油田注入水水质变化原因分析及稳定对策

2020-11-06邹民李新民新疆阜康准东采油厂勘探开发研究所新疆阜康831511

化工管理 2020年30期

邹民李新民(新疆阜康准东采油厂勘探开发研究所，新疆阜康 831511)

0 引言

油田注水在实际操作中容易受到多种条件和因素的制约，水质往往比较差，长期注入不合格的水质会严重伤害地表层，并且还会影响石油资源的采收率，给石油开采形成阻碍。基于此，对石油注入水进行研究，掌握水质变化情况和应对措施，可以进一步保证石油开采质量。本文就以A油田的现状作为参照，通过对相关数据的分析，掌握水质变化原因，以便为后续的研究工作提供有效参考。

1 油田注水现状

以A油田为例，在注入水之后，经过过滤加工水质发生了明显的变化，水质趋于浑浊，并且堵塞岩心情况严重，并不能符合油田回注的相关要求。针对这种情况，通过对注入水质进行分析，可以得出水质之所以会趋于浑浊的主要原因是因为溶解氧浓度攀升，给细菌繁殖提供了比较适宜的环境，细菌繁殖速度加快，最终影响到了水质质量[1]。目前我国的油田注水都是使用自营生产水充当注入水源，以此来满足节能减排的实际需求和相关注水规划需要。但是这也在一定程度上影响到了开采质量，因为自营生产水的水质情况较为复杂，不仅含有混合水成分，而且还残留了一些处理药剂，所以将这样的水作为油田注入水，很容易让水质发生变化。

2 实验步骤

2.1 实验材料和设备

本次实验是以无机除氧剂、氧化(复合)杀菌剂以及防垢剂作为主要实验材料，对A油田进行水样取样，并且模拟地层水、天然岩心和细菌测试瓶等。实验设备主要采用STZ-A1浊度仪、GDYS-101SR溶氧检测仪、岩心实验装置、X射线分析仪和电子显微镜等[2]。

2.2 实验方法

(1)测定浊度值。利用浊度仪可以对油田注入水的浊度值进行科学测定，通过观察不同时间的数值变化，掌握注入水的浊度值变化规律。

(2)检测水质指标。关于水质指标的检测，要参照相关的行业标准，对抽样水样的悬浮颗粒含量、离子组成情况、水样含油量以及细菌数量等数值进行科学有效检测，保证检测过程的严谨性，确保检测数据的真实可靠[3]。并将检测所得数据认真记录和存档，以便为后续工作提供便利条件和有效参考。

(3)检测注水浑浊物含量和成分。关于注水浑浊物含量和成分的检测，需要借助滤膜完成水样的过滤，并在此基础上进行浑浊物的收集，再通过电子显微镜搭配能谱分析进行综合检测和分析，提炼出主要成分。

(4)岩心驱替实验。岩心驱替实验是水质变化实验的关键环节，在实际实验阶段，需要严格遵循实验步骤，保障实验结果的可靠性。首先，需要先进行烘干、洗油和地层水模拟等工作，通过科学计算得出孔隙体积的相应数值。其次，将岩心放置在驱替实验装置中，通过地层水模拟对岩心渗透率进行测定。最后，将经过处理后的水样继续进行驱替，并在整个过程中记录下岩心渗透率的变化情况，以此来计算岩心渗透率的持久效率。值得注意的是，在实验环节需要注意温度变化对实验结果的影响，温度应该控制在80℃，并且驱替流速也需要控制在合理的范围内。

2.3 实验结果

(1)水质变化原因。通过取样调查和科学实验，我们可以得出水质变化的具体原因。分别取两组水样，并且保证取出的水样都处于澄清状态，但是随着水样静置时间的无限延长，两组水样的浊度值产生了一定的变化，当水样静置时间超过1天(24小时)之后，两组水样的浊度值均超过了100NTU，并且随着时间的延长，水样浑浊度还在不断攀升，程度逐渐加重，并且伴随气味和黑化现象产生，由以上实验中我们可以得出油田注入水在和空气充分接触后会产生水质变化。产生这样的现象，主要是因为注入水中溶解氧浓度不断攀升，给细菌繁殖提供了比较适宜的环境，细菌繁殖速度加快，最终导致浑浊度上升。

