紅山嘴油田水質改善技術研究與應用

周志華 李家寧 牛婧 李咸勇

中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆克拉瑪依 834000

紅山嘴油田水質改善技術研究與應用

周志華 李家寧 牛婧 李咸勇

中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆克拉瑪依 834000

紅山嘴注入水高含量的Ca2+、Mg2+導致聚合物成膠困難，通過開展了成垢離子的治理、凈水與水質改善技術研究，合成了新型多功能注水水質改善劑和納濾水體凈化方法，現場應用試驗取得了較好的效果。

自2004年以來紅山嘴注入水水質發生巨大變化，注入水礦化度由11525mg/L上升為33715mg/L，其中鈣、鎂離子含量由480mg/L上升為3000mg/L。Ca2+等高價離子使聚合物成膠困難、膠體穩定性差，甚至不成膠，嚴重影響井組整體調驅的效果。

1 注水問題研究

對現場采集的水源井和對應油井的油水樣品的離子進行了化學分析，尤其是對比較重要Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、K+離子含量進行了化學與ICP雙重分析，分析確定了水樣的成垢離子含量及水型特點。從配水站至注水井口時，水質均嚴重發黑，黑色懸浮物、單井井口細菌含量更高，SRB大都超過5000個/ml。

注入水與地層水不配伍、存在腐蝕、結垢問題，影響調驅效果；高含鈣、鐵、鹽、細菌的注入水對聚合物成膠的影響較大；鐵等高價離子、SRB代謝產生的H2S是影響聚合物成膠的主要原因。

2 凈水技術研究

水體凈化，包括含油、懸浮物、細菌等水質問題和軟化、脫鹽等離子去除問題，其中，軟化和脫鹽是我們研究的重點。

2.1 化學軟化法

工業上經典水質處理方法是藥劑軟化法，如加入石灰、磷酸鈉等。加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氫鈣和碳酸氫鎂生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，對永久硬度大的硬水，可再加適量純堿。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。

Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2→ 2CaCO3↓＋2H2O

Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2→ Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O

CaSO4＋Na2CO3→ CaCO3↓＋Na2SO4

紅山嘴油田硫酸鹽還原菌的防治，首先是要徹底清管，這可以消除菌源，其次是從源頭比如紅聯站加藥殺菌，細菌就不可能惡性繁殖，后端水體就干凈了。

2.2 納濾凈水技術研究

納濾（NF）膜是孔徑為1-10 nm 的膜，其孔徑介于反滲透（RO）與UF膜之間NF膜主要去除直徑為1個納米 ( nm ) 左右的溶質粒子，截留分子量為100～1000。處理油田水時，可以保留部分的K+、Na+、Cl-等一價離子，濾除二價離子。

進行了超濾、納濾、反滲透實驗，實驗表明，納濾(NF)和反滲透(RO)處理紅山嘴油田注入水具有明顯技術優勢，特別是高礦化度清水的軟化、脫鹽，納濾后注入水與地層水配伍性良好，結垢不到原先的1/10。

3 水質改善技術研究

3.1 水質改善劑的合成

篩選了目前20余種工業化的緩蝕阻垢劑藥劑，從中篩選具有緩蝕、阻垢、驅油活性多種功能的藥劑，開發了新型抗溫抗鹽聚合物驅油體系。

合成了不同分子量的AMPS改性低分子聚合物樣品12個，對合成產品的螯合性能進行了對比評價，螯合鈣鎂能力最高可達90%。

合成的水質改善劑通過對高鈣鎂影響聚合物成膠的掩蔽能力對比測試，水質改善劑對紅山嘴水體表面張力的改善對比測試，水質改善劑對紅山嘴水體驅油能力的改善對比測試，均取得了滿意的效果。復合制備的多功能水質改善劑防垢（即螯合鈣鎂離子）率達85.6%以上。

3.2 活性水驅技術應用

表面活性劑是指在溶劑中加入很少量即能顯著降低溶劑表面張力，改變體系界面狀態的物質，在石油開采方面應用廣泛。

表1 表面張力數據

通過水質改善劑驅油巖心試驗，250ppm活性劑驅油驅油效率可達到3.9%～4.3%。

4 現場應用

4.1 添加水質改善劑

在紅聯站添加水質改善劑，加藥濃度按照濃縮液在250-500PPm左右，自注水泵到油層水體全線受益，使水體不再結垢而傷害油層、影響聚合物成膠的現狀也大大減輕；同時水質改善劑又是活性水驅化學劑，有一定的驅油作用，是一種多效化學劑。

4.2 使用納濾裝置

部分井組使用納濾裝置，納濾保證了配聚不受Ca2＋、Mg2＋等高價離子影響，所配制聚合物的黏度、交聯后凝膠的強度和穩定性均得到改善。

管線全線清理、源頭使用大劑量殺菌劑殺菌、生物抑制等多項措施聯合應用，SRB 得到有效控制，達到了調驅配聚的基本要求。包含納濾裝置和水質改善劑的改善注水效果技術是深部調驅技術的配套和補充，這一技術的應用將使深部調驅的效果更有保證。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.005

周志華（1959-），女、新疆克拉瑪依人，工程師，石油地質。

配伍性；聚合物；礦化度；納濾