稠油油田凈化水回注稀油井區的可行性探討

＊朱益云 聶景娜 沙強紅 鄭雪京

（新疆科力新技術發展股份有限公司 新疆 834000）

前言

新疆某稠油油田污水進行凈化后回用于鍋爐給水，因回用鍋爐尚有部分剩余水量，該稠油凈化水水質較好，懸浮物、含油量均小于5mg/L，硬度較低且水質穩定。該部分剩余水水質較好，水溫較高，為63℃，此部分水量如不能得到有效利用，只能將其處理到排放指標后將其排放，將導致大量水資源和熱量浪費，同時造成高額的處理費用。還可能造成環境污染，二次衍生廢物產生等問題。將凈化水有效回注于稀油井區，用于稀油油田的開采，可有效解決其去向問題，節約大量的水資源和熱能，同時可節約其相應的處理成本。

1.實驗

樣品：稠油采出水凈化水，簡稱“凈化水”；稀油井區地層水，簡稱“地層水”；稀油井區儲層巖心，巖心基本參數：長度6.6cm、直徑2.5cm，氣滲509.29×10-3μm2，空隙體積8.2cm3，孔隙度25.3%。稀油井區注水壓力為15MPa，地層壓力11.7MPa，地層溫度42℃。

儀器：LNB16000G型離心機，上海皓莊儀器有限公司；DHG-9030A干燥箱，上海申賢恒溫設備廠；AE-260電子天平，日本AND公司；HH-S6型恒溫水浴鍋，江蘇金怡儀器科技有限公司；恒速恒壓驅替裝置，自制。

方法：注水指標分析參照SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》、污水膨脹性評價參照SY/T 5971-94《注水用黏土穩定劑性能評價方法》、巖心傷害性評價參照SY/T 5358-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》。

2.結果與討論

(1)水質及運行狀況

針對凈化水和地層水進行離子組成分析，并進行結垢趨勢預測，結果見表1所示。

表1 凈化水和地層水離子組成數據

根據表1數據，凈化水和地層水均為重碳酸鈉水型，呈弱堿性。根據SI指數進行結垢趨勢分析，凈化水無結垢趨勢，地層水有明顯結垢趨勢。

根據凈化水注水指標與目的地層注水指標對比分析，凈化水已完全滿足目的地層的注水水質要求，不需進行額外的處理。

(2)凈化水與地層水配伍性

根據表2水質分析結果，凈化水、地層水均為重碳酸鈉水型，水型相同配伍性相對較好。從離子組成分析，凈化水鈣、鎂離子、碳酸氫根離子濃度均低于地層水，因此二者混合后成垢離子濃度均有下降趨勢，因此可初步判斷二者配伍，混合后不會增加結垢趨勢[1]。

表2 凈化水注水指標分析

①結垢趨勢變化

凈化水與地層水相混，需要考慮污水混合后的結垢變化情況，針對凈化水與地層水，按照1∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶1比例進行混合，測定混合污水不同時間條件下的鈣離子濃度，計算失鈣率，依據污水失鈣率變化趨勢，判斷兩種水的配伍性。實驗溫度為42℃，結果見圖1所示。

圖1 稠油凈化水與地層水混合后失鈣率變化趨勢

根據圖1，凈化水自身穩定性好，無結垢趨勢。地層水自身不穩定，結垢趨勢嚴重，在42℃條件下，48h時其失鈣量達到30.8mg/L，失鈣率達到41.9%。由于凈化水鈣離子、碳酸氫根離子濃度均小于地層水，混合后成垢離子濃度呈降低趨勢，因此結垢趨勢降低[2]。依此判斷，凈化水與地層水配伍良好，混合不會增加儲層結垢問題。

②污水混合對懸浮物的影響

兩種不同水相混，可能導致懸浮物增加。為避免各水樣懸浮物的濃度對混合水樣造成影響，為在同一條件下進行比較，將各水樣先通過0.45μm孔徑濾膜過濾，濾液懸浮物檢測值為0，再將水樣進行混合，然后定時測定混合水樣懸浮物含量。實驗結果如表3所示。

表3 不同水樣混合后懸浮物變化

由表3可以看出，不同比例的混合水樣，在放置一定時間以后，其懸浮物含量均有一定程度的增加。其中凈化水懸浮物增加趨勢較小，地層水懸浮物增加相對較多，混合水樣隨地層水的增加懸浮物略有增加，但24h內，其懸浮物含量均不超過5mg/L的注水指標。因此，凈化水作為注水水源，不會引起懸浮物增加，導致原油儲層空隙堵塞等問題。

(3)地層傷害性評價

凈化水作為注水水源，需要考慮注入后對儲層的損害性。一方面，由于水的離子成分不同和礦化度不同，可能引起粘度膨脹而損害地層；另一方面，可能引起儲層滲透率變化而影響原油采收率。

凈化水對粘土膨脹的影響實驗結果如表4所示。根據各比例水樣防膨率測定結果，凈化水與地層水防膨率比較接近，水樣混合后防膨率變化很小，因此初步判斷，兩種污水混合后不會對儲層粘土引起較大變化，同時針對地層傷害性進行評價實驗，并以此進一步判斷對地層的傷害程度。

表4 不同混合比例水樣防膨率測定結果

地層水滲透率為66×10-3μm2，凈化水滲透率為77×10-3μm2，因此Dw=16.7%，表明凈化水對巖心的損害程度為弱，凈化水不會對地層造成明顯損害。

(4)討論

根據實驗結果分析，凈化水的水質較好，各項注水指標均滿足稀油井區的注水要求，不用進行再處理，節約了污水處理成本。凈化水無細菌滋生，不必對細菌進行控制，同時減少了細菌對注輸管道的腐蝕、堵塞等危害。凈化水水質穩定性好，并且與地層水的配伍性良好，不會引起結垢、懸浮物增加等問題。凈化水與地層水防膨率比較接近，對地層的傷害性小，因此可作為目的稀油井區的注水水源。另外，凈化水的水溫較高，高于地層溫度，可有效降低原油的粘度，有利于改善儲層原油的流動性，有利于增加原油采收率[3]。

3.結論

（1）稠油凈化水是一種含油污水，不能將其直接排放，但作為鍋爐給水，已經過一系列的深度處理，其水質較好，其各項指標均滿足稀油井區的注水要求，可進行資源化利用。

（2）稠油凈化水水質穩定性好，無結垢趨勢，對儲層傷害性弱，有利于保護原油儲層，同時提高采收率。

（3）稠油凈化水用于回注油田，減少了大量油田凈化水的排放量，并使其得到資源化利用，減少了污水處理成本，同時減少了對環境的污染。