油田注入水水質(zhì)變化原因分析及穩(wěn)定對(duì)策

鄒民 李新民(新疆阜康準(zhǔn)東采油廠勘探開(kāi)發(fā)研究所，新疆 阜康 831511)

0 引言

油田注水在實(shí)際操作中容易受到多種條件和因素的制約，水質(zhì)往往比較差，長(zhǎng)期注入不合格的水質(zhì)會(huì)嚴(yán)重傷害地表層，并且還會(huì)影響石油資源的采收率，給石油開(kāi)采形成阻礙?；诖?，對(duì)石油注入水進(jìn)行研究，掌握水質(zhì)變化情況和應(yīng)對(duì)措施，可以進(jìn)一步保證石油開(kāi)采質(zhì)量。本文就以A油田的現(xiàn)狀作為參照，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，掌握水質(zhì)變化原因，以便為后續(xù)的研究工作提供有效參考。

1 油田注水現(xiàn)狀

以A油田為例，在注入水之后，經(jīng)過(guò)過(guò)濾加工水質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，水質(zhì)趨于渾濁，并且堵塞巖心情況嚴(yán)重，并不能符合油田回注的相關(guān)要求。針對(duì)這種情況，通過(guò)對(duì)注入水質(zhì)進(jìn)行分析，可以得出水質(zhì)之所以會(huì)趨于渾濁的主要原因是因?yàn)槿芙庋鯘舛扰噬?，給細(xì)菌繁殖提供了比較適宜的環(huán)境，細(xì)菌繁殖速度加快，最終影響到了水質(zhì)質(zhì)量[1]。目前我國(guó)的油田注水都是使用自營(yíng)生產(chǎn)水充當(dāng)注入水源，以此來(lái)滿足節(jié)能減排的實(shí)際需求和相關(guān)注水規(guī)劃需要。但是這也在一定程度上影響到了開(kāi)采質(zhì)量，因?yàn)樽誀I(yíng)生產(chǎn)水的水質(zhì)情況較為復(fù)雜，不僅含有混合水成分，而且還殘留了一些處理藥劑，所以將這樣的水作為油田注入水，很容易讓水質(zhì)發(fā)生變化。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)是以無(wú)機(jī)除氧劑、氧化(復(fù)合)殺菌劑以及防垢劑作為主要實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)A油田進(jìn)行水樣取樣，并且模擬地層水、天然巖心和細(xì)菌測(cè)試瓶等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要采用STZ-A1濁度儀、GDYS-101SR溶氧檢測(cè)儀、巖心實(shí)驗(yàn)裝置、X射線分析儀和電子顯微鏡等[2]。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)測(cè)定濁度值。利用濁度儀可以對(duì)油田注入水的濁度值進(jìn)行科學(xué)測(cè)定，通過(guò)觀察不同時(shí)間的數(shù)值變化，掌握注入水的濁度值變化規(guī)律。

(2)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)。關(guān)于水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，要參照相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)抽樣水樣的懸浮顆粒含量、離子組成情況、水樣含油量以及細(xì)菌數(shù)量等數(shù)值進(jìn)行科學(xué)有效檢測(cè)，保證檢測(cè)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠[3]。并將檢測(cè)所得數(shù)據(jù)認(rèn)真記錄和存檔，以便為后續(xù)工作提供便利條件和有效參考。

(3)檢測(cè)注水渾濁物含量和成分。關(guān)于注水渾濁物含量和成分的檢測(cè)，需要借助濾膜完成水樣的過(guò)濾，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行渾濁物的收集，再通過(guò)電子顯微鏡搭配能譜分析進(jìn)行綜合檢測(cè)和分析，提煉出主要成分。

