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胜利油田注水井口水质达标技术

2015-02-07王田丽李毅

石油工程建设 2015年1期
关键词:沿程胜利油田结垢

王田丽,李毅

中石化石油工程设计有限公司,山东东营257026

胜利油田注水井口水质达标技术

王田丽,李毅

中石化石油工程设计有限公司,山东东营257026

文章从油田采出水水质的不稳定性以及集输过程中回注水发生的腐蚀、结垢、细菌滋生等方面,分析了影响回注水水质达标的因素,提出了水质达标综合控制技术,包括污水处理工艺技术的选择、药剂投加方案优化、日常管理、水质监测等。该综合控制技术在胜利油田孤东四号联合站等站点进行了实施,实施后回注水水质达标率达到90%以上。

注水井;水质达标;综合控制技术

0 引言

注水水质是实现油田高效开发的关键,对水驱油藏的开发效果有着重要的影响。以胜利油田为例,约有50%以上的回注水在输送过程中存在二次污染,导致注水井口水质超标,进而造成地层污染堵塞,对低渗透油藏乳化堵塞尤为严重,解堵难度大。本文分析了注入水水质不稳定的特性,针对水质特性,提出了注入水水质稳定综合控制技术,从污水处理工艺、处理药剂、日常管理、水质监测等方面全面控制,达到提高注水井口水质达标率的目的。

1 水质不稳定特性分析

油田采出水是一个含有多种杂质、溶解气体和溶解盐类的复杂多相体系[1],含有游离二氧化碳、硫化氢、铁离子等水质不稳定因素;此外,由于集输系统中存在腐蚀、结垢、细菌生长等问题,致使注入水水质极其不稳定。目前回注水系统普遍存在污水站外输到注水井口的水质呈现出逐渐变差的现象,如表1所示。

表1 某污水站回注水沿程水质变化情况

通过对胜利油田不同油藏注入水水质不稳定主要影响因素的溯源分析研究,得出以下结论:硫化物、溶解氧、游离二氧化碳、细菌、碳酸氢根及钙、镁、锶、钡、亚铁离子等对水质的影响最终表现为集输系统腐蚀、结垢、细菌生长等问题;腐蚀、结垢、细菌生长等问题反过来会造成水中硫化物、细菌、碳酸氢根及亚铁离子含量的变化。如此循环,会进一步加速污水的腐蚀、结垢、细菌生长等。水质不稳定因素及其相互作用(见图1)导致注水井口悬浮物、细菌含量等水质指标超标。

图1 水质不稳定因素及其相互作用示意

1.1 细菌对水质影响

油田采出水中细菌主要为SRB、腐生菌、铁细菌,随着细菌大量繁殖[2],一方面细菌本体或代谢产物会残留在水中,导致水中悬浮物含量升高,对于孔径小的低渗透油田,细菌还会堵塞底层;另一方面,在注水管道封闭的环境里,细菌沿内壁附着生长,一段时间后管壁会形成一层固着菌(主要是由微生物体和水体中的盐等形成的一层有机质膜)。由于管道老化、水流速度改变等原因造成的固着菌脱落会恶化水质[3-4],同时加速管道的腐蚀。

1.2 腐蚀对水质影响

油田采出水水质复杂,含有大量影响腐蚀的因素,主要有:细菌、硫化氢、铁离子、二氧化碳、溶解氧、矿化度、pH值等。由于这些因素的存在,导致污水腐蚀性强,加剧了腐蚀的发生。一方面硫化物、溶解氧等与二价铁离子发生化学反应后生成沉淀,造成水质变化,主要表现为水变浑浊,水中悬浮物含量增加;另一方面,二氧化碳溶于水形成碳酸以后对钢铁材料有极强的腐蚀性,发生电化学腐蚀,其比同pH值下盐酸对钢铁的腐蚀性还要强。

