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    WS17-2油田注入水配伍性研究與防垢劑篩選

    2016-05-23 07:21:29甘秀玉黃曉霞馬玄代凱岳前升
    關(guān)鍵詞:防垢混配結(jié)垢

    甘秀玉,黃曉霞,馬玄,代凱,岳前升

    (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

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    WS17-2油田注入水配伍性研究與防垢劑篩選

    甘秀玉,黃曉霞,馬玄,代凱,岳前升

    (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

    [摘要]注水開發(fā)目前是海上油田普遍采用的開發(fā)方式,注入水與地層水之間的配伍性直接影響注水和儲層保護(hù)效果。在分析注入水和地層水成分基礎(chǔ)上,采取結(jié)垢趨勢預(yù)測和靜態(tài)動態(tài)試驗來評價海水和地層水之間的配伍性。結(jié)果表明,WS17-2油田流三段地層水和注入水離子含量相差較大,同時總礦化度均不高;海水自身以及和地層水之間在地層條件存在不配伍性現(xiàn)象,有碳酸鈣垢生成,通過添加一定量的有機(jī)膦酸鹽防垢劑可以有效阻止垢的生成。

    [關(guān)鍵詞]WS17-2油田;地層水;注入水;配伍性;防垢劑

    WS17-2油田位于我國南海北部灣盆地,儲層為流二段和流三段,巖性為中細(xì)砂巖,流二段儲層以中孔、中高滲儲層為主,流三段則以中低孔、低滲儲層為主。該油田開發(fā)設(shè)計中以海水為注入水,注入水的配伍性對于注水開發(fā)油田非常重要。為此,筆者分析了該海域海水組成,預(yù)測了注入水與地層水結(jié)垢趨勢,評價靜態(tài)試驗結(jié)果,通過巖心流動試驗研究了注入水動態(tài)配伍性,在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出了適宜防垢劑種類及加量。

    1試驗部分

    1.1材料

    EDTA(乙二胺四乙酸鈉)、KOH(氫氧化鉀)、鈣-羧酸指示劑、氨水-氯化銨緩沖溶液、鉻黑T、ATMP(氨基三甲叉膦酸)、EDTMP(四甲叉膦酸)、HEDP(羥基乙叉二膦酸)、HPMA(聚馬來酸)、PBTCA(2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸),化學(xué)試劑;流三段地層水,海水,WS17-2油田提供。

    1.2方法

    1)水質(zhì)分析方法。離子組成采用ICP陽離子色譜儀和SY/T5523-2000《油氣田水分析方法》[1]中相關(guān)規(guī)定測定,計算總礦化度和判別水型等。

    2)結(jié)垢趨勢預(yù)測方法。飽和指數(shù)法[2~4]是由Stiff和Davis提出預(yù)測油田水結(jié)垢情況的一種方法,按照SY/T0600-2009《油田水結(jié)垢趨勢預(yù)測》[5]中的方法來計算不同混配比的飽和指數(shù)。

    3)結(jié)垢靜態(tài)評價方法。對海水與流三段地層水按一定比例做混配試驗,配伍性試驗[6]是在模擬某個溫度下以不同的體積比進(jìn)行混合后的結(jié)垢情況,觀察混合后溶液的結(jié)垢現(xiàn)象,滴定結(jié)垢離子濃度的變化來確定混輸?shù)呐湮樾?。通過測定溶液恒溫前后Ca2+、Mg2+濃度的變化,來表觀不同混配比結(jié)垢程度。

    4)注入水與巖心配伍性動態(tài)評價。室內(nèi)采用巖心流動裝置[7],來模擬現(xiàn)場注海水過程中結(jié)垢程度對儲層滲透率的影響,測定海水不斷注入過程中,不同注入量PV數(shù)與巖樣滲透率Kr的關(guān)系。

    5)防垢劑防垢性能評價方法。防垢劑防垢性能的評價及篩選是由實驗室的試驗來確定的。防垢劑防垢性能評價參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油田用防垢劑性能評價方法》(SY/T5673-93)[8],采用成垢離子測定法。

    2結(jié)果與分析

    2.1水質(zhì)化學(xué)組成

    WS17-2油田流三段地層水海水?dāng)?shù)據(jù)分析表如表1所示。從表1可以看到,流三段地層水與海水離子含量相差較大,同時總礦化度均不高:流三段地層水總礦化度為8681.5mg/L,水型為NaHCO3型,海水總礦化度為34691mg/L,水型為MgCl2型。由成垢離子的質(zhì)量濃度可以看出主要結(jié)垢離子為鈣鎂離子和硫酸根與碳酸氫根離子,2種水均偏堿性。

    表1 WS17-2油田流三段地層水海水?dāng)?shù)據(jù)分析表

    2.2海水與地層水結(jié)垢趨勢

    根據(jù)水樣的離子組成,預(yù)測出可能會產(chǎn)生碳酸鈣和硫酸鈣沉淀,表2列出了注入水和地層水按不同比例混配后的飽和指數(shù)值。由表2可知,硫酸鈣垢的飽和指數(shù)SI均小于0,碳酸鈣垢的飽和指數(shù)SI大于0,因此說明混配后會有碳酸鈣垢生成(飽和指數(shù)法預(yù)測的是當(dāng)SI<0,溶液未飽和,表示不結(jié)垢;SI>0,表示結(jié)垢)。

    表2 海水與地層水以不同比例混配下的結(jié)垢飽和指數(shù)

