大庆油田回注水水质劣化原因分析.pdf

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第44卷第9期化工技术与开发Vo1．44No．92015年9月Technology&DevelopmentofChemicalIndustrySep．2015大庆油田回注水水质劣化原因分析刘方舟，何英华，朱丽娜，姜伟，张德顺(1．大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆163714；2．石油化工研究院大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714)摘要：大庆油田回注水从联合站到注水井工段发生水质劣化现象，造成回注水水质不达标，给油田污水回注带来了极大不便。针对以上问题，以大庆油田的回注水作为研究对象开展实验，分析和研究联合站到注水井水质劣化因素，提出相应的处理措施，从而改善回注水水质。关键词：大庆油田；回注水；水质劣化中图分类号：TE357．6文献标识码：A文章编号：1671．9905(2o15)o9．0012-04在低渗透油田的开发过程中，油田污水回注仍2结果与讨论然是重要的采油措施。油田回注水主要包括原油脱经大庆该油田油层渗透率为0．195m，按照出水、钻井污水及站内其它类型的含油污水，将其处《大庆油田油藏水驱注水主要控制指标》要求，注水理后回注地层，能够起到补充地下水亏空及驱油的指标执行l0．5．2标准。联合站污水处理工艺为：来作用I1j。油田回注水水质受多种因素影响，往往成水一自然沉降一混凝沉降罐一一、二级双层滤料(石分复杂，腐蚀结垢性强，水中悬浮物含量高，乳化油英砂／磁铁矿)过滤一外输，外输的回注水被输送到难去除。若长期注入不合格水质会带来严重的负面注水站，再分配到各个单井。效应，不仅伤害地层，还会降低原油的采收率，给油为了全面地分析回注水系统中不同处理单元的田开发造成困难【2】，因此有必要对回注水水质劣化水质情况，选取7个有代表性的节点处取得的水样原因进行研究，对回注水进行综合治理，从而提高回作为分析对象，即：联合站油岗来水、二次沉降后水注水水质。本文从大庆油田污水处理站进行现场取样、二次过滤后水样、外输前水样、注水站前水样、注样，分析影响污水水质的因素，并为联合站技术改造水站后水样、芳114一斜136号单井水样(下文使用提供基础数据及方法指导。各节点简称)。1实验部分2．1回注水水质物理性状1．1实验仪器与材料不同节点处的水样的水质各不相同。按回注水工艺流利顷序，汇总各节点回注水的性状如表1所示。紫外一可见分光光度计，pH测试仪，原子吸收分表1各节点水样的物理性状光光度计，超纯水器，电子天平，鼓风干燥箱，循环水节点名称悬浮物状态水质水温气味式多用真空泵，混合纤维微孔滤膜，各种玻璃仪器等。／oc实验样品为大庆油田各节点回注水，按照实验标准现场取样。1．2实验方法回注水中悬浮物含量的测定采用微孔滤膜过滤法口；含油量的测定采用紫外分光光度法；硫化物含量的测定采用碘量法；细菌、各离子含量等指标的测由表1可知，从表观物理性状上看，[油岗来水]定按《SY／T5329—1994碎屑岩油藏注水水质推荐指和[单井】的颜色较深，呈现半透明状态；[二沉后】标及分析方法》进行。收稿日期：2015．07．02 第9期刘方舟等：大庆油田回注水水质劣化原因分析13和【注水站前]、【注水站后]的颜色次之；[外输]和【二滤后】相对澄清。水温按流程顺序递减，水质均含有臭鸡蛋气味的硫化氢气体。2．2各节点回注水的指标变化2．2．1各节点的悬浮物含量变化滤膜过滤法测定各节点的悬浮物含量变化情况如图l所示。污水在整个处理过程中，悬浮物的含量是逐渐变小的，这主要是由于在污水进入整个处理工艺后，开始时确实起到了有效去除污染物的作浓度／mg‘L图2紫外分光光度法的油含量标准曲线用，一般在【外输]时水质较好，基本上可以达到回量远高于其他节点。【油岗来水】的油含量的高低注标准。