驅(qū)油體系黏度與深度水配置的驅(qū)油體系黏度相差不大，但西區(qū)和東區(qū)三元污水配置的驅(qū)油體系黏度與深度水配置的驅(qū)油體系黏度差別較大。西區(qū)聚合物黏損由注入前的23.2%升至43.1%，東區(qū)聚合物黏損由注入前的19.3%升至55.6%，黏損升高影響區(qū)塊開采效果。因此，針對西區(qū)和東區(qū)三元污水，還需要繼續(xù)進(jìn)行聚合物類型優(yōu)選研究，以解決三元污水調(diào)配困難問題。

圖4 三采驅(qū)油體系的黏度與聚合物濃度關(guān)系Fig.4 Relationship between viscosity and polymer concentration in ASP flooding

2.2 應(yīng)用微納米保黏技術(shù)

為了解決深度水源不足的問題，可以應(yīng)用微納米深度氧化污水處理工藝來處理污水[9]，經(jīng)過該工藝處理后污水配注聚合物在水質(zhì)適應(yīng)性方面，與深度污水性能相差不大。

現(xiàn)場實(shí)施微納米深度氧化處理水工藝全過程中，相比常規(guī)曝氧工藝，污水中的細(xì)菌、含油、懸浮物等指標(biāo)沒有大的變化。但S2-去除率和Fe2+去除率卻比常規(guī)曝氧工藝有很大提升，不同工藝氧化除硫除鐵試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1?？梢钥闯?，微納米深度氧化處理工藝在運(yùn)行20 min后，S2-去除率達(dá)到100%；而常規(guī)曝氧工藝在工藝運(yùn)行20 min后，S2-去除率僅為46.7%，60 min后也僅為51.1%。微納米深度氧化處理工藝在運(yùn)行30 min后，F(xiàn)e2+去除率達(dá)96.2%；而常規(guī)曝氧工藝在運(yùn)行60 min后，F(xiàn)e2+去除率僅為58.3%。微納米深度氧化處理工藝脫S2-、Fe2+效果明顯。

表1 不同工藝氧化除硫除鐵試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Test data of sulfur and iron removal by oxidation in different processes

2018—2020 年，在采油一廠中區(qū)東部中十九注入站開展“微納米氧化處理油田污水配注聚合物增黏提效現(xiàn)場試驗(yàn)”表明，該工藝處理后的污水可用于大慶煉化公司中分子聚合物的配制和注入，30 d井口體系黏度保持率可達(dá)到78.1%。單井黏度穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2?，F(xiàn)場試驗(yàn)了8口井，其中4口井的注入體系采用清水配普通污水稀釋，另外4口井的注入體系采用微水（即納米深度氧化處理工藝處理后的污水）配微水稀釋。從表2可以看出，清水配普通污水稀釋的注入體系的黏度隨著時(shí)間的增加而 降 低，30 d時(shí) 體 系 黏 度 從18.7 mPa·s降至6 mPa·s，黏度保持率僅為31.8%。而微水配微水稀釋30 d時(shí)體系黏度從34.4 mPa·s降至26.9 mPa·s，黏度保持率達(dá)到78.1%，這個(gè)黏度保持率與深度污水相差不大。用此技術(shù)可節(jié)省聚合物干粉20%，可節(jié)省清水量達(dá)到總注入量的33.2%以上。

表2 單井黏度穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Single well viscosity stability test

2021年1 月，由大慶油田勘探開發(fā)研究院對微納米處理污水進(jìn)行室內(nèi)人造巖心研究評價(jià)，從試驗(yàn)結(jié)果看，在增黏性能上，清水配深度污水稀釋與微水配微水稀釋相比，相同聚合物濃度下，兩種水型配制聚合物黏度基本相同；在黏度穩(wěn)定性上，45 d后微水配微水稀釋方式下配制不同聚合物濃度下的黏度保留率在60%以上；在滲流方面，微水配微水稀釋方式下，配制的聚合物阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)均高于采用清水配深度污水稀釋方式配制的聚合物溶液，具有更好的流度控制能力；在驅(qū)油效率方面也優(yōu)于清水配深度污水稀釋。

實(shí)驗(yàn)證明，普通污水可不進(jìn)行后續(xù)深度處理，直接采用微納米氧化處理技術(shù)實(shí)施全污水配聚、稀釋。因此，在深度水水源不足的情況下，可以調(diào)整注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將三采配制、稀釋用水由深度水調(diào)整為普通水[10]，減少深度水用量需求，解決深度水水源不足問題。

2.3 優(yōu)化調(diào)整區(qū)塊注采比

從提高三采區(qū)塊注采比、降低水驅(qū)深度管網(wǎng)注采比方面出發(fā)，減少深度水用量，緩解深度水水源不足問題。以中區(qū)西部為例，該區(qū)塊高臺子及薩葡注采比在2019年下調(diào)，其中中區(qū)西部高臺子井注采比由1.33調(diào)整為1.07，中區(qū)薩葡井注采比由1.09調(diào)整為1.01。注采比下調(diào)后，中區(qū)西部深度水用量減少約8 300 m3/d，緩解了中區(qū)西部深度水用量不足問題。

因此，可以通過開發(fā)、規(guī)劃、油田多部門配合，優(yōu)化調(diào)整區(qū)塊注采比，同時(shí)利用地面已建設(shè)施管道調(diào)水，緩解深度水水量失衡問題。

2.4 利用地表水作為補(bǔ)充水源

充分利用大慶地表水資源豐富的條件，將地表水作為深度水源的補(bǔ)充。地表水中雜質(zhì)按物理形態(tài)分為懸浮物（＞0.1 μm）、膠體性物質(zhì)（0.1～1 nm）和溶解性物質(zhì)（＜1 nm）。依據(jù)SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》和Q/SYDQ 0605—2006《大慶油田油藏水驅(qū)注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要除掉的雜質(zhì)主要為懸浮物，主要采用物化處理方法，包括除掉懸浮物的篩濾、沉淀、氣浮和過濾，除掉懸浮物和膠體的微濾、超濾、混凝等。

大慶油田采油三廠和采油十廠，江蘇油田試采一廠的邊緣零散區(qū)塊[11]都采用了地表水作為回注水水源。通過混凝、沉降、過濾、精細(xì)過濾，可以實(shí)現(xiàn)將地表水處理成合格的深度水。

3 結(jié)論

薩中開發(fā)區(qū)塊因三元產(chǎn)出液逐年增大，產(chǎn)出水水質(zhì)差，產(chǎn)注水失衡問題突出，深度水缺口越來越大。采用發(fā)展適應(yīng)復(fù)雜污水的三采驅(qū)油體系、微納米保黏技術(shù)是節(jié)約深度水用量的較好方法，同時(shí)還可以優(yōu)化調(diào)整區(qū)塊注采比，充分利用地表水作為補(bǔ)充水源來解決深水水源不足問題。