油田注入水脫硫酸根防鋇鍶垢現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

孟令浩，馮松林，鄭 偉，王 磊，鄭艷芬，陳 立

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

胡尖山油田注入水（洛河層水）的硫酸根含量高，部分區(qū)塊存在嚴(yán)重的硫酸鋇鍶垢問題，通過在注水站安裝納濾脫硫酸根水處理裝置，采用納濾膜有選擇性的脫除SO42-，降低成垢離子含量，達(dá)到了減少注水地層的硫酸根結(jié)垢，降低注水壓力，提高注入水的驅(qū)替效率，最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)原油生產(chǎn)穩(wěn)定，提高油田采收率。

1 脫硫酸根水處理技術(shù)原理及工藝流程

脫硫酸根納濾膜水處理系統(tǒng)一般由預(yù)處理部分、膜處理部分和后處理部分組成。經(jīng)預(yù)處理后的水進(jìn)入高壓泵增壓后送至納濾系統(tǒng)作脫鹽處理。納濾處理后的水進(jìn)入過濾水罐，有選擇性的脫去硫酸根等大分子量高的離子，納濾裝置采用自動(dòng)操作方式。

多介質(zhì)過濾器為壓力式過濾器，通過石英砂和無煙煤的截留作用，去除水中的懸浮物和膠體，而且水中的有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等隨著水的濁度的降低也可以部分地被去除。

主要特點(diǎn)：過濾精度高，水中懸浮物的去除率可接近100%。天然水經(jīng)處理后，濁度由20 NTU降低小于1 NTU。

軟化器交換是鈉離子交換劑和水溶液中的鈣、鎂離子之間發(fā)生等物質(zhì)量規(guī)則的可逆性交換，使得水質(zhì)改善，而離子交換劑的結(jié)構(gòu)不發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化的水處理方式。

精密過濾器是進(jìn)反滲透膜的最后一道過濾系統(tǒng)，過濾精度為5 μm。

納濾系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：納濾（NF）膜是在壓力驅(qū)動(dòng)下，允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性的半透膜。納濾是最精密的膜法液體分離技術(shù)，它能有選擇性的截流價(jià)位高、半徑大的離子，但允許水和低價(jià)位、低半徑的離子鹽透過。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果

2.1 地質(zhì)概況

試驗(yàn)區(qū)胡尖山油田胡149-胡164區(qū)塊，主力油層長(zhǎng)4+5，油藏埋深2 120 m，平均油層厚度10.9 m，空隙度 11.0%，滲透率 1.06×10-3μm2，原始地層壓力15.8 MPa，飽和壓力7.7 MPa，屬巖性油藏，原始驅(qū)動(dòng)類型為彈性邊底水驅(qū)，有長(zhǎng)4+5注水井5口，影響采油井15口井。地層水礦化度89.8 g/L，水型為CaCl2型，地層屬弱水敏、弱速敏、無酸敏、弱鹽敏。

注入水供水由供水站集中供應(yīng)，由5口水源井供應(yīng)，水源層為白堊系洛河宜君組，埋藏深度在500～1 000 m，單井產(chǎn)水300 m3/d，總礦化度高（最高達(dá)5 g/L）。

2.2 水質(zhì)概況

2.2.1 注入水離子分析 胡149-164區(qū)塊注入水為洛河宜君組水，對(duì)其中3口水源井進(jìn)行分析，注入水中富含結(jié)垢陰離子硫酸根（見表1）。

