姬塬油田污水回注工艺技术研究

来源:用户上传      作者: 张根 肖柯 史跃凯

　　
【摘要】随着油田规模扩大，原油产量不断攀升，油田产出水也在增加，这些含油污水的处理和回注成了较为突出的问题，成为影响油田开发一项重要因素。姬塬油田水资源非常匮乏，大部分井区地下水不足，且无地表水可用。同时，采用污水就地回注，既省掉了回灌系统，又省掉了供水系统，并减轻了集输系统运行负荷，减少了油田建设投入费用。
　　
【关键词】含油污水 污水处理 注水开发 回注工艺
　　
1 油田概况
　　
姬塬油田油气勘探开采区域位于陕西省定边县、吴旗县，甘肃省环县、华池县与宁夏自治区盐池县境内，本区属内陆干旱型气候，最低气温-25℃，最高气温35℃，年平均气温约10℃，年平均降水量570mm左右，多集中在7、8月份，且以地表径流的方式排泄。
　　
2 污水处理与回注现状
　　
含油污水经过了原油收集和处理整个过程，其性质随温度、压力、注入水性质及原油集输条件等的变化而变化，其中的悬浮物含量、细菌含量等会大大增加。进行简单除油过滤处理流程所使用的设备为除油罐和核桃壳过滤器，其除油过滤能力有限，对悬浮物过滤率只有30%，过滤后颗粒平均中值直径为5-20μm，所以大量的悬浮物颗粒很容
　　
易堵塞地层[1]。
　　
3 污水回注地层伤害机理分析
　　
姬塬油田污水从产出～处理～回注均为密闭流程，其受外界游离氧及机械杂质等影响较小，且各区块产出污水为同层回注，其与地层流体配伍性较好[2]，能有效避免地层水敏、盐敏及碱敏等现象的产生。按污水处理的观点，其悬浮物可分为五大类：
　　
3.1 固体悬浮物
　　
其颗粒直径范围为1μm ～100μm，因为大于100μm的固体颗粒在处理过程中很容易被沉淀下来，因此这部分杂质主要包括：泥沙：0.05μm～4μm的粘土、4～60μm的粉砂和大于60μm的细砂；各种腐蚀产物及垢：Fe2O3、CaO、MgO、FeS、CaSO4、CaCO3等；细菌：硫酸盐还原菌（SRB）5-10μm，腐生菌（TGB）10-30μm；有机物：胶质沥青质类和石蜡等重质油类[3]。
　　
3.2 胶体
　　
粒径为1×10-3μm～1μm，主要由泥砂、腐蚀产物和微细有机物构成。3.3 分散油及浮油
　　
污水原水中一般有2000～5000mg/l的原油，其中90%左右为10μm～100μm的分散油和大于100μm的浮油。
　　
3.4 乳化油
　　
直径在1×10-3μm ～10μm，占原水中固体颗粒的10%左右。3.5 溶解物质
　　
在水中处于溶解状态的低分子及离子物质，主要包括；
　　
（1） 溶解在水中的无机盐类。基本上以离子形式存在，其粒径都在1×10-3μm以下，如Ca2+、Mg2+等；
　　
（2） 溶解的气体[4]。
　　
以上五类悬浮物对回注地层均有不同程度的堵塞。因此，去除悬浮颗粒是污水处理和回注工艺的关键。
　　
4 污水处理和回注工艺技术研究
　　
4.1 污水处理技术
　　
4.1.1 核桃壳过滤器处理技术
　　
2000年以前污水处理的主要设备有斜管除油罐、平衡水罐和江都生产的HJL-200含油核桃壳污水过滤器等，由于原水水质较差，核桃壳拦截颗粒的功能较低，长期使用数量和表面积减少，同时反冲洗效果差，造成除油过滤效果降低。过滤器进口悬浮物75mg/l，出口悬浮物达到25mg/l，远超过5mg/l的指标要求。
　　
4.1.2 纤维球过滤器处理技术
