稠油油田凈化水回注稀油井區(qū)的可行性探討

＊朱益云 聶景娜 沙強(qiáng)紅 鄭雪京

（新疆科力新技術(shù)發(fā)展股份有限公司 新疆 834000）

前言

新疆某稠油油田污水進(jìn)行凈化后回用于鍋爐給水，因回用鍋爐尚有部分剩余水量，該稠油凈化水水質(zhì)較好，懸浮物、含油量均小于5mg/L，硬度較低且水質(zhì)穩(wěn)定。該部分剩余水水質(zhì)較好，水溫較高，為63℃，此部分水量如不能得到有效利用，只能將其處理到排放指標(biāo)后將其排放，將導(dǎo)致大量水資源和熱量浪費(fèi)，同時(shí)造成高額的處理費(fèi)用。還可能造成環(huán)境污染，二次衍生廢物產(chǎn)生等問題。將凈化水有效回注于稀油井區(qū)，用于稀油油田的開采，可有效解決其去向問題，節(jié)約大量的水資源和熱能，同時(shí)可節(jié)約其相應(yīng)的處理成本。

1.實(shí)驗(yàn)

樣品：稠油采出水凈化水，簡稱“凈化水”；稀油井區(qū)地層水，簡稱“地層水”；稀油井區(qū)儲層巖心，巖心基本參數(shù)：長度6.6cm、直徑2.5cm，氣滲509.29×10-3μm2，空隙體積8.2cm3，孔隙度25.3%。稀油井區(qū)注水壓力為15MPa，地層壓力11.7MPa，地層溫度42℃。

儀器：LNB16000G型離心機(jī)，上海皓莊儀器有限公司；DHG-9030A干燥箱，上海申賢恒溫設(shè)備廠；AE-260電子天平，日本AND公司；HH-S6型恒溫水浴鍋，江蘇金怡儀器科技有限公司；恒速恒壓驅(qū)替裝置，自制。

方法：注水指標(biāo)分析參照SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》、污水膨脹性評價(jià)參照SY/T 5971-94《注水用黏土穩(wěn)定劑性能評價(jià)方法》、巖心傷害性評價(jià)參照SY/T 5358-2010《儲層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法》。

2.結(jié)果與討論

(1)水質(zhì)及運(yùn)行狀況

針對凈化水和地層水進(jìn)行離子組成分析，并進(jìn)行結(jié)垢趨勢預(yù)測，結(jié)果見表1所示。

表1 凈化水和地層水離子組成數(shù)據(jù)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，凈化水和地層水均為重碳酸鈉水型，呈弱堿性。根據(jù)SI指數(shù)進(jìn)行結(jié)垢趨勢分析，凈化水無結(jié)垢趨勢，地層水有明顯結(jié)垢趨勢。

根據(jù)凈化水注水指標(biāo)與目的地層注水指標(biāo)對比分析，凈化水已完全滿足目的地層的注水水質(zhì)要求，不需進(jìn)行額外的處理。

(2)凈化水與地層水配伍性

根據(jù)表2水質(zhì)分析結(jié)果，凈化水、地層水均為重碳酸鈉水型，水型相同配伍性相對較好。從離子組成分析，凈化水鈣、鎂離子、碳酸氫根離子濃度均低于地層水，因此二者混合后成垢離子濃度均有下降趨勢，因此可初步判斷二者配伍，混合后不會增加結(jié)垢趨勢[1]。

表2 凈化水注水指標(biāo)分析

①結(jié)垢趨勢變化

凈化水與地層水相混，需要考慮污水混合后的結(jié)垢變化情況，針對凈化水與地層水，按照1∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶1比例進(jìn)行混合，測定混合污水不同時(shí)間條件下的鈣離子濃度，計(jì)算失鈣率，依據(jù)污水失鈣率變化趨勢，判斷兩種水的配伍性。實(shí)驗(yàn)溫度為42℃，結(jié)果見圖1所示。

