元壩氣田污水回注現狀的分析和探討

華吳平 羅 勇 聶寶維 張偉艷 宋 玲（中國石化西南油氣分公司川東北采氣廠，四川 閬中 637400）

元壩氣田污水回注現狀的分析和探討

華吳平 羅 勇 聶寶維 張偉艷 宋 玲
（中國石化西南油氣分公司川東北采氣廠，四川 閬中 637400）

摘 要：目前元壩氣田處于開發早期階段，氣田污水是一種含油固體雜質、液體雜質、微生物、溶解氣體和溶解鹽多組分的復雜多相體系，對于元壩氣田而言，元壩氣田污水水質波動較大、組分更趨于復雜，回注過程中出現了地層吸水能力降低、回注井壓力升高快，注入難度大等一系列問題，本文主要從污水組成性質和地層吸水能力的評價分析，為元壩氣田合理污水處理提供理論基礎。

關鍵詞：氣田污水；水質；吸水能力

1 前言

元壩氣田污水處理系統建有YB29污水處理站和大坪污水處理站﹑一座回注站（回注1井）。單座污水處理站設計處理量為300m3/d，回注站設計回注量為200m3/d。自2014年12月10日投產以來，大坪污水處理站已累計處理檢修廢水4792.7m3﹑處理氣田水823方，YB29污水處理站處理返排酸液4827方。截止2015年4月11日，回注1井接收處理達標的檢修廢水及氣田水，累計回注6066方。

2 回注污水組成性質分析

元壩氣田污水水質分析方法參照行業標準SY/T5523-2006“油氣田水分析方法”進行，回注水化驗數據顯示污水具有弱堿性（平均值7.61）﹑pH值穩定﹑低礦化度的水質特點；污水中總鐵離子含量波動較大（最低0.32mg/L，最高7.10mg/L）；污水中懸浮固體含量（最低2mg/L，最高11mg/L），變化幅度較大；污水中硫化物含量穩定，平均含量為3.11mg/L。總體來說，除懸浮固體含量﹑含油量變化較大之外，組成性質比較穩定，其余離子組成變化均較小。

3 地層吸水能力分析

回注1井沙溪廟組注入層（2951.1m～3184.9m﹑3284.2m～3356.8m﹑2304m～2481m）試注吸水指數19.82m3/d/MPa，儲水體積為17萬方。吸水指數是注水井在單位注水壓差下的日注水量，回注1井從2014年12月5日開始注水，本文選擇每隔1個注水工作日的注水量之差與相對應的注水壓力之差之比計算吸水指數。J=（Q2-Q1）/（P2-P1），式中：J——吸水指數；Q1﹑Q2——兩點的注水量；P1﹑P2——Q1﹑Q2相對應的注水壓力，計算線性回歸曲線趨勢公式為：y= -0.2383x+3.24，R2=0.0286，截止2015年4 月10日，回注1井共回注污水6033.35方，僅占體積法計算儲水體積3.55%。

4 吸水能力下降原因探討

通過對回注污水水質組成性質的分析，可對回注1井地層吸水能力下降的原因進行探討，詳述如下：無機結構是該井吸水能力的主要傷害原因，其產生的主要原因有兩個：一是外來流體和地層流體的不配伍，二是隨著生產過程中外界條件的變化，地層水中原有的一些化學平衡會遭到破壞，平衡發生移動而產生無機沉淀，常見的無機垢有：碳酸鈣﹑硫酸鈣﹑硫酸鍶。其沉淀平衡方式如下：HCO3

-=H++CO32-；Ca2++CO3

2-=CaCO3↓；Ca2++HCO3-=CaCO3↓+CO2+H2O；Ca2++SO4

2-=CaSO4↓；Sr2++SO42-=SrSO4↓

這些沉淀可吸附在井筒底部或巖石表面成垢，縮小孔道，或隨液流運移在孔喉處堵塞流動通道，使地層吸水能力下降。污水回注組成性質分析表可知：元壩氣田回注污水主要成垢離子為HCO3-離子﹑總鐵﹑二價鐵離子（平均為3.11mg/L）﹑硫化物（平均含量為3.11mg/L）﹑含有腐生菌﹑鐵細菌等細菌，由此可推斷：（1）污水中含有一定的二價鐵，且含有溶解氧，二價鐵離子在溶解氧的氧化條件下形成三價鐵離子，化學反應公式為：4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓，污水中含有三價鐵離子，Fe3++OH-=Fe （OH）3↓，形成氫氧化鐵沉淀，堵塞回注井地層孔道；（2）根據各井站污水分析，大部分井站產出水含有高濃度的Ca2+離子，例如元壩1-1H井約為9314.87mg/L，元壩101-1H井為7975mg/L，且污水呈弱堿性，隨著pH值的升高中HCO3-離子離解成H+和CO32-，HCO3-=H++CO32-，CO32-濃度增加，Ca2++CO32-=CaCO3↓，促使CaCO3沉淀的生成，堵塞回注井地層孔道；（3）回注污水中的固體懸浮物含量較高（最低8mg/L，最高28mg/L），其進入地層可造成回注井的機械堵塞；（4）回注污水中的硫化物最高時達到5.12mg/L，其可以生成硫化物沉淀。

結論

（1）元壩氣田處理后污水各礦物離子含量較穩定，除含油量﹑懸浮固體含量有一定波動外，組成性質比較穩定，污水離子性質相對穩定。（2）回注1井地層吸水能力下降主要由污水中的二價鐵﹑三價鐵﹑鈣離子形成的氫氧化鐵﹑碳酸鈣化學沉淀；固體懸浮物的機械沉淀和硫化物沉淀造成的孔道堵塞所引起。（3）目前污水回注量僅占體積法計算儲水體積3.55%，線性回歸曲線趨勢公式為：y= -0.2383x+3.24，回注1井地層吸水能力下降趨勢不合理，下降速度過快，需合理污水回注制度﹑優化污水處理配方，降低地層吸水能力下降速度。

參考文獻

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中圖分類號：TE358

文獻標識碼：A