　　
通过对国内生产和使用的含油污水处理装置性能特点和现场使用效果进行调研，2001年优选武汉市汉江生产的WXGL-1200防爆改性纤维球过滤器。该装置进口水质要求含油≤100mg/l，悬浮物≤50mg/l，出口含油量为≤2～5mg/l，悬浮物为≤2mg/l，并有过滤精度高，运行平稳，易操作，再生方便，占地面积小，投资和运行成本低等特点。
　　
4.2 污水回注工艺技术4.2.1 地面配套技术
　　
在站内和站外，针对污水回注系统腐蚀严重问题，地面流程选择相应等级的玻璃钢管线，计量水表选择法兰连接，选用耐腐蚀和计量准确水表，注水井口装置选择耐压20MPa的简易注水井口和进行加药系统完善，腐蚀状况挂片研究及投加阻垢剂、杀菌剂等，有效地改善了污水回注系统腐蚀程度[5]。
　　
4.2.2 爆燃投注技术
　　
姬塬油田早期采用水力压裂投注，在此基础上从90年开始试验并推广了以不压裂投注为主的投注方式，主要有：
　　
（1）小型水力压裂抽汲排液投注；（2）高能气体压裂挤活性水投注；（3）高能弹射孔高能气体压裂挤活性水投注；
　　
（4）高能弹射孔挤活性水投注。大量试验得出高能弹射孔挤活性水和高能气体压裂挤活性水投注最适宜姬塬油田。 4.2.3 增注技术
　　
酸化增注是姬塬油田水井增注方面常用的一种手段。共使用了两种酸液体系：多元复合酸酸化和二氧化氯酸化。多元复合酸酸化增注采用了多种酸的复合体系，能解除胶质、沥青质堵塞，无机酸能解除碳酸钙垢和硫化亚铁等酸溶性堵塞物；二氧化氯酸化增注是利用ClO2的强氧化性解除钻井、压裂后未完全破胶而残留在地层中的植物胶残渣堵塞、硫化亚铁等硫化物的堵塞，其基液采用能防止粘土膨胀的无机盐溶液，有效防止油层二次污染[6]。 5 结论
　　
（1）姬塬油田污水回注经过了前期不同开发层位小范围试验，长2油层区块大面积推广和特低渗长6油层污水回注的全面实现，目前油田日回注污水近5000m3，回注率达到100%，其中回注目的层达到了87.3%，产出污水得到充分利用，既创造了较大的经济效益，又达到了环保要求。
　　
（2）通过对不同污水水质处理工艺应用试验效果对比，采用多级纤维球过滤与絮凝、杀菌和缓蚀加药流程相结合工艺较适用于姬塬低渗透油田污水回注处理要求。
　　
（3）通过对污水腐蚀性检测，姬塬油田产出污水对回注系统腐蚀性非常强，除完善水质处理工艺外，还需完善污水回注系统防腐工艺：回注站内增加防腐、防垢加药流程，并做好腐蚀监测；回注系统站内和站外管网应配套玻璃钢管线。在药剂选用上要充分考虑加药浓度、加药方式和药剂对回注系统的腐蚀问题等。
　　
参考文献
　　
[1] 王鸿勋，衣同春.稠油常规开采的几个问题.石油钻采工艺，1985（1）：51-57
　　
[2] 罗哲谭.江汉盆地拖市油田低渗透油藏储层特征――岩芯分析与储层评价.特种油气藏，1995，2（1）：21-24
　　
[3] 胡新.抽油机数控系统.石油机械，1991，19（1）：45-49
　　
[4] 崔振华，余国安，安锦高，等.有杆抽油系统.北京：石油工业出版社，1994：253
　　
[5] 张燕宾.SPW M变频调速应用技术.北京：机械工业出版社，1998：23-24
　　
[6] 孙祖臣.变频调速技术在油田设备上的应用.石油机械，1995，23（7）：44-49
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