1.3 结垢对水质影响

地层水中的成垢离子与原生地层在地层温度、压力下长期共存,达到化学平衡,因此,地层水在原生地层中不结垢。然而,在油田的开采过程中,不仅温度和压力发生了变化,而且不同区块的地层水在污水站汇集混合,加上不同区块的产液量不固定,使得污水中的离子组成经常发生变化,这也是油田污水容易结垢的主要原因之一。结垢过程生成一定量沉淀,这些沉淀一部分附着在管壁,造成管道污染,易形成垢下腐蚀;一部分悬浮水中,影响水中悬浮物含量。

2 水质稳定控制技术

基于采出水水质特性,要保证其沿程水质稳定,需要在注入水处理及集输过程各环节采取相应的控制措施,形成“采出水-污水站-注水站-配水间-注水井口-地层-采出水”一个闭环的水质综合控制模式,确保注入水水质达标。以“污水站”控制为主,以“注水站-配水间-注水井口”控制为辅,控制腐蚀、结垢及细菌,去除水中铁离子、硫化物等不稳定物质;各个环节的控制技术主要包括优化污水处理工艺、投加药剂、日常管理、水质监测等。

2.1 优化污水处理工艺

污水处理站设计时必须考虑注入水水质稳定控制的问题,并在站内最大程度解决。目前,针对中强腐蚀性污水,建议工程设计采取如密闭处理、水质改性、氧化、抑菌等相关工艺,确保沿程水质稳定;针对弱腐蚀性污水,建议采取投加水质稳定剂等工艺,见表2。

此外,为保证污水处理及输送系统的日常清洗、监测,设计时必须考虑配备相关清洗工艺设施;污水站外输、注水站、配水间、注水井口等输水系统的重要环节设取样点和在线腐蚀检测装置。

表2 不同水质水处理工艺技术系列推荐及应用案例

2.2 水质稳定药剂优选

水质稳定药剂投加方案应依据污水特性、各单剂处理效果及药剂间配伍性制订,药剂配伍技术要求见表3。污水处理过程中参照水质稳定剂投加方案,保证药剂的正常投加,并每年评价一次药剂配方的适应性。

表3 油田采出水用化学药剂配伍技术要求

以胜利油田某污水站为例,依据污水特性、药剂配伍性对该站水处理药剂投加方案进行了优化,优化方案见表4,经过半年的现场试验运行,取得了良好的效果,同时药剂费用降低了0.35元/m3。按优化后的药剂配方投加药剂,处理后的水质达到了注入水水质标准要求,见表5。

表4 优化前后药剂方案对比

表5 药剂方案优化前后水质指标对比

2.3 加强日常管理

通过调研,胜利油田各污水站、注水站、注水系统清洗工作没有固定时间,一般在罐底污泥超厚或水质严重受影响时进行。为保证系统清洁、水质稳定,应定期清洗罐、管网,定期“保养”。

日常运行过程需要根据实际情况确定罐、注水管网的清洗周期。以胜利油田为例,污水站内沉降罐按设计要求收油、排泥,滤罐按照设计要求清洗;注水站内污水罐底部污泥厚度要求维持在小于30 cm,同时每年清罐一次;根据回注水管道污染情况,6~12个月清洗一次。

以胜利油田利津污水站注水沿程为例,利津注水站至配水间之间的集输管道自投产后从未进行清洗。在长期运行过程中,腐蚀产物、菌体及代谢产物与水中油、有机残渣、黏土颗粒等在管壁附着,导致管道内壁污垢沉积,形成有利于固着菌繁殖的优良环境,并保护具有抗药性的固着菌,使其大量繁殖,引起水中细菌含量激增。在回注水输送过程中,细菌沿程大量增殖,产生的还原性代谢物及菌体污垢等引起水质变化,见表6。

针对利津注水站至注水井口管网进行了清洗,使外输至井口水质基本稳定(见表7),注水井口水质达标率由75.6%提升至94.7%。

表6 利津注水沿程水质检测数据

表7 利津注水沿程水质检测数据

2.4 加强水质监测分析

为保障沿程水质稳定,井口水质达标,需实时跟踪监测,便于发现问题及时处理;应根据污水站实际管理和各级监督部门对水质的检测要求,制订水质检测标准。

胜利油田技术检测中心每月检测一次污水站外输水水质,采油厂每月检测一次注水沿程水质,检测指标均为硫酸盐还原菌、腐蚀速率、悬浮物含量、含油量。污水处理站内各处理节点水质每班检测一次,污水站出水水质每4 h检测一次,检测指标均为悬浮物含量、含油量、总铁离子含量。对每次检测结果,进行统计分析,发现问题及时反馈。

