油田注水水质及处理技术分析

控制指标
＞10 ≤1.5 ≤102 ≤102 ≤0.5 ≤0
渗透率（md） 悬浮物（mg/L） SRB（个/ml）
TGB（个/ml）
溶解氧（mg/L） 二价硫（mg/L） 含油（mg/L） 总铁（mg/L） 地层水配伍性 地层岩石敏感性 水质处理剂 注水工艺
≤0
≤0.1 不产生结垢沉淀
≤0
≤0.2 不产生结垢沉淀
滤技术。
◎系统内周期段塞式投加杀菌剂，控制细菌孳
生；连续投加防垢剂，减缓地层结垢问题。 腐等技术。
◎管线砂浆衬里、环氧树脂内涂、涂料油管防
一整套改善水质技术的应用，起到了缓蚀、 稳注的作用。
高架罐
溢流
密闭 注水罐 注水井
水源井1 恒比加药罐 配 水 间 水源井2 PEC过滤器 注水泵
注水井
油田注水简易工艺流程图
Ⅳ、油田注水中的油层保护
油田注水过程中，由于外来水进 入油层，必然要与油层的原油、天然 气、地层水和岩石接触，发生各种物 理、化学反应，对地层造成伤害。 保护油层是注水采油工程中的至 关重要的环节。
一、保护油层基本概念
1、油层伤害： 在钻井、完井、井下作业及注水采 油等油田勘探开发过程中，造成地层渗 透率下降的现象。 2、油层保护： 对油层伤害原因进行分析、评价， 寻求技术上、经济上可行的防治措施， 使地层在生产过程中不受污染。
增加过滤器
污油池
排污水及反冲洗水
油田污水处理流程图
二、油田水处理剂
处理剂选择原则：
▲ 有优良的使用性能和效果,投加方便, 价格适宜 ▲ 与地层岩石与地层流体相容，不产 生乳化及结垢 ▲ 使用多种处理剂，保证其之间相容， 避免发生化学反应，产生新的化学沉淀 或互相作用抵消
杀菌剂
常用的有两大类，即氧化型和非氧化型。氧化型杀菌 剂中应用最广泛的是氯及其制品，如NaOCl、Ca(OCl)2 ClO2和氯胺等，臭氧和溴化物的应用也值得重视。但由于 腐蚀问题并不适用于油田水系统。另一类为非氧化型杀菌 剂，使用较普遍的有季铵盐，如十二烷基二甲基苄基氯化 铵（1227）及二硫氰基甲烷、戊二醛、异噻唑啉酮等。国 外开发使用新的非氧化性杀菌剂，如硫化氨基甲酸酯。 油田先后研究和应用了1227、SQ—8、WC—85等多种杀 菌剂，交替使用，高效低毒，解决了抗药性问题，并且无 腐蚀、可以稳定粘土，提高了注水量。杀菌剂已在各油田 推广使用。
其他处理剂
粘土稳定剂：抑制粘土膨胀、粘土颗粒 运移，常用的有无机钾盐、铵盐，阳离子聚 合物。具季氮原子的有机阳离子聚合物、高 分子量水解聚丙烯酰胺等。 除氧剂：除氧剂都是还原剂，如亚硫酸 盐、水合肼、联胺、异抗坏血酸等。 有时，为了稳定注水量、提高驱油效率， 在注入水中投加表面活性剂，以降低水的表 面张力，改变油水流动状态。
流速引起油层中微粒运 移及喉道的堵塞，使渗 透率下降 淡水注入地层后，渗透 率下降现象
水 敏
盐 敏
高矿化水引起地层粘土 收缩、脱落；低矿化水 引起水敏 高pH水造成油层粘土矿 物、硅质胶结物破坏； 引起氢氧化物沉淀。 酸液进入油层，与某些 矿物反应，引起渗透率 下降的现象。
防垢剂
我国在引进、开发和应用的水处理防垢剂主 要有两类，一类是有机膦酸盐（酯），如 HEDP(羟基亚乙基二膦酸盐)、EDTMP(乙二胺四亚 甲基膦酸盐)以及ATMP(氨基三亚甲基膦酸盐)等。 另一类是聚羧酸及衍生物，如PAA(聚丙烯酸)、 HPMA(聚马来酸酐)等水溶性聚合物。在水溶性聚 合物或共聚物中，还有含磷聚合物。 一般用量5—10ppm时的防垢率达90%，配伍性 好、缓蚀、不损害地层，有效地解决了垢的防治 及低渗透油层注入不相容水的问题。
二、影响水质的主要问题
1、腐蚀：溶解氧、H2S、CO2、SRB、pH、含盐量。 无氧条件 pH 2 ↗4 6.5 ↗ 8.5 有氧条件 溶解氧mg/L 0 ↗4.8 0.08 腐蚀率 mm/a 0.247↘0.021 0.018→0.016 腐蚀率 mm/a 0.071 ↗0.759 0.085
2.0
浓度，mg/L
粒径，μm
含油量，mg/L
溶解氧，mg/L 矿化度 （ mg/L） 腐蚀率，mm/a 总铁， mg/L 二氧化碳，mg/L SRB，个/ml TGB，个/ml 二价硫，mg/L 膜滤系数 ＜5000 ＞5000
