油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的研究

油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的研究

油田注水水質(zhì)工程存在的問題油田注水是增加地層能量、保持油田穩(wěn)定性和提高采收率的重要措施之一。油田污水作為注水水源回注地層既有利于保護(hù)環(huán)境,又有比其他水源較好的驅(qū)油效果,因而被廣泛采用。但油田污水含有較高的懸浮固體、浮化油、細(xì)菌及有害離子等。這會(huì)造成注水地面設(shè)施的腐蝕和地層的堵塞傷害。因此,必須根據(jù)油田注水水質(zhì)要求對(duì)其凈化處理,滿足油田注水開發(fā)的需要。從國外油田回注污水水質(zhì)資料看出:各國專家對(duì)水質(zhì)的具體要求各不一樣,各油田的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)各不相同。我國注水開發(fā)油田油藏類型多而且采用分層注水工藝,這對(duì)制定油田的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),特別是確定回注污水最佳凈化程度,難度較大。目前國內(nèi)外還未見有一種確定回注污水最佳凈化程度的好方法。近幾年,勝利油田正在努力改善注入水質(zhì),提高油田注水開發(fā)效果。在工作實(shí)踐中,我們越來越感到對(duì)上述問題非常有必要進(jìn)行研究和探討。以此指導(dǎo)對(duì)注水水質(zhì)的正確評(píng)價(jià)和制定各油田的最經(jīng)濟(jì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),為水處理工藝提供可靠依據(jù)。目前，對(duì)油田水質(zhì)的研究和評(píng)價(jià)存在一些問題我們認(rèn)真地研究和總結(jié)了勝利油區(qū)目前部分油田已編寫出的油田注水水質(zhì)研究評(píng)價(jià)報(bào)告。認(rèn)為存在的問題主要有以下幾方面。1評(píng)價(jià)和評(píng)價(jià)的必要性研究項(xiàng)目完善齊全;研究內(nèi)容包括注入水的水性,配伍性,敏感性,適應(yīng)性以及每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)地層的傷害程度等等。已形成了正規(guī)完備的水質(zhì)試驗(yàn)室研究工作內(nèi)容、程序。并以試驗(yàn)研究結(jié)果和行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)評(píng)價(jià)水質(zhì)和提出該油田的水質(zhì)指標(biāo)。實(shí)踐證明這樣的研究再詳細(xì),也只是理性的認(rèn)識(shí),對(duì)已投入注水開發(fā)多年的油田,水質(zhì)治理也只能是指導(dǎo)性的,而不是全面的準(zhǔn)確的依據(jù)。2在注水處理工藝的設(shè)計(jì)方面,要注意是否將回注污水的水質(zhì)直接加入表面,沒有真實(shí)地反映礦場實(shí)際注水情況。這說明礦場水質(zhì)研究評(píng)價(jià)應(yīng)做哪些工作以及它的重要性還不明確。因此,不能定量地評(píng)價(jià)現(xiàn)場注水水質(zhì)及其效果,只是定性地支持了室內(nèi)研究的結(jié)論。因而無法確定回注污水的最佳凈化程度。當(dāng)然水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)定得越高,對(duì)注水只會(huì)有好處,沒有壞處;但投資會(huì)加大,管理難度會(huì)增加。我們針對(duì)存在的問題提出了必須認(rèn)真開展以礦場注入水質(zhì)研究及其評(píng)價(jià)為主的新觀點(diǎn)和方法。只有這樣做,才能實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)現(xiàn)行水質(zhì)和提出論證充足的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。圖1說明了這一觀點(diǎn)。圖1是我們研究了目前注水水質(zhì)工作存在的問題后得出的正確結(jié)論。它說明對(duì)注入水質(zhì)和水處理工藝的評(píng)價(jià)不能單純以室內(nèi)研究的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而是以是否滿足油田實(shí)際注水需要來評(píng)價(jià)。因此,對(duì)已注水開發(fā)的油田注水水質(zhì)的評(píng)價(jià)及重訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)必須進(jìn)行礦場水質(zhì)研究。對(duì)油田注入水質(zhì)礦場的研究如何開展油田注入水質(zhì)的礦場研究及評(píng)價(jià),本文在這里只是結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了探討性研究,還有待實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證和完善。