    2.3靜態(tài)配伍性試驗

    將海水與地層水按0∶1、1∶4、2∶3、1∶1、3∶2、4∶1、1∶0模擬地層溫度80℃恒溫12h進(jìn)行配伍性試驗,參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油氣田水分析方法》中EDTA絡(luò)合來滴定溶液中鈣鎂離子的含量。混合后進(jìn)行了室內(nèi)模擬考察,結(jié)果見表3。

    表3 WZ10-3流三段地層水與海水不同比例混合后的結(jié)垢程度研究(80℃)

    從表3的數(shù)據(jù)可以看出,海水與地層水本身就存在結(jié)垢趨勢,以不同的比例混配后,溶液變微濁,鈣、鎂含量都有一定的損失,說明了不同比例的注入水與地層水混合后存在結(jié)垢現(xiàn)象。因此,從儲層保護(hù)的角度出發(fā),可考慮添加適量的防垢劑,以抑制注入水與地層水混配時的結(jié)垢現(xiàn)象。

    圖1 海水不同驅(qū)替體積下巖心滲透率保留值

    2.4動態(tài)配伍性試驗

    結(jié)合靜態(tài)配伍性試驗和現(xiàn)場注水的情況,模擬地層條件,選取結(jié)垢量最大的一組,即V地層水:V海水=4∶1,在混配水的注入過程中進(jìn)行動態(tài)試驗,了解對儲存滲透率的損害程度[9~10]。由圖1可知,隨著注入PV數(shù)增大,巖心滲透率呈降低趨勢,注入50PV時,滲透率保留值為85%,滲透率降低原因是混配水出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,生成的垢堵塞巖心孔隙,造成滲透率下降。因此,注水作業(yè)中應(yīng)加入防垢劑,抑制垢生成。

    2.5防垢劑試驗

    當(dāng)流三段地層水與注入水比例為4∶1時,鈣鎂損失量最大,通過評價5種防垢劑下鈣鎂的損失率來進(jìn)行阻垢試驗(試驗條件為80℃恒溫水浴12h),結(jié)果見表4。

    表4 不同防垢劑在不同一濃度下的防垢率

    由表4可知,5種防垢劑對于混配后的水樣都起到了一定的阻垢作用,其中EDTMP、HEDP、PBTCA的防垢效果較好,防垢率均能到80%以上。綜合考慮垢的化學(xué)組成、結(jié)垢的嚴(yán)重程度、溫度對結(jié)垢的影響以及防垢劑與其他化學(xué)劑的配伍性、經(jīng)濟(jì)成本等因素,優(yōu)選出防垢劑EDTMP,最佳加量為15mg/L,防垢率可達(dá)93.61%,是一種性能優(yōu)良的防垢劑。

    圖2 加有防垢劑的海水不同驅(qū)替體積下巖心滲透率保留值

    巖心用地層水飽和后,加入15mg/L防垢劑EDTMP后的注入海水對巖心滲透率的影響見圖2,當(dāng)累計注入海水至100PV時,巖心滲透率保留值在90%以上,說明防垢效果比較明顯。

    3結(jié)論

    1)WS17-2油田流三段地層水為NaHCO3型,注入水為MgCl2型,2種水質(zhì)離子含量相差較大,同時總礦化度均不高。通過計算可知,地層水和注入水混合后產(chǎn)生碳酸鈣垢,無硫酸鈣垢。

    2)流三段與注入水配伍性不好,鈣鎂含量損失較大,巖樣滲透率隨注入空隙體積倍數(shù)的增加而下降,是因為注入水和地層水產(chǎn)生無機(jī)垢使巖心滲透率下降。

    3)結(jié)合試驗評價,加入防垢劑EDTMP能有效的阻垢,避免了碳酸鈣垢對于儲存造成的傷害,效果顯著,滿足現(xiàn)場使用要求。

    [參考文獻(xiàn)]

    [1]SY/T5523-2000,油氣田水分析方法[S].

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    [3]吳新民,付偉,白海濤,等. 姬塬油田注入水與地層水配伍性研究[J]. 油田化學(xué),2012(1):33~37.

    [4]王駿騏,史長平,史付平,等. 注入水配伍性靜態(tài)試驗評價方法研究——以中原油田文三污水處理站處理水配伍性評價為例[J]. 石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報),2010(4):135~139.

    [5]SY/T0600-2009,油田水結(jié)垢趨勢預(yù)測[S].

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    [8]SY/T5673-93,油田用防垢劑性能評價方法[S].

    [9]余焱冰,高建崇,孟祥海,等. SZ36-1油田注入水與儲層配伍性實驗研究[J]. 工業(yè)水處理,2012(10):68~71.

    [10]劉美遙,李海濤,謝崇文,等. JX1-1油田沙河街儲層注入水與儲層配伍性研究[J]. 石油與天然氣化工,2015(2):86~90.

    [編輯]洪云飛

    [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

    [文章編號]1673-1409(2016)10-0027-03

    [中圖分類號]TE357.6

    [作者簡介]甘秀玉(1993-),女,碩士生,現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的研究工作;通信作者:岳前升,358207446@qq.com。

    [基金項目]中海油研究總院ODP項目(2015RCPS0173PSN)。

    [收稿日期]2015-12-26

    [引著格式]甘秀玉,黃曉霞,馬玄,等.WS17-2油田注入水配伍性研究與防垢劑篩選[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2016,13(10):27~29.

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