勝利油田注水井口水質達標技術

王田麗，李毅

中石化石油工程設計有限公司，山東東營257026

勝利油田注水井口水質達標技術

王田麗，李毅

中石化石油工程設計有限公司，山東東營257026

文章從油田采出水水質的不穩定性以及集輸過程中回注水發生的腐蝕、結垢、細菌滋生等方面，分析了影響回注水水質達標的因素，提出了水質達標綜合控制技術，包括污水處理工藝技術的選擇、藥劑投加方案優化、日常管理、水質監測等。該綜合控制技術在勝利油田孤東四號聯合站等站點進行了實施，實施后回注水水質達標率達到90%以上。

注水井；水質達標；綜合控制技術

0 引言

注水水質是實現油田高效開發的關鍵，對水驅油藏的開發效果有著重要的影響。以勝利油田為例，約有50%以上的回注水在輸送過程中存在二次污染，導致注水井口水質超標，進而造成地層污染堵塞，對低滲透油藏乳化堵塞尤為嚴重，解堵難度大。本文分析了注入水水質不穩定的特性，針對水質特性，提出了注入水水質穩定綜合控制技術，從污水處理工藝、處理藥劑、日常管理、水質監測等方面全面控制，達到提高注水井口水質達標率的目的。

1 水質不穩定特性分析

油田采出水是一個含有多種雜質、溶解氣體和溶解鹽類的復雜多相體系[1]，含有游離二氧化碳、硫化氫、鐵離子等水質不穩定因素；此外，由于集輸系統中存在腐蝕、結垢、細菌生長等問題，致使注入水水質極其不穩定。目前回注水系統普遍存在污水站外輸到注水井口的水質呈現出逐漸變差的現象，如表1所示。

表1 某污水站回注水沿程水質變化情況

通過對勝利油田不同油藏注入水水質不穩定主要影響因素的溯源分析研究，得出以下結論：硫化物、溶解氧、游離二氧化碳、細菌、碳酸氫根及鈣、鎂、鍶、鋇、亞鐵離子等對水質的影響最終表現為集輸系統腐蝕、結垢、細菌生長等問題；腐蝕、結垢、細菌生長等問題反過來會造成水中硫化物、細菌、碳酸氫根及亞鐵離子含量的變化。如此循環，會進一步加速污水的腐蝕、結垢、細菌生長等。水質不穩定因素及其相互作用（見圖1）導致注水井口懸浮物、細菌含量等水質指標超標。

圖1 水質不穩定因素及其相互作用示意

1.1 細菌對水質影響

油田采出水中細菌主要為SRB、腐生菌、鐵細菌，隨著細菌大量繁殖[2]，一方面細菌本體或代謝產物會殘留在水中，導致水中懸浮物含量升高，對于孔徑小的低滲透油田，細菌還會堵塞底層；另一方面，在注水管道封閉的環境里，細菌沿內壁附著生長，一段時間后管壁會形成一層固著菌（主要是由微生物體和水體中的鹽等形成的一層有機質膜）。由于管道老化、水流速度改變等原因造成的固著菌脫落會惡化水質[3-4]，同時加速管道的腐蝕。

1.2 腐蝕對水質影響

油田采出水水質復雜，含有大量影響腐蝕的因素，主要有：細菌、硫化氫、鐵離子、二氧化碳、溶解氧、礦化度、pH值等。由于這些因素的存在，導致污水腐蝕性強，加劇了腐蝕的發生。一方面硫化物、溶解氧等與二價鐵離子發生化學反應后生成沉淀，造成水質變化，主要表現為水變渾濁，水中懸浮物含量增加；另一方面，二氧化碳溶于水形成碳酸以后對鋼鐵材料有極強的腐蝕性，發生電化學腐蝕，其比同pH值下鹽酸對鋼鐵的腐蝕性還要強。