≤5.0
≤0.5 ≤0.05 ≤0.076 ≤0.5 ＜10 ＜102 ＜102 ＜103 ＜10.0 ＞20 ＞15
破乳、净化及絮凝剂
絮凝剂能使水中表面带负电的悬浮物形成 絮凝物聚集下沉。 作用：① 中和固体悬浮物表面的负电性
② 使失去电性的固体悬浮物迅速聚
结下沉。 常用的有混凝剂，如羟基铝、羟基铁等无 机阳离子型聚合物；助凝剂有聚丙烯酰胺、 聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙 基纤维素等有机阳离子型聚合物。
（2004年）
一、标准制订依据
制定注水水质标准主要依据油藏地质条 件和孔隙结构特征、水源地水质情况、油 田水处理设施及工艺水平。
● 合乎水质标准的水能注进地层，注水量 稳定，水对设备、管线腐蚀轻。
● 采用先进的水处理工艺，处理后能达到 制定的水质标准，经济效果好 。 ● 因地制宜，易于操作，对地层损害小。
≤10.0
＜104
＞10
与地层流体配伍性
配伍
油田污水回注推荐指标
项 目
渗透率（md） 悬浮物（mg/L） ≤1 ≤2
控
制
指
标
10—100 ≤10 100— 200 ≤15 ＞200 ≤25
控制指标
1.0—10 ≤5
粒径（um)
含油（mg/L） 腐蚀率（mm/a） SRB（个/ml） TGB（个/ml） 辅助指标 总铁（mg/L pH 溶解氧（mg/L） 二价硫（mg/L） CO2（mg/L）
防膨、防垢复合解堵剂对岩芯渗透率影响
渗透率 ×10 μ m
10.0
-3
5.0
0.0 0 5 10 15 20
驱替倍数 PV
24.1×10-3μ m2 22.6×10-3μ m2 5.38×10-3μ m2 5.45×10-3μ m2
© ¨10 -3 ¦ È £ ÷¶ Á Ì m 2 /mPa.s£
油田注水标准工艺流程图
水 源
原水罐
净水罐
精细过滤器
喂 水 泵 加药泵
配药间
注 水 井
配水间
注水泵房
油田注水工艺流程图
精滤器 配水间 高压阀组间 注水泵 喂水泵
搅拌 罐
加药泵
空压机
空气净化器
储气罐
加 压 泵
污水池 加药泵 药液箱
粗滤器
增 压 泵
脱 氧 塔
塔 底 泵
1#原水罐
2#原水罐
3#净化罐
回水泵
缓蚀剂
无机盐类是相当重要的一类缓蚀剂品种。 目前采用的铬系、磷系、锌系、硅系、钼系、 钨系和全有机配方，系分别指在配方中采用 了铬酸盐、磷酸盐、硫酸锌、硅酸盐、钼酸 盐、钨酸盐和有机膦酸盐。
在全有机配方中常以有机膦酸盐作缓蚀剂。 芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂，国内 常用的是苯并三氮唑和巯基苯并三唑。
确定临界流速；为 其它敏感试验提供 参数；确定合理注 采速度。 水敏条件；损害程 度；为设计注水提 供依据。 同上
原理及方法
以不同的注入速度向岩心 注水，确定不同速度时的 K值，从v— k曲线确定临 界流速。 注地层水测k f（k1 ） 注地 层水+淡水 注淡水测kw （k2）,按评价标准判断水 敏新性 注不同矿化水，做矿化 度—k曲线，以地层水及 不同矿化水的k评价 注入不同pH水，做pH—k 曲线，同上评价 注地层水测k1 （正向）， 反向注酸液；正向注地层 水测k2 ，同上评价
0.142
◇ 溶解氧与腐蚀速率呈正线性关系，水 中溶解氧含量增加，腐蚀率急剧上升。 ◇ H2S、CO2引起水的pH下降，产生酸性 腐蚀，程度低于溶解氧。 ◇ SRB在密闭无氧的还原条件下会大量 孳生繁殖，引起水质恶化，产生腐蚀。 ◇ 水中含盐量在无氧时对腐蚀率影响不 大，有氧时有一定的影响。
2、堵塞：悬浮物、铁、腐生菌、含油
□ 悬浮物对岩芯的堵塞与其浓度密切 相关。
□ 颗粒直径是孔隙直径的1/3—1/7时 影响最大，一般来说，粒径小的颗粒 容易进入孔道内部，堵塞作用大。
□ Fe3+、含油、腐生菌含量越大，堵 塞作用越大。
3、结垢：水中成垢离子、其它理化条件
☆ 成垢阳、阴离子含量高的两种水混合，生成的 垢沉积体或在孔隙喉道表面附着生长，或悬浮于 地层流体中，堵塞孔隙喉道，导致油层渗流能力 下降。
