油田低渗透油藏采出水处理的途径探讨

Posted 2023-01-12 压力

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油田水中含有较高浓度的盐类，在水质站到注水井的运移过程中，由于温度、系统压力、溶解气体等环境因素发生变化，会打破原来水中的离子平衡，形成水垢，严重时会影响正常生产。本文主要探讨油田低渗透油藏采出水处理的途径。
我国各油田基本采用注水开发方式，即注入高压水驱动原油使其从油井中开采出来。但随着开发时间的延长，采出原油含水率不断上升，目前油田综合含水率已达到77%左右，因此原油在外输前必须脱水。油田采出水处理技术在油田的持续高产、保护生态环境等方面发挥了重要作用。将采出水处理后回注油层，不仅可以回收水中的原油，实现水的循环利用，减少环境污染，而且提供了充足的注水水源，节约了大量的淡水资源，取得了显著的社会效益和经济效益。
1.油田低渗透油藏采出水的取样
注水工程是一项细致的作业，要求定期进行水分析；以确定水中是否存在溶解气、某种矿物(后面有讨论)和有无微生物滋生，这些都是水中不希望有的成份。应该在注入系统的几个点上取注入水的水样，例如，在系统中可能发生或会发生水质变化的各点上取样以及在注水井上取样。
1.1 取水样
做好取样工作的重要性，无论怎样强调都是不会过分的。如果所取的样品不代表该系统中的水，那么，即使对水样进行了极精确的化学分析，并且对分析所发现的问题做了卓有成效的评价，也是徒劳的。
1.2 溶解气
为了避免溶解气因温度和压力变化而有所逸失，应该在取样后立即在现场测定溶解气。要考虑的有三种溶解气，即：硫化氢、CO2和氧气。对各种气体的分析、存在这些气体的影响、补救办法：pH值的控制和允许量(ppm)。
1.3 微生物滋生
作业者若想保证注入水质量合格，稳定地控制单细胞动植物的菌落是至关重要的。喜氧、厌氧的真菌和藻类滋生物将会造成油层和设备的堵塞及腐蚀。
向地层注水所需要的压力是地层深度、岩石渗透率、水的质量和所要求的注水量等的函数。油藏基础数据和二次采油研究结果将会确定出岩石的物性，如果预计不会出现由于水质差或不配伍性造成的不利影响，就会很接近地确定出所预计的地面压力。水的质量不好可能是水中含有大量固体颗粒，这是由于过滤不好、沉降不充分、水不稳定发生沉淀造成的，或者是由于细菌滋生的缘故。不配伍性可能是由于注入水与地层水混合、粘土颗粒膨胀，或在岩石矿物与注入水之间产生化学反应造成的。通常发现，当控制因素仅仅是深度和渗透率时，初期的注水压力会比所预计要低。然而，如果没有计划在弥补亏空之后降低注水量，则应该预计注水压力会不断升高。预测注水量的一个决定性因素是开采方法。如果油藏是靠自喷开采，则注水压力必须足以克服动水压头和维持自喷产量。另一方面，如果油藏是用机械方式开采，生产液面是在油藏深度或其附近，则可能明显降低对注水压力的要求。还应当考虑最大允许注水压力是多少。最高井口注水压力要控制射孔段处的压力低于地层破裂压力或压裂压力。这个压力可在试注作业前或在试注期间通过测试吸水能力来确定。在老油田上或者在很深的油藏上，注水井的套管强度可能是限制最高注水压力的决定性因素。采用配有封隔器的高强度油管可克服这一限制。
目前在油田上应用的过滤装备有好多种，包括陶瓷的、金属的、纸制的和织物制的各种压力过滤器，它们以砂、砾石或煤作过滤介质；还有以砂、煤或石墨作过滤介质的砂床快速压力过滤器。过滤器的选择对象随生水的质量和注水量的要求不同而不同。
如果水中的固体颗粒必须减少到亚微米大小，建议采用一种单体型的或硅藻土过滤器，或者是这两种兼用。对于要求不太严格的过渡，应用最广泛的是重力的或砂床快速压力过滤器。
2 .油田低渗透油藏采出水处理的途径
地下水中不可避免地含有各种各样的杂质，其来源主要两种：一是自然过程，例如：地层矿物质在水中的溶解，水流对地表及河床冲刷时带人的泥砂和腐殖质，以及微生物的繁殖和其死亡的残骸等；二是人为因素，主要是工业废水及生活污水造成的。
地下水杂质主要包括无机物、有机物以及微生物等，这些杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体和溶解物三类。悬浮物尺寸大，易于在水中上浮或下沉。一般上浮的是体积较大而密度较小的某些有机物，而下沉的一般是大颗粒泥砂及矿物质废渣等。地下水中含有一定的铁，它是以二价的形式存在的。由于二价铁在水中的溶解度较大，所以刚从含水层中抽出来的含铁地下水清澈透明，但一经与空气接触，水中的二价铁便被空气中的氧气氧化，生成难溶于水的三价铁的氢氧化物。如果水中的铁含量超过0.3mg/L，水质就会变浑。当铁含量较高时，在油田注水时，会堵塞地层孔隙，减少注水量，降低注水效果和原油采出率。在给水过程中，含有过量铁的地下水能在管道中产生沉积，特别是当水中含有溶解氧时，就会为铁细菌的大量繁殖提供条件，造成管道堵塞，如果铁细菌与硫酸盐还原菌共生，还会加速金属管道的腐蚀。
下一步是提高注水站能力。可以在过滤器的下游装一台增压泵，以便使供水泵和过滤器不必在注水压力下运转。完成这一步后，在供水泵和过滤器系统与注水泵之间可以装一个有气封或油封的缓冲水罐。用这样的安排，就可以对供水和过滤应用低压设备。如果水源水同产出水具有配伍性，就可以在缓冲罐中混合产出水。如果二个系统是分开的，也有可能充分利用高压注水泵。可能还有另外的灵活性，这就是，只要供水量至少与注水量一样大，就可以按需要改变供水和注水量。在这种系统的低压一侧应用塑料管材常可把腐蚀作用降到最低限度，同时也可降低生产成本。如果水源供应的水是天然曝气的，则实施密闭系统作业就毫无意义了。另外，如果水中的溶解的酸性气量过多和(或)溶解铁的含量高，把让水曝气作为一项水处理技术可能是合乎需要的。在设计开式系统时应考虑利用自然标高或地下结构，使整个系统靠重力流动。在此种情况下，最经济最实用的是开式重力过滤。
3.结论
地下水就是存在于地层中的水体。其中包括浅层地下水和深层地下水。地下水作为水源具有水质较好、不易受污染、水温比较稳定等特点。油田地下水的用途主要是作为生活饮用水水源和油田注水的补充水源。