胜利山注水项目区水质配伍性及阻垢研究

2021-01-11肖鄂白惠文李海峰张明明张志春

云南化工 2020年12期

肖鄂，白惠文，李海峰，张明明，张志春

（1.延长油田股份有限公司横山采油厂，陕西榆林 719000；2.延长油田股份有限公司富县采油厂，陕西延安 716000；3.延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西延安 716000；4.延长油田股份有限公司杏子川采油厂，陕西延安 716000）

近年来，延长油田转变开发方式，通过 “试验求证，项目带动”的方式，先后创建公司级、厂级两批百余个注水项目区来推动油田注水开发，为油田千万吨稳产20年奠定基础。注水水质的重要性逐步凸显，成为决定注水开发成效和经济投入关键因素。本文以吴起胜利山公司级注水项目区为例，采用饱和指数法对区块内两个站点注入水与地层水、清污注入水之间的结垢趋势进行预测，并通过实验对预测结果的予以求证。结合试验结果进一步开展防垢研究，确定清污水在1∶1混合时，加入60mg／L阻垢剂防垢效果显著，为提升区块注水水质，避免储层伤害提供了具体指导。

1 区块概况

胜利山注水项目区位于延安市吴起县吴起镇，隶属延长油田吴起采油厂，面积38km2，主要开发层位为三叠系延长组长4+5、长6层；区块内配套注水站2座，分别是：清污混注的14号注水站和注清水的15号注水站，清水来自洛河层地下水，污水来自三叠系延长组油层产出水。

2 注入水与采出水化学成分分析

按照《油气田水分析方法》（SY／T5523—2006）等相关标准对水样进行化学成分分析，结果见表1。

结果表明：清水中Ca2+、Mg2+含量很低，但阴离子HCO3-、SO42-含量在150～250mg／L；延安组的延10及延长组长4+5、长6地层水中的Ca2+、Mg2+含量很高；延9、延10地层水中的HCO3-、SO42-含量高。

表1 胜利山水样分析结果ρ／（mg·L-1）

按照苏林分类法，延9地层水为NaHCO3水型，延10地层水为Na2SO4水型，延长组均为CaCl2水型。

3 配伍性试验

3.1 结垢趋势预测

根据项目区注入水与地层产出水成分、地面集输系统和油层温度、压力条件，采取饱和指数法分别预测注入水与地层产出水按照不同比例混合，在pH为6.5、7、7.5和温度分别为30℃、50℃、70℃以及压力为10MPa下，对结垢趋势进行了分析。

式中，SI为饱和指数；pH为水样的实际pH值；［CO32-］为 CO32-的浓度，mol／L；［HCO3-］为HCO3-的浓度，mol／L；K为修正系数，由离子强度和水的温度的关系曲线可查。

判断依据：当饱和指数小于0，水中的CaCO3未达到饱和状态，不结垢；当饱和指数大于0，则说明CaCO3已处于过饱和状态，有结垢趋势；当饱和指数为0时，则水中的CaCO3刚好达到饱和点。

预测结果表明：在50℃以内，pH在7以下时，清水和14号站的污水与延安组的Y9、Y10，延长组的C4+5、C6地层水的混合，无论比例是多少，SI值小于1，其结垢趋势不明显。

3.2 配伍性实验

将注入水与地层水按不同比例混合后，通过观察是否生成沉淀来判断两者是否配伍，从而实现对结垢趋势预测结果准确性的验证。将清水分别与各个层位的地层水按不同的比例进行混配，14号站污水与各地层水按1∶1混配，在常温常压下放置3天，观察不同比例混配液是否产生沉淀，并测定水中的Ca2+、Mg2+离子，计算其混合液中生成的沉淀的质量。

结垢趋势预测和实验结果表明：

①清水与Y9、Y10地层水以不同比例混合，混合水清亮，无沉淀形成，配伍性好。

②清水与C4+5、C6地层水混合，均有沉淀形成，基本不配伍。且清水占比越低，沉淀量越大。

③14号转柳沟站污水分别与Y9、Y10、C4+5、C6进行1∶1混合，混合后均无沉淀产生，基本配伍。

4 阻垢剂用量试验

针对项目区注水站的清水与油田水存在不配伍或配伍性差，展开了化学防垢试验。其余注水站清水与油田水配伍性较好，不建议加阻垢剂。

实验方法：首先量取100.0mL清水于250mL具塞锥形瓶中，然后加入不同量的阻垢剂，混合均匀后再加入100.0mL长4+5层、长6层产出水，加塞、混合均匀，称重，记录总重量，然后放入70℃恒温箱中加热25h。25h后取出冷却至室温，称重，并用蒸馏水补足蒸发的水分，最后取样测定水中的Ca2++Mg2+浓度，结果见表2、表3。