3 结束语

油田采出水是一个含有多种杂质、溶解气体和溶解盐类的复杂多相体系,水质极其不稳定,为保证注水井口水质达标,需要在注入水处理及集输过程各环节采取相应的控制措施,主要包括优化污水处理的工艺、优化药剂投加方案、加强日常管理和水质监测等,这些措施已在胜利油田的孤东四号联合站、利津污水站、广利污水站、滨一污水站、滨二首站等站点针对性地得以实施,实施后注水井口水质达标率达到90%以上,不仅满足了现场生产需求,创造的经济效益可观,且社会环境效益巨大。

[1]雷乐成,杨岳平,汪大翚,等.污水回用新技术及工程设计[M].北京:化学工业出版社,2002:66.

[2]冯永训,彭忠勋,何桂华,等.油田采出水处理设计手册[M].北京:中国石化出版社,2005:368.

[3]孙翠霞,弓爱君,邱丽娜,等.硫酸盐还原菌对环境的影响及其应用[J].腐蚀科学与防护技术,2006,18(3):196-198.

[4]刘慧娜,孙吉慧,沈加艳.给水管网中管壁生物膜对水质二次污染的影响[J].环保科技,2009,15(4):9-13.

中国石油海洋工程有限公司再创波斯湾伊朗海域隔水管施工新纪录

2015年1月25日,中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部中油海9号平台(以下简称中油海9号平台)仅用9 h顺利完成SPD24B-11井隔水管作业,再创波斯湾伊朗海域隔水管施工新纪录。

中油海9号平台去年底圆满完成海外首个导管架SPD13A井组作业,随后承接了SPD24B导管架的钻井施工任务。该井组设计开钻8口,隔水管下深192 m。

波斯湾冬季海风较大,生产物资得不到有效保障,而隔水管批钻施工周期短、节奏快。为保证甲方施工进度,中油海9号平台作业人员急甲方之所急,想甲方之所想,与甲方一起科学安排施工,提前准备,精心组织,加强现场施工工序的衔接,利用海况较好的时间段吊运物资,吊套管、通径、擦扣,确保了生产施工不间断。施工中,中油海9号平台作业人员认真分析钻井参数变化,向甲方监督人员提出了优快钻进的合理建议,在SPD24B-09井施工中,创造了伊朗海域12 h完成隔水管施工作业纪录。SPD24B-11井是隔水管批钻作业的最后一口井,中油海9平台作业人员向甲方监督人员建议提前安装扶正器,仅用9 h就顺利完成SPD24B-11井隔水管施工,再创波斯湾伊朗海域隔水管施工新纪录。

(本刊摘录)

Wellhead Wastewater Quality Control Techniques for Shengli Oilfield Injection Wells

Wang Tianli,LiYi
Sinopec Petroleum Engineering Corporation,Ltd.,Dongying 257026,China

The factors affecting the rejection water quality are analyzed in aspects of the instability of oilfield produced wastewater and the corrosion,scaling,bacterial growth in gathering and transportation process of rejection water.And the comprehensive quality control techniques for wastewater are put forward,including selection of wastewater treatment process,medicament optimization,daily management and quality monitoring.By implementing these quality control techniques in Shengli Oilfield Gudong No.4 Union Station and so on,the qualified rate of reinjection water reaches over 90%.

injection well;water quality up to standard;comprehensive controltechniques

国家十二五科技重大专项“胜利油田薄互层低渗透油田开发示范工程”(2011ZX05051)

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.01.017

王田丽(1982-),女,山东临沂人,工程师,2004年毕业于烟台大学应用化学专业,现从事油田采出水处理和防腐工作。

2014-08-21

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