注水工艺、注水井的管理及指标计算方法

一、注水工艺
1.油田污水的处理 2.油田注水工艺
二、注水井的管理
三、指标计算方法
一、注水工艺
1.油田污水的处理
1）污水原水中的主要杂质
粒径1～100μ m
泥砂（0.05～4μ m的粘土、4～60μ m的粉砂和>60μ m的细砂） 各种腐蚀产物及垢（Fe2O3、CaSO4、CaCO3、FeS等） 细菌（SRB菌5～10μ m 、TGB菌10～30μ m ）
3 3
2004年我们与江汉研究院合作，在对八面河油藏区 ＜2
1 4.46 2.86 25 45 25 25 ＜10 25 45 2.5 4.5 0.0423 0.033 6.9 0 0
≤3 ≤15 ＜10 ＜10 ＜10 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2 ＜200 块对应的地质特征、岩矿特征、孔隙结构特征以及储层 ＜2 ≤3 ≤15 ＜10 ＜10 ＜10 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2 ＜200 物性特征、流体特征和敏感性特征研究的基础上，结合 ＜2
3 3
9
室内岩心流动实验、腐蚀挂片实验的结果，重新确定了＜1.5 ≤3 ≤10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2 ＜200
3 3
4.28 2.4
0.0233 0.039 0.603 /
6.7
0.2 0 0 0 100 100
0
9 9
八面河水质标准。 ≤2 ≤8 0
注：1﹤n ﹤ 10
分层注水工艺技术 一、 注水工艺
油区注入水水质标准及实际水质检测结果
控制性指标 注 水 站 检测时间 悬浮物 粒径中 含油 含量 值 量 mg/l μ m mg/l SRB 个/ml FB 个/ml TGB 个/ml 平均腐 平均结 蚀率 垢率 mm/a mm/a 辅助性指标 侵蚀性 溶解氧 硫化物 总铁含 CO2 mg/l mg/l 量mg/l mg/l
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
平均腐蚀率是所有水质控制性指标中唯一一项对设 备和井下管柱的腐蚀情况进行直接控制的指标。因为 它与很多指标有关，所以也就受到众多因素的影响； 同时它不仅关系到设备的腐蚀，而且与地层伤害也有 密切的关系。
－－平均腐蚀率
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
悬浮物固体
有机物（胶质沥青质类和石蜡等重质油类）
粒径1×10-3～1μm
胶 体
主要由泥砂、腐蚀产物和微细有机物构成
一、注水工艺
1.油田污水的处理
1）污水原水中的主要杂质
分散油及浮油
污水原水中一般有2000～5000mg/L的原油， 其中90%左右为 10～100μ m的分散油，10%为>100μ m 的浮油。
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
腐生菌（TGB）
腐生菌（TGB）是一种好氧型异养细菌，呈球状、杆状或弧状， 大多数呈杆状。在一定条件下，它可以从有机物中得到能量，产 生粘性物质，与某些代谢产物粘性积累沉淀后，可堵塞注水设备 及地层。其反应机理为： 有机物 + O2 → CO2 + H2O（彻底氧化） 有机物 + O2 → 小分子有机物 + CO2 + H2O（不彻底氧化） TGB所产生粘性细菌结膜不仅附着力强，而且也是一种良好的 胶结剂，可以把各种粒径的杂质或某些代谢产物胶结在一起，造 成生物垢，累积沉淀可引起管道的堵塞；同时粘液附着在设备内 壁上产生氧浓差电池，引起钢材点腐蚀；若进入地层则引起渗滤 端面的堵塞，而由此引起的堵塞很难用其它方法解除。
有害反应，不产生沉淀；
(2)具有良好的洗油能力；
(3)注得进采得出，不堵塞地层；
(4)对注水设备和管线腐蚀性小。
一、注水工艺
2）水质标准
悬浮固体含量、粒径中值、含油量、
注 垢率、总矿化度 水对注入水的质量要求也有高低，在实际工作中 水很难制定出一个适合于各个油田具体情况的、 质统一的水质标准。 PH值、溶解氧含量、硫化物含量、 辅助性指标 二氧化碳含量 、含铁量 指 标
PH值
C3级标准
≤15 ≤4.5 ≤25 ＜25
＜104 ＜104 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2
