油田注入水脫硫酸根防鋇鍶垢現場試驗研究

孟令浩，馮松林，鄭 偉，王 磊，鄭艷芬，陳 立

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

胡尖山油田注入水（洛河層水）的硫酸根含量高，部分區(qū)塊存在嚴重的硫酸鋇鍶垢問題，通過在注水站安裝納濾脫硫酸根水處理裝置，采用納濾膜有選擇性的脫除SO42-，降低成垢離子含量，達到了減少注水地層的硫酸根結垢，降低注水壓力，提高注入水的驅替效率，最終達到實現原油生產穩(wěn)定，提高油田采收率。

1 脫硫酸根水處理技術原理及工藝流程

脫硫酸根納濾膜水處理系統(tǒng)一般由預處理部分、膜處理部分和后處理部分組成。經預處理后的水進入高壓泵增壓后送至納濾系統(tǒng)作脫鹽處理。納濾處理后的水進入過濾水罐，有選擇性的脫去硫酸根等大分子量高的離子，納濾裝置采用自動操作方式。

多介質過濾器為壓力式過濾器，通過石英砂和無煙煤的截留作用，去除水中的懸浮物和膠體，而且水中的有機物、細菌、病毒等隨著水的濁度的降低也可以部分地被去除。

主要特點：過濾精度高，水中懸浮物的去除率可接近100%。天然水經處理后，濁度由20 NTU降低小于1 NTU。

軟化器交換是鈉離子交換劑和水溶液中的鈣、鎂離子之間發(fā)生等物質量規(guī)則的可逆性交換，使得水質改善，而離子交換劑的結構不發(fā)生實質性的變化的水處理方式。

精密過濾器是進反滲透膜的最后一道過濾系統(tǒng)，過濾精度為5 μm。

納濾系統(tǒng)工作原理及結構特點：納濾（NF）膜是在壓力驅動下，允許溶劑分子透過而不允許溶質分子透過的一種功能性的半透膜。納濾是最精密的膜法液體分離技術，它能有選擇性的截流價位高、半徑大的離子，但允許水和低價位、低半徑的離子鹽透過。

2 現場實驗效果

2.1 地質概況

試驗區(qū)胡尖山油田胡149-胡164區(qū)塊，主力油層長4+5，油藏埋深2 120 m，平均油層厚度10.9 m，空隙度 11.0%，滲透率 1.06×10-3μm2，原始地層壓力15.8 MPa，飽和壓力7.7 MPa，屬巖性油藏，原始驅動類型為彈性邊底水驅，有長4+5注水井5口，影響采油井15口井。地層水礦化度89.8 g/L，水型為CaCl2型，地層屬弱水敏、弱速敏、無酸敏、弱鹽敏。

注入水供水由供水站集中供應，由5口水源井供應，水源層為白堊系洛河宜君組，埋藏深度在500～1 000 m，單井產水300 m3/d，總礦化度高（最高達5 g/L）。

2.2 水質概況

2.2.1 注入水離子分析 胡149-164區(qū)塊注入水為洛河宜君組水，對其中3口水源井進行分析，注入水中富含結垢陰離子硫酸根（見表1）。

2.2.2 地層水水質分析 取該區(qū)塊長4+5層位的安156-36井，進行地層水分析，地層水中鋇離子異常高（見表1）。

表1 注入水水質分析表 單位：mg/L

表2 安156-36井地層水質分析表 單位：mg/L

表3 胡尖山油田長4+5地層水與注入水化學成分對比 單位：mg/L

表4 胡尖山油田洛河和長4+5地層水配伍性試驗結果（50℃）單位：mg/L

2.2.3 注入水與地層水配伍性試驗 水源井H154S1的洛河層水與安156-36井的長4+5地層水進行水質離子對比分析，有嚴重結硫酸鋇、輕微結碳酸鈣垢的趨勢。進行不同配比結垢試驗，由試驗結果可以看出：存在嚴重的硫酸鋇（鍶）結垢（見表3、表4）。

3 現場實驗效果

在盆二增壓注水站建成一套日處理量300 m3脫硫酸根先導性試驗裝置，2009年4月投運至今已平穩(wěn)運轉4年，效果良好?，F場水質取樣分析表明，脫硫酸根脫除率較穩(wěn)定，平均脫除率在85%以上，各項工藝參數性能可靠。

納濾水注水井生產情況：現場動態(tài)跟蹤效果表明，5口納濾水注水井壓力平穩(wěn)，其中所測的2口納濾水井吸水剖面平均增加0.95 m，試驗區(qū)對應的15口采油井產量保持平穩(wěn)。納濾水注水井平均壓力保持平穩(wěn)并有所降低（6.68 MPa下降到5.36 MPa），效果較好。

對應油井生產情況：15口采油井整體產液量穩(wěn)中有增，2008年10月-2009年4月試驗前平均日產液77.42 m3，日產油51.76 t，含水20%。2009年4月-2010年6月試驗后日產液為78.33 m3，日產油53.39 t，含水16.83%，日產液增加0.91 m3，日產油增加1.63 t，含水率降低3.17%。單井日均增油0.11 t，目前試驗區(qū)塊整體動態(tài)比較平穩(wěn)。

15口非試驗區(qū)產量處于下降趨勢，2008年10月-2010年7月產油量月遞減速度為1.41 t，含水率上升5.0%。平均單井日產油降低0.094 t。

4 經濟分析評估

以該區(qū)塊為例，按照結垢造成原油產量降低0.5%計算，（扣除自然遞減因素造成的原油產量下降），該區(qū)塊每月產量就要減少125 t（月產25 000 t），按國際油價1桶84美元計算，1噸折合約7.3桶，一年由于結垢降產造成經濟損失為：125×7.3×84×6.8×12=625.5 萬元。同時，所有注水井注入納濾水后，可以有效地防止油層結硫酸鋇鍶垢造成堵塞，防止注水系統(tǒng)壓力升高，節(jié)能降耗；而且避免了大量的、難以解除的注水井解堵增注工作量和較大的費用，平均每年可節(jié)約運行及注水井解堵增注措施費用200萬元左右，可產生綜合效益達825.5萬元左右。

5 結語

該工藝研究試驗較成功，對高含量鋇鍶垢油田的防治具有廣泛應用價值。目前，部分油田主要開發(fā)層系面臨的結垢問題比較突出，因此，該工藝應用前景廣闊，經濟效益較大。

［1］周延紅，朱建強.膜法脫除硫酸根裝置運行總結［J］.氯堿工業(yè)，2008，44（12）：9-11.

［2］P.F.Dymond.馬格納斯油田注水井表面活性劑增注措施［J］.國外油氣勘探與開發(fā)，1993，（1）：44-46.