2.2.2 地層水水質(zhì)分析 取該區(qū)塊長(zhǎng)4+5層位的安156-36井，進(jìn)行地層水分析，地層水中鋇離子異常高（見表1）。

表1 注入水水質(zhì)分析表 單位：mg/L

表2 安156-36井地層水質(zhì)分析表 單位：mg/L

表3 胡尖山油田長(zhǎng)4+5地層水與注入水化學(xué)成分對(duì)比 單位：mg/L

表4 胡尖山油田洛河和長(zhǎng)4+5地層水配伍性試驗(yàn)結(jié)果（50℃）單位：mg/L

2.2.3 注入水與地層水配伍性試驗(yàn) 水源井H154S1的洛河層水與安156-36井的長(zhǎng)4+5地層水進(jìn)行水質(zhì)離子對(duì)比分析，有嚴(yán)重結(jié)硫酸鋇、輕微結(jié)碳酸鈣垢的趨勢(shì)。進(jìn)行不同配比結(jié)垢試驗(yàn)，由試驗(yàn)結(jié)果可以看出：存在嚴(yán)重的硫酸鋇（鍶）結(jié)垢（見表3、表4）。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果

在盆二增壓注水站建成一套日處理量300 m3脫硫酸根先導(dǎo)性試驗(yàn)裝置，2009年4月投運(yùn)至今已平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)4年，效果良好。現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)取樣分析表明，脫硫酸根脫除率較穩(wěn)定，平均脫除率在85%以上，各項(xiàng)工藝參數(shù)性能可靠。

納濾水注水井生產(chǎn)情況：現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)跟蹤效果表明，5口納濾水注水井壓力平穩(wěn)，其中所測(cè)的2口納濾水井吸水剖面平均增加0.95 m，試驗(yàn)區(qū)對(duì)應(yīng)的15口采油井產(chǎn)量保持平穩(wěn)。納濾水注水井平均壓力保持平穩(wěn)并有所降低（6.68 MPa下降到5.36 MPa），效果較好。

對(duì)應(yīng)油井生產(chǎn)情況：15口采油井整體產(chǎn)液量穩(wěn)中有增，2008年10月-2009年4月試驗(yàn)前平均日產(chǎn)液77.42 m3，日產(chǎn)油51.76 t，含水20%。2009年4月-2010年6月試驗(yàn)后日產(chǎn)液為78.33 m3，日產(chǎn)油53.39 t，含水16.83%，日產(chǎn)液增加0.91 m3，日產(chǎn)油增加1.63 t，含水率降低3.17%。單井日均增油0.11 t，目前試驗(yàn)區(qū)塊整體動(dòng)態(tài)比較平穩(wěn)。

15口非試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)量處于下降趨勢(shì)，2008年10月-2010年7月產(chǎn)油量月遞減速度為1.41 t，含水率上升5.0%。平均單井日產(chǎn)油降低0.094 t。

4 經(jīng)濟(jì)分析評(píng)估

以該區(qū)塊為例，按照結(jié)垢造成原油產(chǎn)量降低0.5%計(jì)算，（扣除自然遞減因素造成的原油產(chǎn)量下降），該區(qū)塊每月產(chǎn)量就要減少125 t（月產(chǎn)25 000 t），按國(guó)際油價(jià)1桶84美元計(jì)算，1噸折合約7.3桶，一年由于結(jié)垢降產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失為：125×7.3×84×6.8×12=625.5 萬元。同時(shí)，所有注水井注入納濾水后，可以有效地防止油層結(jié)硫酸鋇鍶垢造成堵塞，防止注水系統(tǒng)壓力升高，節(jié)能降耗；而且避免了大量的、難以解除的注水井解堵增注工作量和較大的費(fèi)用，平均每年可節(jié)約運(yùn)行及注水井解堵增注措施費(fèi)用200萬元左右，可產(chǎn)生綜合效益達(dá)825.5萬元左右。

5 結(jié)語

該工藝研究試驗(yàn)較成功，對(duì)高含量鋇鍶垢油田的防治具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。目前，部分油田主要開發(fā)層系面臨的結(jié)垢問題比較突出，因此，該工藝應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益較大。

［1］周延紅，朱建強(qiáng).膜法脫除硫酸根裝置運(yùn)行總結(jié)［J］.氯堿工業(yè)，2008，44（12）：9-11.

［2］P.F.Dymond.馬格納斯油田注水井表面活性劑增注措施［J］.國(guó)外油氣勘探與開發(fā)，1993，（1）：44-46.