＜200
＜3 5
联 2007.1 7.37 4.28 3.6 2.5 2.5 0 0.2577 0.043 6.8 0.02 0 合 站 低渗透油藏 ≤10 ≤3 ≤15 ＜10 ＜103 ＜103 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2 ＜200 2007.1 0.03 1.6 0.866 1.2 15 95 4.5 0.0114 0.275 6.9 0 77.1 面 B3级标准 ≤15 138 2007.1 12.29 南 B3级标准 ≤10 块 2007.1 46 站 角 B3级标准 ≤8 四 2007.1 11 站 广 A3级标准 ≤3 六 2007.1 24 站 面 A3级标准 ≤3 120 2007.1 3.67 站 综合达标率% 71.42 综合符合率% 76.3
粒径1×10-3～10μm
乳化油
原水中有10%左右的乳化油
无机盐类（基本上以阴离子或阳离子的形式存在，粒径 <1×10-3 μ m，如Ca2+ 、Mg2+ 、 K+ 、 Fe2+ 、 CL- 、 HCO3- 等等； 溶解物质 还包括环烷酸类等有机溶解物） 溶解气（溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等，粒径 3×10-4～5×10-4μ m）
3.当悬浮物粒径是孔隙喉道的1/3—1/7（桥塞理论提出的结论） 时，颗粒可在孔隙喉道内产生桥堵，这种堵塞是深层伤害，也是 不易解除和不可逆的。
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
硫酸盐还原菌（SRB）
硫酸盐还原菌（SRB）是在厌氧状态下利用硫酸盐中的氧进行 SRB的生长活动范围较宽，一般PH值在5.5-9.0之间都可生长； 氧化作用而得到能量的细菌群。 生长的温度范围较大，分中温型（20-50℃）和高温型（60SRB在一定条件下能够将硫酸根离子还原成二价硫离子，进而形成副产物 硫化氢，对金属有很大的腐蚀作用，且腐蚀反应中产生黑色的FeS沉淀， 90℃），并可在30MPa条件下存活；在淡水和咸水中它都能 导致水质明显恶化，变黑变臭。其反应机理为： 生长，常附着在物体上以菌落方式生长（比如管线、储罐、 水的电离 8H2O → 8OH- + 8H+ 过滤器滤料，系统的死角及水流停滞区域或垢下等），而在 阳极反应 Fe → Fe2+ + 2e 流动的水中含量不多，水中一旦发现一个或几个SRB菌落，那 么在该当系统的管壁上就已生长了大量的SRB菌落。 阴极反应 8H+ + 8e → 8H
水的结垢不仅与PH值、温度、CO2及压力有关， 而且与水中的离子成分和含量有关。随温度升高、 CO2 分压减少、 PH值增加所生成碳酸钙垢的趋势增
加；八面河油区因注入水和地层水有不配伍的现象，
又分别富含钡、锶离子和硫酸根离子，因而除产生 碳酸盐垢外，还生成难以去除的钡锶垢。
－－平均结垢率
一、注水工艺
SRB、FB、TGB、平均腐蚀率、平均结 由于各油田不同油层的岩性、物性有差异， 控制性指标
一、注水工艺
SY/T5329-94碎屑岩油藏注水水质指标
注入层平均空气渗透率， μ m2
标准分级 悬浮固体含量， mg/L 悬浮物颗粒直径中 值，μm2 含油量，mg/L A1 ≤1.0 ≤1.0 ≤5.0
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
溶解在水中的分子态氧称为溶解氧，天然水的溶解氧含量取决于水体与大气 中氧的平衡，在油田产出水中本来不含氧，但在后来的处理过程中，因为与 空气接触而含氧。
氧具有较大的电负性和较高的电极位，故具有较强的阴极去极化能力，从 氧气在水中的溶解度是压力、温度和氯化物含量的函数，氧气在盐水中的溶 腐蚀反应的角度看，氧是三种溶解气（氧、硫化氢、二氧化碳）中最有害 解度小于在淡水中的溶解度。碳钢在有溶解氧的淡水中是一种均匀腐蚀，而 的一种，即使在浓度很低的情况下也能引起严重的腐蚀。氧对钢材的腐蚀 在含盐量较高的水中则发生局部腐蚀。 是一个电化学过程： 阳极反应
注 水 工 艺 、注水井的管理
及指标计算方法
XXX采油厂工艺所
概
述
注水作为油藏稳压、增产的重要方法之一，在国内 外得到了广泛的应用。 四十多年来，国内外各油田结合自身实际，对注水 工艺技术进行了卓有成效的研究，逐步形成了由科研、
设计、施工、生产管理等各个环节互相支持，互相依托