(4)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)是水質(zhì)變化實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)階段，需要嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)步驟，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。首先，需要先進(jìn)行烘干、洗油和地層水模擬等工作，通過(guò)科學(xué)計(jì)算得出孔隙體積的相應(yīng)數(shù)值。其次，將巖心放置在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置中，通過(guò)地層水模擬對(duì)巖心滲透率進(jìn)行測(cè)定。最后，將經(jīng)過(guò)處理后的水樣繼續(xù)進(jìn)行驅(qū)替，并在整個(gè)過(guò)程中記錄下巖心滲透率的變化情況，以此來(lái)計(jì)算巖心滲透率的持久效率。值得注意的是，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要注意溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，溫度應(yīng)該控制在80℃，并且驅(qū)替流速也需要控制在合理的范圍內(nèi)。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)水質(zhì)變化原因。通過(guò)取樣調(diào)查和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們可以得出水質(zhì)變化的具體原因。分別取兩組水樣，并且保證取出的水樣都處于澄清狀態(tài)，但是隨著水樣靜置時(shí)間的無(wú)限延長(zhǎng)，兩組水樣的濁度值產(chǎn)生了一定的變化，當(dāng)水樣靜置時(shí)間超過(guò)1天(24小時(shí))之后，兩組水樣的濁度值均超過(guò)了100NTU，并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，水樣渾濁度還在不斷攀升，程度逐漸加重，并且伴隨氣味和黑化現(xiàn)象產(chǎn)生，由以上實(shí)驗(yàn)中我們可以得出油田注入水在和空氣充分接觸后會(huì)產(chǎn)生水質(zhì)變化。產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，主要是因?yàn)樽⑷胨腥芙庋鯘舛炔粩嗯噬?，給細(xì)菌繁殖提供了比較適宜的環(huán)境，細(xì)菌繁殖速度加快，最終導(dǎo)致渾濁度上升。

(2)水質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)國(guó)家先后出臺(tái)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)以及分析方法，對(duì)A油田進(jìn)行了科學(xué)檢測(cè)，主要是為了檢測(cè)水中的離子組成情況和相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)，并在檢測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)控制指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)比對(duì)。從比對(duì)結(jié)果我們可以看出，在抽取的水樣中可以檢測(cè)出少量的鈣鎂離子成分，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)基本上就可以將由于鈣鎂離子沉淀而造成水樣渾濁的可能性排除。除此之外，由于溶解氧濃度在油田注入水中的含量比較高，鐵細(xì)菌也嚴(yán)重超標(biāo)，除了鐵細(xì)菌數(shù)量和溶解氧濃度存在超標(biāo)現(xiàn)象之外，其他水質(zhì)指標(biāo)都在合理的范圍之內(nèi)，都是屬于可控?cái)?shù)值。因此可以得出，水質(zhì)變化可能與鐵細(xì)菌數(shù)量以及水中溶解氧濃度存在直接聯(lián)系。

3 水質(zhì)穩(wěn)定對(duì)策

3.1 除氧劑優(yōu)選

參照測(cè)定溶解氧濃度的實(shí)際方法，在放置2天(48小時(shí))后的注入水中添加不同種類的除氧劑，以此來(lái)測(cè)定實(shí)際的除氧效率，以及除氧率在不同時(shí)段的變化情況，綜合評(píng)價(jià)除氧效果。

圖1 除氧效果對(duì)比圖

由圖1中我們可以看出，除氧率和除氧劑濃度之間存在直接聯(lián)系，當(dāng)除氧劑用量加大時(shí)，除氧率也會(huì)明顯攀升，在多種除氧劑的除氧效果對(duì)比中，CYJ-10除氧劑的除氧效果最理想，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到1000mg/L時(shí)，該除氧劑的除氧率可以高達(dá)85%以上，通過(guò)掌握除氧劑的使用量可以起到有效控制水質(zhì)變化的作用。

3.2 殺菌劑優(yōu)選

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道了影響水質(zhì)變化的主要因素，除了溶解氧的濃度之外，細(xì)菌數(shù)量也是主要因素之一，溶解氧濃度可以通過(guò)除氧劑來(lái)有效遏制，而細(xì)菌數(shù)量的控制則需要通過(guò)使用殺菌劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣參照細(xì)菌數(shù)量的測(cè)定手段，在放置2天(48小時(shí))后的注入水中添加不同的殺菌劑，以此來(lái)測(cè)定殺菌劑的實(shí)際殺菌效果。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示。