但是由于【油岗来水]水质的不稳定性加直接决定了各节点油含量的多少，如果来水油含量之管线结垢等原因，系统在运行若干时间后处理能较高，那么整个系统的处理压力较大，由于整套流程力下降，因而有时会出现个别的[外输】水质不合格处理能力有限，因此在来水水质较差的情况下会导的现象，而“外输注水站”这一段的水质也会受到致各个节点水质变差。一旦油含量过高，就会对水影响，长此以往就会形成恶性循环影响整体水质，再处理装置、输水管线造成污染，滞留在系统器壁上、加上管线内部也可能存在一定的污染，因而污染状管线上的污油会成为细菌生长的温床，造成多重污况加剧。染。从【外输]到[单井】，含油量出现上升，就说明系统管道中沉积的原油释放了出来。T一●2．2．3各节点的细菌含量变化∞油田回注水中的细菌主要包括硫酸还原菌、铁血l加细菌、腐生菌等。采用绝迹稀释法，依据标准SY／T5329—1994对污水各节点的细菌含量进行测定，结哟果如表3所示。表3各节点回注水中细菌含量油岗来水二况后二滤后外输注水站前注水站后单井图1各节点回注水中的悬浮物含量2．2．2各节点的含油量变化油田污水中的油主要包括分散油、浮油和乳化油。回注水中的油分在注入地层后会堵塞地层，降低水的注入量。因此，水质油含量是衡量油田回注水水质的一项重要指标。采用紫外分光光度法，在225nm处测定吸光度，经空白校正后，绘制出标准曲线如图2所示。由表3可以看出，【油岗来水】中，3种细菌的根据标准曲线计算出各节点水样的油含量，结含量均相对较高。经过回注水处理流程后，腐生菌果如表2所示。和铁细菌的含量均能够达到水质执行标准，而硫酸表2各节点回注水中的油含量／mg·L还原菌(SRB)的含量则出现超标现象。薹二沉后二滤后外输单井SRB对油田生产的危害很大，由于油田回注水水质条件适合SRB的生长，导致SRB大量繁殖，系油含量106．9269．6827．4612．6821．5029．9672．66统中生成较多的硫化物，易形成沉淀并腐蚀管线。由表2可以看出，各节点处的污水油含量范围腐生菌和铁细菌数量在经过[注水站后]有所升高，在l5．68—106．92mg·L～。其中，[油岗来水】的油含说明【外输】到[单井]之间输水管线的环境适合 14化工技术与开发第44卷腐生菌和铁细菌的生长。图3中污水中的硫化物经过现有沉降过滤系统2．2．4各节点硫化物含量的变化后含量明显下降，说明此处理系统对硫化物的去除硫酸还原菌(SRB)可使污水中的高价硫被还有一定的效果。但若想从根本上解决硫化物超标问原成单质硫及硫化物。各节点的水质均有刺激性的题，还要结合改善后的细菌处理措施。臭鸡蛋气味，初步判断为硫化氢气体。在现场将水2-3各节点回注水的成垢预测样固定，按照碘量法对回注水水质硫化物含量进行经检测，大庆油田的回注污水为NaHCO水型，分析，分析结果如图3所示。矿化度约6000mg·L～，含有一定量的Ca2+、Mg，具备结CaCO垢的可能性，但能否结垢还取决于温度、CO：分压、含盐量、pH值等。●在25cC、常压下测定各个节点的回注污水中Ca、HCO一浓度、pH值等，根据饱和指数法计算：咖1把SI=pH—K—pCa—pAlK(1)pA1K：lg——_(2)椿2[C032-]+[HCO3-】1：——(c1z12+c2z22+⋯+cfzf2)(3)2图3各节点回注水中硫化物含量公式(1)～(3)的计算结果见表4。各节点的sI由图3可以看出，各节点回注水中均含有硫化值均大于零。由此说明，大庆油田回注污水有结垢物，并且其在各节点浓度的变化规律基本上与硫酸倾向。还原菌的变化规律相一致。这说明了回注水中硫酸再由公式(4)计算稳定指数SAI：盐还原菌的存在对硫化物含量有主要贡献。SAI=2(K+pCa+pA1K)-pH(4)硫化物会危害到油田注水开发效果，一是造成得出SAI值均小于5，说明注水系统内有碳酸回注系统的设备腐蚀，并伤害地层；二是造成回注系盐垢产生芦。输水管线结垢使管线内壁粗糙不平，统的注入水水质不稳定，特别是HS腐蚀产生大量油类物质、悬浮物、细菌团簇等更易于在其表面附的FeS黑色悬浮物，严重堵塞注水层渗滤端面，从而着，污染水质。