大牛地气田产出污水回注标准的制定

2016-12-29刘慧中石化华北油气分公司石油工程技术研究院河南郑州450000

长江大学学报(自科版) 2016年34期

刘慧 (中石化华北油气分公司石油工程技术研究院，河南郑州 450000)

大牛地气田产出污水回注标准的制定

刘慧 (中石化华北油气分公司石油工程技术研究院，河南郑州 450000)

大牛地气田产出水采用集中处理方法进行处理，处理后的污水回注地层。为提高污水回注效率、不伤害回注层、保护环境，从分析混合污水水质出发，对回注层岩心渗透率等性质进行试验分析，结合现行气田水回注标准、目标气田的储层特性等，研究建立了大牛地气田回注水油量、悬浮物含量等回注指标标准，以确保污水高效安全回注。

大牛地气田；回注水标准；气田水回注

大牛地气田共有7套主力产气层位及1套接替层位，各层产出水统一进入净化厂集中处理回注。为确保产出水能安全回注、不伤害回注层、不污染环境，笔者对回注水水质进行研究限定，并完善了配套处理工艺制度，以保障回注水水质达标，实现安全回注。

1 混合污水水质分析

大牛地气田各生产层位因埋藏深度不同，产出水性质差别大；同时由于各单井开发阶段、加药种类及腐蚀结垢特点不同，导致净化厂接收的混合污水水质变化大(见表1、图1)。由表1可知，净化厂接收的混合污水中，浊度较高，除凝析油外还存在大量悬浮物；钙镁离子含量偏高，易形成垢，对污水处理过程中所结垢取样进行成分分析，其主要成分为碳酸钙垢。

另外，由于大牛地气田主要采取注甲醇方式预防气井水合物生成，受气井注醇制度影响，污水含醇率呈周期性变化(见图2)。甲醇具有生物毒性，不能直接回注地层，因此在污水处理过程中，需要对甲醇进行回收，回收甲醇装置为精馏塔，根据甲醇与水的沸点不同，将产出水中的甲醇进行分离。该过程为加热分离过程，分离提纯后液体离子浓度和温度升高，易造成后续管线设备的腐蚀穿孔。因此，净化厂接收的混合污水存在水质变化快、性质差别大、含醇率周期性变化及易造成腐蚀结垢等特点。

表1 混合污水水质分析

2 回注层岩心分析

1)非均质性测试。对大牛地气田回注井回注层岩心非均质性进行测试，测试结果(见表2)表明，其渗透率范围在0.011～17.487mD，属于低孔低渗致密砂岩气藏，混合污水处理后回注易造成回注层伤害。

图1 净化厂第三污水处理站来水浊度

图2 净化厂第三污水处理站来水含醇率

2)敏感性测试。对回注层岩心敏感性进行测试的结果(见表3)表明，回注层岩心具有强酸敏性、无-中等偏强的水敏和碱敏性。

3)扫描电镜微观特征。对岩心进行地层水驱替试验，驱替后的扫描电镜微观特征分析(见图3)表明，有部分外来固相颗粒堵塞黏土矿物晶间孔。

图3 地层水驱替后岩心扫描电镜微观特征观察图

3 大牛地气田污水回注标准的制定

表2 回注层岩心非均质性测试结果

各气田分别根据当地环保要求制定了回注水水质指标，《气田水回注方法》[4]规定了气田水回注井和回注层的评选要求、推荐水质指标、达标回注水水质检测分析方法与推荐水质处理工艺方法。该标准适用于砂岩和碳酸盐岩气田水排污回注。

根据岩心非均质性测试结果(见表2)，其渗透率在0.011～17.487mD，且地层水驱替过的岩心，悬浮物颗粒易造成空隙、吼道堵塞，参照《气田水回注方法》渗透率K≤0.2mD的回注层，要求其悬浮物含量≤15mg/L，悬浮物颗粒直径中值≤8μm，含油量≤30mg/L，同时严格控制回注水悬浮物的含量，确保回注层不被堵塞。

表3 回注层岩心敏感性测试结果

由岩心敏感性分析测试结果(见表3)可知，回注层岩心具有弱速敏性，因此处理后污水回注过程中，对回注速度和日回注量并不进行指标控制，而采取根据回注井压力变化间歇轮注的方式回注。回注层具有强酸敏性，无-中等偏强水敏、碱敏，因此应严格控制回注水的酸性，参照《气田水回注方法》控制回注水pH值在6～9范围内。

表4 大牛地气田污水回注标准

根据混合污水水质分析及已成垢样品分析，混合污水易形成碳酸钙垢，同时甲醇回收分离过程需高温精馏，塔底水对设备管线腐蚀性大。气田水回注和油田注水开发同样是注水，可借鉴油田注水标准中对腐蚀结垢控制的要求[1，5～10]。参考《油田采出水处理用防垢剂技术要求》[11]，标准规定防垢剂浓度10mg/L时，碳酸钙垢防垢率为80%，硫酸钙垢防垢率为85%。参考《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》[12]要求控制回注水腐蚀速率≤0.076mm/a，并控制易加剧腐蚀的细菌(腐生菌TGB、硫酸盐杆菌SRB和铁菌FB)含量。

综合参考气田水回注标准及油田注水开发标准，结合水质、室内岩心试验分析结果，制定了大牛地气田污水回注标准(见表4)。