1.3 結垢對水質影響

地層水中的成垢離子與原生地層在地層溫度、壓力下長期共存，達到化學平衡，因此，地層水在原生地層中不結垢。然而，在油田的開采過程中，不僅溫度和壓力發生了變化，而且不同區塊的地層水在污水站匯集混合，加上不同區塊的產液量不固定，使得污水中的離子組成經常發生變化，這也是油田污水容易結垢的主要原因之一。結垢過程生成一定量沉淀，這些沉淀一部分附著在管壁，造成管道污染，易形成垢下腐蝕；一部分懸浮水中，影響水中懸浮物含量。

2 水質穩定控制技術

基于采出水水質特性，要保證其沿程水質穩定，需要在注入水處理及集輸過程各環節采取相應的控制措施，形成“采出水-污水站-注水站-配水間-注水井口-地層-采出水”一個閉環的水質綜合控制模式，確保注入水水質達標。以“污水站”控制為主，以“注水站-配水間-注水井口”控制為輔，控制腐蝕、結垢及細菌，去除水中鐵離子、硫化物等不穩定物質；各個環節的控制技術主要包括優化污水處理工藝、投加藥劑、日常管理、水質監測等。

2.1 優化污水處理工藝

污水處理站設計時必須考慮注入水水質穩定控制的問題，并在站內最大程度解決。目前，針對中強腐蝕性污水，建議工程設計采取如密閉處理、水質改性、氧化、抑菌等相關工藝，確保沿程水質穩定；針對弱腐蝕性污水，建議采取投加水質穩定劑等工藝，見表2。

此外，為保證污水處理及輸送系統的日常清洗、監測，設計時必須考慮配備相關清洗工藝設施；污水站外輸、注水站、配水間、注水井口等輸水系統的重要環節設取樣點和在線腐蝕檢測裝置。

表2 不同水質水處理工藝技術系列推薦及應用案例

2.2 水質穩定藥劑優選

水質穩定藥劑投加方案應依據污水特性、各單劑處理效果及藥劑間配伍性制訂，藥劑配伍技術要求見表3。污水處理過程中參照水質穩定劑投加方案，保證藥劑的正常投加，并每年評價一次藥劑配方的適應性。

表3 油田采出水用化學藥劑配伍技術要求

以勝利油田某污水站為例，依據污水特性、藥劑配伍性對該站水處理藥劑投加方案進行了優化，優化方案見表4，經過半年的現場試驗運行，取得了良好的效果，同時藥劑費用降低了0.35元/m3。按優化后的藥劑配方投加藥劑，處理后的水質達到了注入水水質標準要求，見表5。

表4 優化前后藥劑方案對比

表5 藥劑方案優化前后水質指標對比

2.3 加強日常管理

通過調研，勝利油田各污水站、注水站、注水系統清洗工作沒有固定時間，一般在罐底污泥超厚或水質嚴重受影響時進行。為保證系統清潔、水質穩定，應定期清洗罐、管網，定期“保養”。

日常運行過程需要根據實際情況確定罐、注水管網的清洗周期。以勝利油田為例，污水站內沉降罐按設計要求收油、排泥，濾罐按照設計要求清洗；注水站內污水罐底部污泥厚度要求維持在小于30 cm，同時每年清罐一次；根據回注水管道污染情況，6～12個月清洗一次。

以勝利油田利津污水站注水沿程為例，利津注水站至配水間之間的集輸管道自投產后從未進行清洗。在長期運行過程中，腐蝕產物、菌體及代謝產物與水中油、有機殘渣、黏土顆粒等在管壁附著，導致管道內壁污垢沉積，形成有利于固著菌繁殖的優良環境，并保護具有抗藥性的固著菌，使其大量繁殖，引起水中細菌含量激增。在回注水輸送過程中，細菌沿程大量增殖，產生的還原性代謝物及菌體污垢等引起水質變化，見表6。

針對利津注水站至注水井口管網進行了清洗，使外輸至井口水質基本穩定（見表7），注水井口水質達標率由75.6%提升至94.7%。

表6 利津注水沿程水質檢測數據

表7 利津注水沿程水質檢測數據

2.4 加強水質監測分析

為保障沿程水質穩定，井口水質達標，需實時跟蹤監測，便于發現問題及時處理；應根據污水站實際管理和各級監督部門對水質的檢測要求，制訂水質檢測標準。

勝利油田技術檢測中心每月檢測一次污水站外輸水水質，采油廠每月檢測一次注水沿程水質，檢測指標均為硫酸鹽還原菌、腐蝕速率、懸浮物含量、含油量。污水處理站內各處理節點水質每班檢測一次，污水站出水水質每4 h檢測一次，檢測指標均為懸浮物含量、含油量、總鐵離子含量。對每次檢測結果，進行統計分析，發現問題及時反饋。