圖1 稠油凈化水與地層水混合后失鈣率變化趨勢

根據(jù)圖1，凈化水自身穩(wěn)定性好，無結(jié)垢趨勢。地層水自身不穩(wěn)定，結(jié)垢趨勢嚴(yán)重，在42℃條件下，48h時(shí)其失鈣量達(dá)到30.8mg/L，失鈣率達(dá)到41.9%。由于凈化水鈣離子、碳酸氫根離子濃度均小于地層水，混合后成垢離子濃度呈降低趨勢，因此結(jié)垢趨勢降低[2]。依此判斷，凈化水與地層水配伍良好，混合不會增加儲層結(jié)垢問題。

②污水混合對懸浮物的影響

兩種不同水相混，可能導(dǎo)致懸浮物增加。為避免各水樣懸浮物的濃度對混合水樣造成影響，為在同一條件下進(jìn)行比較，將各水樣先通過0.45μm孔徑濾膜過濾，濾液懸浮物檢測值為0，再將水樣進(jìn)行混合，然后定時(shí)測定混合水樣懸浮物含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同水樣混合后懸浮物變化

由表3可以看出，不同比例的混合水樣，在放置一定時(shí)間以后，其懸浮物含量均有一定程度的增加。其中凈化水懸浮物增加趨勢較小，地層水懸浮物增加相對較多，混合水樣隨地層水的增加懸浮物略有增加，但24h內(nèi)，其懸浮物含量均不超過5mg/L的注水指標(biāo)。因此，凈化水作為注水水源，不會引起懸浮物增加，導(dǎo)致原油儲層空隙堵塞等問題。

(3)地層傷害性評價(jià)

凈化水作為注水水源，需要考慮注入后對儲層的損害性。一方面，由于水的離子成分不同和礦化度不同，可能引起粘度膨脹而損害地層；另一方面，可能引起儲層滲透率變化而影響原油采收率。

凈化水對粘土膨脹的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。根據(jù)各比例水樣防膨率測定結(jié)果，凈化水與地層水防膨率比較接近，水樣混合后防膨率變化很小，因此初步判斷，兩種污水混合后不會對儲層粘土引起較大變化，同時(shí)針對地層傷害性進(jìn)行評價(jià)實(shí)驗(yàn)，并以此進(jìn)一步判斷對地層的傷害程度。

表4 不同混合比例水樣防膨率測定結(jié)果

地層水滲透率為66×10-3μm2，凈化水滲透率為77×10-3μm2，因此Dw=16.7%，表明凈化水對巖心的損害程度為弱，凈化水不會對地層造成明顯損害。

(4)討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，凈化水的水質(zhì)較好，各項(xiàng)注水指標(biāo)均滿足稀油井區(qū)的注水要求，不用進(jìn)行再處理，節(jié)約了污水處理成本。凈化水無細(xì)菌滋生，不必對細(xì)菌進(jìn)行控制，同時(shí)減少了細(xì)菌對注輸管道的腐蝕、堵塞等危害。凈化水水質(zhì)穩(wěn)定性好，并且與地層水的配伍性良好，不會引起結(jié)垢、懸浮物增加等問題。凈化水與地層水防膨率比較接近，對地層的傷害性小，因此可作為目的稀油井區(qū)的注水水源。另外，凈化水的水溫較高，高于地層溫度，可有效降低原油的粘度，有利于改善儲層原油的流動(dòng)性，有利于增加原油采收率[3]。

3.結(jié)論

（1）稠油凈化水是一種含油污水，不能將其直接排放，但作為鍋爐給水，已經(jīng)過一系列的深度處理，其水質(zhì)較好，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足稀油井區(qū)的注水要求，可進(jìn)行資源化利用。

（2）稠油凈化水水質(zhì)穩(wěn)定性好，無結(jié)垢趨勢，對儲層傷害性弱，有利于保護(hù)原油儲層，同時(shí)提高采收率。

（3）稠油凈化水用于回注油田，減少了大量油田凈化水的排放量，并使其得到資源化利用，減少了污水處理成本，同時(shí)減少了對環(huán)境的污染。