涠洲油田群生产污水作为注入水可行性研究

2013-11-22田艺郑华安梁玉凯中海石油中国有限公司湛江分公司广东湛江524057

石油天然气学报 2013年12期

田艺，郑华安，梁玉凯（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

李玉光，何保生，王珊（中海油研究总院，北京 100027）

李蔚萍，向兴金舒福昌，胡墨杰

（湖北汉科新技术股份有限公司荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州 434000）

目前，涠洲油田群以处理合格的海水为注入水水源，在注水过程中生产井出现了比较严重的结垢问题，给油田正常生产带来一些困难。另外，随环保要求的不断提高，允许涠洲油田群处理达标的生产污水排海量逐年减少；如果继续采用海水作为注入水水源，则向非目的储层回注的生产污水量将逐年增多。为此，为了满足节能减排的严格要求，生产污水作为目的储层注入水的可行性研究迫在眉睫。

生产污水回注是生产污水的最佳出路。但生产污水中含有大量的Ca2＋、Mg2＋等易成垢离子和Cl－、等易腐蚀离子，由于压力、温度等条件的变化以及水的热力学不稳定性和化学不相容性，在回注过程中，存在系统内金属的腐蚀与结垢问题［1～10］。那么，涠洲油田群生产污水是否可作为注入水水源，与注海水相比在解决结垢、防腐等问题上是否存在优势，是要研究和解决的主要问题。

1 涠洲油田群生产污水来源及回注简况

目前，生产污水来自 WZ12－1／11－1／11－1N／6－1／6－8／11－4N／6－9／6－10／11－2等共9个油田，将来还有部分污水来自在建的WZ6－12／12－8W等2个油田。

涠洲油田群生产污水经过 WZ12－1A平台处理后，设计注入到 WZ12－1油田11口注水井和WZ6－9／6－10油田的3口注水井中。由图1可知，涠洲油田群生产污水来源情况复杂，处理后的生产污水注入到的油田多，回注难度大。

2 涠洲油田群生产污水水质分析

图1 涠洲油田群生产污水来源及回注情况简图

对目前处理后的生产污水悬浮物质量浓度、粒径中值、含油率、滤膜系数（表1）和12种污水离子成分进行分析，明确目前生产污水的水质情况；对各油田不同区块代表性油井的产出水进行了水质分析，明确了不同油田不同层位地层水的性质，并根据各油田不同时期产水量预测及注水量需求，确定不同年份生产污水水样中各油田污水的混合比例，并选择具有代表性的2012年、2015年、2020年和2025年等4个年份模拟混合生产污水样，进行了离子成分分析（分析结果见表2）。

表1 现场排海污水杂质情况分析

从现场生产污水悬浮物质量浓度、粒径中值和含油率分析结果来看，与SY／T 5329—94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》规定的B3级指标相比，悬浮物质量浓度、粒径中值均严重超标。若要作为注入水，则必须按要求进行深度处理。

从表2的离子成分分析结果可知，不同时期的污水中均含有大量的成垢阳离子Ca2＋、Mg2＋、Sr2＋和成垢阴离子、和。具备生成无机沉淀碳酸钙、硫酸锶、硫酸钡、硫酸钙等的基本条件。

表2 不同时期生产污水离子成分模拟分析结果

3 涠洲油田群生产污水自身结垢评价

为了考察涠洲油田群生产污水作为注入水水源的可行性，开展了其生产污水自身结垢评价试验。

3.1 混合污水自身结垢预测

对生产污水在不同温度下的结垢趋势进行了预测，结果见表3。由表3预测结果可知：①不同时期的生产污水均没有结CaSO4和SrSO4垢的趋势，饱和预测指数均为负值；②不同时期的生产污水均具有结BaSO4和CaCO3垢的趋势；③温度升高，CaCO3垢饱和预测指数增大，这与碳酸钙的溶解度随温度的升高而减小相一致；④温度升高，BaSO4垢饱和预测指数反而减小，这与硫酸钡的溶解度随温度的升高而增大相一致。

表3 生产污水在不同温度下的硫酸盐垢和CaCO3垢饱和指数

3.2 生产污水自身结垢试验测定

对生产污水自身结垢进行了试验测定，结果见表4。由表4可知：①随着温度的升高，钙镁损失率增大，结垢趋势明显；②不同时期的生产污水结垢量均在310mg／L以上，尤其是2025年混合污水，垢量高达975.00mg／L。

若以混合污水作为注入水水源，则必须针对性的优选防垢剂，加强防垢措施。

表4 生产污水在不同温度及时间下自身结垢试验测定结果

3.3 混合污水垢样能谱分析

为了进一步弄清垢样的成分，室内对目前生产污水和2025年生产污水垢样进行了能谱分析，分析结果见表5。由表5可知，目前生产污水和2025年生产污水垢样均以碳酸钙垢为主，还含有一定的铁腐蚀产物和储层带出的矿物。

表5 生产污水垢样能谱分析结果

4 涠洲油田群生产污水配伍性评价

涠洲油田群生产污水作为注入水水源，除考虑自身结垢外，还必须与地层水有较好的配伍性。

4.1 生产污水与地层水混合结垢试验测定

室内选取目前的生产污水与涠洲油田不同区块代表性井的地层水进行不同体积比混合结垢测定试验，结果见表6。由表6可知，生产污水与部分地层水混合后结垢量有不同程度的增加，两者配伍性欠佳。结垢现象明显，尤其以WZ12－1－A4井地层水最为典型。表中数据随着地层水比例的增大，A4井的结垢量增加，是因为A4井自身结垢较目前生产污水还要严重。

表6 生产污水与地层水在120℃×12h下不同混合比例的试验结垢量测定结果

4.2 生产污水与地层水混合垢样能谱分析

对生产污水与地层水混合垢样进行了能谱分析，结果见表7。由表7可知，生产污水与WZ12－1－A4井地层水混合后，结垢主要为无机碳酸钙垢。

表7 生产污水与WZ12－1－A4井地层水混合结垢垢样能谱分析结果

5 涠洲油田群混合污水腐蚀性能评价

参照SY 5273—91《油田注水缓蚀剂评价方法》中静态挂片失重法对目前生产污水进行了腐蚀性能评价，结果见表8。从试验结果可知，现场排海污水具有一定的腐蚀性，但是经除氧后，腐蚀速度明显减小。为了尽量减轻腐蚀，还必须添加合适的防腐剂，以免腐蚀产物堵塞储层。

表8 现场排海污水腐蚀性能评价结果

6 涠洲油田群混合污水作为注入水存在问题及解决措施

综合前面的分析研究，归纳出涠洲油田群生产污水作为注入水水源存在的问题及解决措施，具体见表9。

表9 涠洲油田群生产污水作为注入水水源存在的问题及解决措施

从现场注入水（处理后的海水）或者生产污水作为注入水水源对比情况可知：海水、生产污水两种水作为注入水水源水敏损害程度小；两种水作为注入水水源均存在腐蚀和结垢；两种水作为注入水水源均需要采取防腐、杀菌和防垢等处理措施。因此，和现场注入水海水相比，以生产污水作为注入水水源不仅可以减小污水排放压力，而且还具有环境保护的优势。