长时间结垢还会影响回注水处理设使注水压力升高。备的处理能力。表4各节点污水碳酸钙结垢倾向／mg·L2．4水质劣化原因分析及建议合或附着在管线表面，造成水质的污染。2)细菌在回注水适宜的温度和pH值环境下能够进行大量的回注水中的油类物质、细菌及其代谢产物、管增殖和代谢。这些微生物代谢产物(以SRB为主)垢、粘土等无机颗粒往往会纠结在一起，形成悬浮既能够产生硫化氢腐蚀管线，产生FeS等腐蚀产物物，使悬浮物的成分变得复杂，严重影响水质。综合成为悬浮物，又能够随水流运移污染水质。3)工艺以上各项分析，发现大庆油田回注水水质劣化主要条件的影响。回注水处理工艺中不可避免存在温度、有以下几种原因：1)水中油含量高，导致回注水处压力等工艺条件的变化，这些因素的改变会打破水理系统压力较大，细小的油滴很容易与水中杂质结 第9期刘方舟等：大庆油田回注水水质劣化原因分析15中各离子及物质的平衡状态，使悬浮物析出。在反2)针对以上原因，可以通过在注水站加入杀菌冲洗的过程中，管壁残留的固体物质又会在反冲洗剂或进行紫外照射，定期对管线和罐体进行清淤、清液的“清洗溶解”作用下被重新冲入管道中，增加悬垢治理等处理措施来改善回注水质。浮固体的含量，从而影响水质。参考文献：为了解决以上问题，从来水角度分析，一是解决【l1方正辉，杨长波，邓兰青，等．四步混凝法处理油田回注水的研究『J1．岳阳纸业技术学院学报，2010，25(2)：游离水、脱水器放水含油超标问题，从而减少有机悬84．86．浮物的形成，降低系统处理压力；二是及时清除硫化[2】宁晓飞．宋芳屯油田水质综合治理研究[D】．大庆：大庆物和细菌，可以通过紫外照射和投加杀菌剂的方式石油学院，2006．进行杀菌。从处理系统改进方面分析，可以根据水【3】刘国良，马自俊，蔡永生，赵振兴．三元复合驱采出污质状况调整滤罐反冲洗次数，定期对管线和罐体进水悬浮固体组成和影响因素研究[J]．石油与天然气化行清淤清垢治理。工，2011，40(2)：208—210．【4]胡荣，张立淑．双河油田产出液中硫化物含量升高原3结论因及产生机理分析[J]．江汉石油学院学报，2003，25(3)：l15．1)大庆油田回注水由于悬浮物超标、SRB细菌【5】宋文玲，韩成林，胡明，等．宋方屯油田注水系统管线腐蚀、管线结垢、来水含油量高、系统处理压力大、工结垢原因fJ1．大庆石油学院学报，2003，27(2)：25．艺条件等原因综合作用，使回注水水质发生劣化现27象；QualityDeteriorationCausesAnalysisofDaqingOilFieldInjectionWaterL／UFang·zhou，HEYing-hua，ZHULi—gla,JIANGWei，ZHANGDe—shun(DaqingPe~ochemicalCompany,Daqing163714，China)Abstract：Daqingoilfieldreinjectionwaterfromjointstationtotheinjectionwellssectionwasshowedsignsofdeterioration，result—ingininjectionwaterqualitywasnotuptostandard．Thisphenomenonhadbroughtgreatinconveniencetothereinjectionofoilfieldsewage．Tosolvetheaboveproblem，wechoosedDaqingoilfieldreinjectionwaterasresearchobjecttocaryouttheexperiment，analyzedandfoundoutthewaterqualitydegradationfactors，putforwardthecorrespondingmeasures，SOastoimprovereinjectionwaterquality．Keywords：Daqingoilfield；reinjectionwater；deterioration