1礦場水質(zhì)研究方法(1)統(tǒng)計(jì)分析法調(diào)查統(tǒng)計(jì)油田不同注水開發(fā)時(shí)期的有關(guān)注水資料,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析研究。(2)統(tǒng)計(jì)法為主、綜合方法為輔通過有目的的開展注水水質(zhì)對(duì)注水生產(chǎn)及效果影響的現(xiàn)場試驗(yàn),進(jìn)行分析研究。這兩種方法可以分別采用。根據(jù)我油田注水開發(fā)歷史較長,最好是同時(shí)采用兩種方法,可以各有側(cè)重。如果以統(tǒng)計(jì)法為主,則現(xiàn)場試驗(yàn)為輔,試驗(yàn)期可縮短;如果以試驗(yàn)法為主,則統(tǒng)計(jì)法為輔,統(tǒng)計(jì)資料可適當(dāng)減少。2礦場水質(zhì)研究的主要內(nèi)容水質(zhì)對(duì)注水系統(tǒng)的影響主要是堵塞和腐蝕,現(xiàn)以水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)和油層堵塞傷害程度研究為例。(1)油藏“水”開發(fā)調(diào)查研究①不同注水開發(fā)時(shí)期注入水質(zhì)調(diào)查研究;②注水系統(tǒng)及注水井工藝技術(shù)情況調(diào)查研究;③不同注水開發(fā)時(shí)期油藏注水開發(fā)方案實(shí)施調(diào)查;④不同注水開發(fā)時(shí)期注水井、層注水情況調(diào)查研究;⑤注水井、層吸水能力變化影響因素調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析;⑥注水井、層恢復(fù)吸水能力措施效果及費(fèi)用調(diào)查;⑦地面系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的影響及措施費(fèi)用調(diào)查。(2)井內(nèi)水保障試驗(yàn)工作內(nèi)容:①選取試驗(yàn)區(qū)編制試驗(yàn)方案;②選取一定量有代表性的試驗(yàn)注水井組。試驗(yàn)井分兩組:一組試驗(yàn)井按方案注水,不采取任何措施;一組試驗(yàn)井采取各種恢復(fù)吸水能力措施。注意兩組試驗(yàn)井都要有可比性,各種條件一致或相近。③按試驗(yàn)要求取全取準(zhǔn)各項(xiàng)資料數(shù)據(jù)。研究內(nèi)容:①注水水質(zhì)對(duì)不同滲透率注水層段的影響;②注水水質(zhì)對(duì)注水開發(fā)效果的影響;③試驗(yàn)期內(nèi)注入水質(zhì)不穩(wěn)定性對(duì)不同注水層段的影響;④恢復(fù)井、層吸水能力的措施效果及費(fèi)用;⑤影響注水井、層吸水能力主要因素。建立水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系我們確定了礦場注入水質(zhì)研究方法和內(nèi)容后,還需要建立一套科學(xué)完整的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法,這一問題本身就是一個(gè)研究課題。為了敘述方便及篇幅所限,將所需統(tǒng)計(jì)資料名稱、表格及計(jì)算公式暫略。1評(píng)估體系的形成(1)iwb式IW=QP流?P靜=Q2?Q1P2?P1ΙW=QΡ流-Ρ靜=Q2-Q1Ρ2-Ρ1式中IW——吸水指數(shù),m3/(d·MPa);P流——注水井流壓,MPa;P靜——注水井靜壓,MPa;Q——日注水量,m3/d;Q2、Q1——指示曲線上任意兩點(diǎn)的吸水量,m3/d;P2、P1——與Q2、Q1相對(duì)應(yīng)的注水壓力,MPa。(2)吸水指數(shù)值Ni=Iwi2?Iwi1Iwi1Νi=Ιwi2-Ιwi1Ιwi1式中Ni——第i時(shí)間段吸水指數(shù)變化百分?jǐn)?shù);Iwi2——第i時(shí)間段末吸水指數(shù)m3/(d·MPa);Iwi1——第i時(shí)間段初吸水指數(shù)m3/(d·MPa);(3)水質(zhì)指標(biāo)變化百分?jǐn)?shù)Mi=ai2?ai1ai1Μi=ai2-ai1ai1式中Mi——第i時(shí)間段水質(zhì)某項(xiàng)指標(biāo)變化百分?jǐn)?shù);ai2——第i時(shí)間段末水質(zhì)某項(xiàng)指標(biāo)值,mg/l;ai1——第i時(shí)間段初水質(zhì)某項(xiàng)指標(biāo)值,mg/l。(4)2恢復(fù)吸水能力的操作成本A=Σi=1nAoiA=Σi=1nAoi式中A——統(tǒng)計(jì)期恢復(fù)吸水能力作業(yè)費(fèi)用,元;Aoi——統(tǒng)計(jì)期內(nèi)第i次作業(yè)費(fèi)用,元。(5)水處理部門的成本C,分。2評(píng)估方法(1)影響ni值的因素用吸水指數(shù)變化程度百分?jǐn)?shù)分析評(píng)價(jià)注入水質(zhì)。①分層進(jìn)行評(píng)價(jià)。按油田注水方案劃分的注水層段分別統(tǒng)計(jì),不同注水時(shí)間段的分層吸水指數(shù)和吸水指數(shù)變化百分?jǐn)?shù)。