真空泵
回水箱
污水Baidu Nhomakorabea统
采用井口加药、管道破乳、大罐溢流 沉降的脱水工艺和绝氧、杀菌、净化、 过滤等工艺流程。处理后的污水可以回 注地层。 处理后的污水达到了注水水质标准， 回注地层。同时引进精细过滤及膜技术， 使水质进一步改善，水质处理技术得到 进一步的提高。
油田污水处理流程图（二级二段式）
净化油外输 油井来液 加热炉 沉降罐 除油罐 污 油 污水 过滤器
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 5 ¢È × ëÌ å» ý£ ¨PV £ ©
水处理剂对岩心渗透率影响
¢Ë × ®
¢ 1000mg/L Ì × í¼ Ó¼ Á
k=0.53 ¡ Á 10 -3 ¦ Ì m2 10 15
三、水质快速测试技术
为了取全取准水质资料，有的项目 必须在油田现场进行测试。 油田常用的有硫酸盐还原菌、腐生 菌测试瓶，注入水中溶解氧、铁、二价 硫测试管等五种测试仪器。 这些仪器用于油田水现场测试，操 作简便，准确可靠，性能达到国外同类 产品水平，已在全国各油田推广，形成 了国内水质监测的系列产品。
☆ 注入水与地层、地层水在地层的温度、压力 等条件下混合，不应产生结垢及沉淀，不损害地 层。
☆ 水中添加化学处理剂，亦不产生上述问题。 本节内容另做专题讲述。
三、油田注水控制水质指标
项 目 控制指标
＜1.0 ≤1.0 ≤101 ≤101 ≤0.4 ≤0
控制指标
＜10 ≤1.0 ≤102 ≤102 ≤0.5 ≤0
3、主要研究内容：
● 油气层特性
● 进井工作液的评价 ● 伤害机理及因素 ● 伤害程度评价 ● 防护措施及效果
4、油层保护研究的技术路线
研究对象： 水—油—气—岩石的多相体系
油层地质因素 ▲孔隙结构特征，如物性、敏感性、润湿
性等 ▲矿物特征，如粘土组分、类型、含量
▲地层流体特征
外来液体因素 ▲水的组分 ▲淡水引起粘土膨胀、运移 ▲不相容水引起结垢堵塞 ▲水— 油的乳化 ▲水—岩反应，溶解、氧化、有机反应
≤0
≤0.4 不产生结垢沉淀
不产生水敏
不产生水敏
不产生水敏
无腐蚀、不堵塞地层 无腐蚀、不堵塞地层 无腐蚀、不堵塞地层 密闭注水 密闭注水 密闭注水
注入水水质行业标准（SY5329—2000）
地层渗透率,μm2 指
悬浮固体
标
＜0.1
≤1.0 ≤2.0
0.1—0.6
≤3.0 ≤3.0
＞0.6
≤5.0 ≤5.0
二、油层伤害的室内评价
1、目的及意义
利用室内试验仪器及手段测定外来工作液对岩 心渗透率的影响。 目的： ᘭ 伤害因素及机理分析 ᘭ 伤害程度 ᘭ 工作液性能评价 ᘭ 工作液中添加剂的评价 ᘭ 指导保护措施的正确设计与实施 内容： ᘭ 油层敏感性评价 ᘭ 工作液对油层伤害评价
2、油层敏感性评价
类 别 速 敏 概 念 评价目的
油田注水水质及处理技术
油田注水水质及处理技术
Ⅰ、我国油田注水概况 Ⅱ、油田注水水质标准 Ⅲ、油田水处理技术
Ⅳ、油田注水中的油层保护
Ⅰ、我国油田注水概况
油田注水，是提高驱油效率、保持油 层产量、稳定油井生产能力的重要措施。 随着油田注水开采的日益发展，建立 完善的水质标准和配套的快速测试方法、 使用经济有效的化学处理剂、改善水质， 提高水处理工艺技术尤为重要。 另外,在油田水处理过程中，正确选择 和应用水处理技术和工艺也是稳定注水、 保护油层的一项重要工作。
全国油田年产量及注水量
单 位 原油总 井 数 109963 开井 数 80514 年产量 （万吨) 10446 注水总 开井数 井数 36152 28497 年注水量 （万方） 68421 年污水量 （万方） 57050 18700
中石油
中石化
3861
23166
中海油
2800
累
计
17107
75750
≤5
≤10
≤5
≤10
≤5
≤15 ≤0.076 ≤101 ≤102 ≤0.5 6 — 9 ≤0.05 ≤2 ≤1
≤10
≤20
≤10
≤30
清水系统
◎采用柴油密封、胶膜隔氧的密闭注水工艺。 ◎对水中氧含量高的区块采用化学除氧，高含
成垢阳离子区采用机械真空脱氧工艺。
◎应用纤维球粗滤、PEC烧结管精滤的精细过