(2)水质指标。根据国家先后出台的实验指标以及分析方法，对A油田进行了科学检测，主要是为了检测水中的离子组成情况和相应的水质指标，并在检测数据的基础上对控制指标进行科学比对。从比对结果我们可以看出，在抽取的水样中可以检测出少量的钙镁离子成分，通过检测数据基本上就可以将由于钙镁离子沉淀而造成水样浑浊的可能性排除。除此之外，由于溶解氧浓度在油田注入水中的含量比较高，铁细菌也严重超标，除了铁细菌数量和溶解氧浓度存在超标现象之外，其他水质指标都在合理的范围之内，都是属于可控数值。因此可以得出，水质变化可能与铁细菌数量以及水中溶解氧浓度存在直接联系。

3 水质稳定对策

3.1 除氧剂优选

参照测定溶解氧浓度的实际方法，在放置2天(48小时)后的注入水中添加不同种类的除氧剂，以此来测定实际的除氧效率，以及除氧率在不同时段的变化情况，综合评价除氧效果。

图1 除氧效果对比图

由图1中我们可以看出，除氧率和除氧剂浓度之间存在直接联系，当除氧剂用量加大时，除氧率也会明显攀升，在多种除氧剂的除氧效果对比中，CYJ-10除氧剂的除氧效果最理想，当质量浓度达到1000mg/L时，该除氧剂的除氧率可以高达85%以上，通过掌握除氧剂的使用量可以起到有效控制水质变化的作用。

3.2 杀菌剂优选

通过上述实验我们已经知道了影响水质变化的主要因素，除了溶解氧的浓度之外，细菌数量也是主要因素之一，溶解氧浓度可以通过除氧剂来有效遏制，而细菌数量的控制则需要通过使用杀菌剂来实现。同样参照细菌数量的测定手段，在放置2天(48小时)后的注入水中添加不同的杀菌剂，以此来测定杀菌剂的实际杀菌效果。具体实验结果如下图2所示。

图2 杀菌剂实验结果

由上图2中我们可以看出，杀菌率和杀菌质量浓度存在紧密联系，当杀菌质量浓度不断呈现上升趋势时，杀菌率也会明显增高，在不同种类杀菌剂的对比中，可以明显看出SJJ-3杀菌剂的杀菌效果最理想，当质量浓度达到30mg/L时，杀菌率已经达到了97.81%，杀菌效果明显，在注入水中加入适量的SJJ-3杀菌剂可以有效起到抑制细菌生长和繁殖的作用。

3.3 水质稳定效果

(1)浊度值。结合杀菌剂和除氧剂最终的优选结果，还是以A油田水样作为实验对象，在抽样水样中分别加入一定数量的除氧剂和杀菌剂，以此来评定水质稳定情况。将测试水样保持在敞口状态下，通过放置时间的变化来观测浊度值，从实验结果中可以表明，当水样放置时间超过48小时之后，水质并没有产生明显的变化，依然保持澄清的状态，并且加过除氧剂和杀菌剂的测试水样，其浊度值也没有产生明显的变化，并没有升高而是维持在平稳的状态，这就在一定程度上证明了实验结果的可靠性，通过添加除氧剂和杀菌剂的方法可以很好保持水质的稳定性，处理效果比较理想。

(2)岩心驱替实验。在实际的油田注水阶段，如果水质改变可能会造成结垢现象的发生，所以岩心驱替实验必不可少。在岩心驱替实验中，通过在测试水样中加入适量的防垢剂，以此来避免结垢堵塞问题的产生。本次实验采用的驱替流体配方是采用除氧剂+杀菌剂+防垢剂来实现的，其中防垢剂的种类选择的是TFG-20作为本次实验对象，对其除垢效果进行测定。实验结果如下图3所示。

图3 岩心渗透率的实验结果图

由图3注入量和岩心渗透率之间的关系中可以明显看出，当注入量在100PV时，岩心渗透率基本保持在85%左右，说明测试水样经过处理后对渗透率的影响比较小，甚至可以忽略不计，可以满足油田长期注水的实际需求。

4 油田水质变化研究的意义

油田注水可以最大限度提高油田的开采率，保证油田开采的经济效益。油田注水技术一般都适用于复杂的作业环境，并且在实际注水过程中，为了进一步提高油田开采的效率和质量，可以在开采之前掌握相关的参数，制定科学合理的开采方案，保证油田开采效果[4]。在原油中存在很多气体，在开采前期可以根据开采的具体地质情况进行超前注水，保证油田的能源充足。由于原油密度较低，注水后石油会上浮，便于开采的同时还可以提高开采的质量。