如一年為一統(tǒng)計(jì)期,則每月為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的注水時(shí)間段,Ni值的影響因素受注水時(shí)間和注入水質(zhì)某項(xiàng)指標(biāo)變化的Mi值的影響,其它影響則應(yīng)排除(見表1)。②系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。各層所占注水井全井吸水指數(shù)百分比及影響水驅(qū)儲(chǔ)量百分?jǐn)?shù);注水井吸水指數(shù)變化程度及井?dāng)?shù)百分比;恢復(fù)吸水能力作業(yè)措施評(píng)價(jià)。(2)有腐蝕影響的污水中雜質(zhì)的含量tC1+A×100Qt1+B1×100Qt1≤Ci+A×100Qti+Bi×100Qti(1)C1+A×100Qt1+B1×100Qt1≤Ci+A×100Qti+Bi×100Qti(1)式中C——凈化1m3污水的費(fèi)用,分;A——恢復(fù)注水井吸水能力的作業(yè)費(fèi)用,元;Q——污水注入量,m3/d;t——注水井工作時(shí)間(在吸水能力保持不變條件下);B——設(shè)備和管線在注污水期間由于腐蝕而進(jìn)行的維修費(fèi)用,元。下標(biāo):1:表示所研究的注入方法;i:表示其后續(xù)的方法。每個(gè)階段設(shè)計(jì)的注水井工作時(shí)間可用下式確定ti=1αt1a1ai(2)ti=1αt1a1ai(2)式中α——用后續(xù)方法處理污水時(shí)腐蝕強(qiáng)度降低的系數(shù)(實(shí)驗(yàn)方法確定);a——凈化后污水中雜質(zhì)的含量(g/m3)污水處理過程中,維修工作的設(shè)計(jì)費(fèi)用可用下式確定Bi=β?B1?tit1(3)Bi=β?B1?tit1(3)將(2)式的ti代入(3)式得:Bi=βα?B1?a1ai(4)Bi=βα?B1?a1ai(4)式中β——凈化后因污水腐蝕強(qiáng)度降低而使設(shè)備和管線維修費(fèi)用降低的系數(shù)(實(shí)驗(yàn)方法確定)把(2)式的ti值和(4)式的Bi值代入(1)式得:C1+(A+B1)100Qt1≤Ci+(αaia1A+βB1)100Qt1(5)C1+(A+B1)100Qt1≤Ci+(αaia1A+βΒ1)100Qt1(5)符合這一不等式就說明所采用的污水處理方法是合理的,不符合這個(gè)不等式說明應(yīng)用后續(xù)的較為復(fù)雜的方法是可行的。從以上公式看出,國外注水水質(zhì)十分重視堵塞和腐蝕影響因素。根據(jù)我油田具體情況,為方便公式的應(yīng)用,將公式簡化。假設(shè)暫不考慮腐蝕因素,α和β系數(shù)的試驗(yàn)將省略,工作量會(huì)大大減少,有利于統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析。由公式(5)得:C1+A?100Qt1≤Ci+aia1A100Qt1C1+A?100Qt1≤Ci+aia1A100Qt1整理后得:a1?aia1A≤Ci?C1100Qt1(6)a1-aia1A≤Ci-C1100Qt1(6)a1?aia1?Aa1-aia1?A,說明由于污水中雜質(zhì)含量的減少,而使恢復(fù)注水井吸水能力的作用費(fèi)用減少,是節(jié)約的費(fèi)用。Ci?C1100Qt1Ci-C1100Qt1,說明采用后續(xù)工藝,改善水質(zhì)所增加的污水處理費(fèi)用,是超支的費(fèi)用。簡化公式(6)對(duì)于污水中雜質(zhì)含量的確定經(jīng)濟(jì)性更加明確。以上公式在國內(nèi)未見應(yīng)用實(shí)例,我們不妨在今后的實(shí)踐中應(yīng)用驗(yàn)證。3建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)以上對(duì)現(xiàn)行礦場注入水質(zhì)研究及定性定量的評(píng)價(jià)分析,為注入水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。①應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)近似公式可確定懸浮固體含量;②應(yīng)用堵塞程度評(píng)價(jià)Mi與Ni的關(guān)系及結(jié)合室內(nèi)研究成果可以確定與堵塞有關(guān)的水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo);③計(jì)算出新指標(biāo)可使水質(zhì)改善的程度,預(yù)測出經(jīng)濟(jì)效益。即吸水指數(shù)恢復(fù)程度的預(yù)測?；謴?fù)水驅(qū)儲(chǔ)量值,減少解堵作業(yè)費(fèi)用值等。研究的價(jià)值與意義(1)油田注水水質(zhì)礦場研究及評(píng)價(jià)是勝利油田現(xiàn)階段注入水質(zhì)綜合治理工作中迫切需要做的工作。(2)礦場水質(zhì)研究及評(píng)價(jià)是堅(jiān)持了特定的水注入特定的地層中所需要的不同水質(zhì)要求這樣一個(gè)客觀實(shí)際原則,對(duì)制定