3 結束語

油田采出水是一個含有多種雜質、溶解氣體和溶解鹽類的復雜多相體系，水質極其不穩定，為保證注水井口水質達標，需要在注入水處理及集輸過程各環節采取相應的控制措施，主要包括優化污水處理的工藝、優化藥劑投加方案、加強日常管理和水質監測等，這些措施已在勝利油田的孤東四號聯合站、利津污水站、廣利污水站、濱一污水站、濱二首站等站點針對性地得以實施，實施后注水井口水質達標率達到90%以上，不僅滿足了現場生產需求，創造的經濟效益可觀，且社會環境效益巨大。

[1]雷樂成，楊岳平，汪大翚，等.污水回用新技術及工程設計［M］.北京：化學工業出版社，2002：66.

[2]馮永訓，彭忠勛，何桂華，等.油田采出水處理設計手冊［M］.北京：中國石化出版社，2005：368.

[3]孫翠霞，弓愛君，邱麗娜，等.硫酸鹽還原菌對環境的影響及其應用[J].腐蝕科學與防護技術，2006，18（3）:196-198.

[4]劉慧娜，孫吉慧，沈加艷.給水管網中管壁生物膜對水質二次污染的影響[J].環保科技，2009，15（4）:9-13.

中國石油海洋工程有限公司再創波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀錄

2015年1月25日，中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部中油海9號平臺（以下簡稱中油海9號平臺）僅用9 h順利完成SPD24B-11井隔水管作業，再創波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀錄。

中油海9號平臺去年底圓滿完成海外首個導管架SPD13A井組作業，隨后承接了SPD24B導管架的鉆井施工任務。該井組設計開鉆8口，隔水管下深192 m。

波斯灣冬季海風較大，生產物資得不到有效保障，而隔水管批鉆施工周期短、節奏快。為保證甲方施工進度，中油海9號平臺作業人員急甲方之所急，想甲方之所想，與甲方一起科學安排施工，提前準備，精心組織，加強現場施工工序的銜接，利用海況較好的時間段吊運物資，吊套管、通徑、擦扣，確保了生產施工不間斷。施工中，中油海9號平臺作業人員認真分析鉆井參數變化，向甲方監督人員提出了優快鉆進的合理建議，在SPD24B-09井施工中，創造了伊朗海域12 h完成隔水管施工作業紀錄。SPD24B-11井是隔水管批鉆作業的最后一口井，中油海9平臺作業人員向甲方監督人員建議提前安裝扶正器，僅用9 h就順利完成SPD24B-11井隔水管施工，再創波斯灣伊朗海域隔水管施工新紀錄。

（本刊摘錄）

Wellhead Wastewater Quality Control Techniques for Shengli Oilfield Injection Wells

Wang Tianli，LiYi
Sinopec Petroleum Engineering Corporation，Ltd.，Dongying 257026，China

The factors affecting the rejection water quality are analyzed in aspects of the instability of oilfield produced wastewater and the corrosion，scaling，bacterial growth in gathering and transportation process of rejection water.And the comprehensive quality control techniques for wastewater are put forward，including selection of wastewater treatment process，medicament optimization，daily management and quality monitoring.By implementing these quality control techniques in Shengli Oilfield Gudong No.4 Union Station and so on，the qualified rate of reinjection water reaches over 90%.

injection well；water quality up to standard；comprehensive controltechniques

國家十二五科技重大專項“勝利油田薄互層低滲透油田開發示范工程”（2011ZX05051）

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.01.017

王田麗（1982-），女，山東臨沂人，工程師，2004年畢業于煙臺大學應用化學專業，現從事油田采出水處理和防腐工作。

2014-08-21