的，能够适应油田开发需要的完整的注水工艺体系，为 油田的长期稳产和高产奠定了良好的基础。
一、注水工艺
2）水质标准
注入水的质量，不但直接影响到注水压力的高低，注 入水量的多少，注水设备的腐蚀程度，注水井的洗井周期 和修井工作，而且还影响到水驱油效率。因此，提高注入 水的质量，是降低消耗，节省生产费用，增加经济效益的
重要途径之一
一、注水工艺
2）水质标准
注入水的水质要求：
(1)具有化学稳定性，不与地层水中离子发生
3）各项水质指标对注水的影响
总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但 易结垢，更易引起腐蚀。应按照SY/T 53582002储层敏感性评价实验方法，开展水敏试验， 确定各注水油田区块的临界矿化度值，以保证
油层注水后不产生水化膨胀。
－－临界矿化度
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
PH值的高低关系到水处理系统腐蚀结垢的 情况，同时影响到处理剂的使用效果。PH值 偏低，酸性加强，使系统腐蚀加剧；PH值偏 高，碱性加强，使系统结垢严重。 ——PH值
3.71 1.7 ≤2 ≤8 3.03 0.75 2.5 28.6 100 28.6 86.1 100 79.53
3.78 3.79
450 4.5 2.5 100 100
250 2.5 0 100 100
6.9 6.7 6.7 100 100
0 0 0 100 100
74.4 ＜200
＜450 ＜450 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2 0.0467 0.008 0.1274 0.035 85.71 83.33 99.91 95.64 ＜10 2 ＜10 2 ＜0.076 ＜0.5 6.5-7.5 ＜0.05 ＜2
〈0.10
A2 ≤2.0 ≤1.5 ≤6.0 A3 ≤3.0 ≤2.0 ≤8.0 B1 ≤3.0 ≤2.0 ≤8.0
0.1~0.6
B2 ≤4.0 ≤2.5 ≤10.0 B3 ≤5.0 ≤3.0 ≤10.0 C1 ≤5.0 ≤3.0 ≤15.0
〉0.6
C2 ≤7.0 ≤3.5 ≤20.0 C3 ≤10.0 ≤4.0 ≤30.0
＜1 10
Hale Waihona Puke ＜200 ＜0.5 100 100 2 28.57 86.16
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
悬浮物粒径中值
无论岩心渗透率高低，悬浮物引起地层堵塞的程度与颗粒粒 径和岩心孔喉直径的比值大小有重要关系。颗粒直径与油层孔喉 直径相差越大，则越不易堵塞油层，反之则越容易堵塞地层。
1.当悬浮物粒径≥ 1/3孔喉时，可在岩心端面或井筒表面形成 滤饼，而造成岩心渗透率的降低，这种伤害通常是表层或者是近 井地带的，通过洗井一般可以得到解除； 2.当悬浮物粒径≤ 1/7孔喉时，颗粒可以顺利通过孔隙喉道， 而不会造成储层的伤害；
硫酸盐还原菌阴极去极化
腐蚀产物 付产物 总反应式
SO42- + 8H → S2- + 4H2O
Fe2+ + S2- → FeS 3Fe2+ + 6OH- → 3Fe（OH）2 2H+ + S2- → H2S 4Fe + SO42- + 4 H2O → FeS + Fe（OH）2 + 2OH-
一、注水工艺
3）各项水质指标对注水的影响
铁细菌（FB）
铁细菌（FB）是一种能从氧化二价铁中获得能量的好氧型自 养细菌，多呈现螺旋杆状、球状或杆状到椭圆形状。其反应机 理为： 总反应式 4Fe2+ + O2 + 6H2O → 4Fe（OH）3 + 4C02
FB形成的大量Fe（OH）3可在细菌膜鞘的内部或外部储存， 可造成注水设备及地层的堵塞；它们能分泌出大量的粘性物质， 并能形成浓差腐蚀电池，同时为硫酸盐还原菌提供局部厌氧区。 由于它所形成的膜鞘或菌胶团即使加盐酸也不能完全溶解，因 此必须严格有效地控制其生长和繁殖。
水 〈0.076 质 平均腐蚀率，mm/a 指 A1、B1、C1级：试片各面都无点腐蚀；A2、B2、C2级：试片有轻微点蚀；A3、 标 点腐蚀 B3、C3级：试片有明显点蚀 SRB菌，个/mL 铁细菌，个/ mL 腐生菌，个/ mL 0 〈10 nx102 nx102 〈25 0 〈10 nx103 nx103 〈25 0 〈10 nx104 nx104 〈25