圖2 殺菌劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由上圖2中我們可以看出，殺菌率和殺菌質(zhì)量濃度存在緊密聯(lián)系，當(dāng)殺菌質(zhì)量濃度不斷呈現(xiàn)上升趨勢(shì)時(shí)，殺菌率也會(huì)明顯增高，在不同種類殺菌劑的對(duì)比中，可以明顯看出SJJ-3殺菌劑的殺菌效果最理想，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到30mg/L時(shí)，殺菌率已經(jīng)達(dá)到了97.81%，殺菌效果明顯，在注入水中加入適量的SJJ-3殺菌劑可以有效起到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖的作用。

3.3 水質(zhì)穩(wěn)定效果

(1)濁度值。結(jié)合殺菌劑和除氧劑最終的優(yōu)選結(jié)果，還是以A油田水樣作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在抽樣水樣中分別加入一定數(shù)量的除氧劑和殺菌劑，以此來(lái)評(píng)定水質(zhì)穩(wěn)定情況。將測(cè)試水樣保持在敞口狀態(tài)下，通過(guò)放置時(shí)間的變化來(lái)觀測(cè)濁度值，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以表明，當(dāng)水樣放置時(shí)間超過(guò)48小時(shí)之后，水質(zhì)并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的變化，依然保持澄清的狀態(tài)，并且加過(guò)除氧劑和殺菌劑的測(cè)試水樣，其濁度值也沒(méi)有產(chǎn)生明顯的變化，并沒(méi)有升高而是維持在平穩(wěn)的狀態(tài)，這就在一定程度上證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，通過(guò)添加除氧劑和殺菌劑的方法可以很好保持水質(zhì)的穩(wěn)定性，處理效果比較理想。

(2)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際的油田注水階段，如果水質(zhì)改變可能會(huì)造成結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，所以巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)必不可少。在巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在測(cè)試水樣中加入適量的防垢劑，以此來(lái)避免結(jié)垢堵塞問(wèn)題的產(chǎn)生。本次實(shí)驗(yàn)采用的驅(qū)替流體配方是采用除氧劑+殺菌劑+防垢劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中防垢劑的種類選擇的是TFG-20作為本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其除垢效果進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖3所示。

圖3 巖心滲透率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖3注入量和巖心滲透率之間的關(guān)系中可以明顯看出，當(dāng)注入量在100PV時(shí)，巖心滲透率基本保持在85%左右，說(shuō)明測(cè)試水樣經(jīng)過(guò)處理后對(duì)滲透率的影響比較小，甚至可以忽略不計(jì)，可以滿足油田長(zhǎng)期注水的實(shí)際需求。

4 油田水質(zhì)變化研究的意義

油田注水可以最大限度提高油田的開(kāi)采率，保證油田開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。油田注水技術(shù)一般都適用于復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，并且在實(shí)際注水過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高油田開(kāi)采的效率和質(zhì)量，可以在開(kāi)采之前掌握相關(guān)的參數(shù)，制定科學(xué)合理的開(kāi)采方案，保證油田開(kāi)采效果[4]。在原油中存在很多氣體，在開(kāi)采前期可以根據(jù)開(kāi)采的具體地質(zhì)情況進(jìn)行超前注水，保證油田的能源充足。由于原油密度較低，注水后石油會(huì)上浮，便于開(kāi)采的同時(shí)還可以提高開(kāi)采的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要保證油田注水質(zhì)量，首先就應(yīng)該解決油田水質(zhì)問(wèn)題，結(jié)合油田開(kāi)采的實(shí)際情況，采取科學(xué)有效的手段，在保證油田注水質(zhì)量的同時(shí)，還可以提高油田開(kāi)采的效率。由此可以看出，對(duì)油田水質(zhì)變化情況以及穩(wěn)定措施進(jìn)行分析十分必要，可以從根本上推動(dòng)石油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。