油田注水工艺及管理

长庆油田第三采油厂2008.10西安长庆油田第三采油厂提纲第三部分油田注水地面工艺流程第四部分油田注水工艺技术指标、管理制度第二部分油田注水水源及净化设备第一部分油田注水的重要性第五部分油田注水常用仪器仪表及标定长庆油田第三采油厂油藏深埋在地下几千米的岩石孔隙中，开采初期，油藏自身具有能量，原油在油藏能量的作用下从孔隙中流动到采油井的井底，从而由泵抽汲到地面。随着油田的开发，油藏能量不断的释放，油井的产量就要下降。为了遏制油藏能量的下降，保证油井的稳产高产，提高最终采收率，我们就要向油藏中注水，通过注水及时的补充油藏能量，用水将岩石孔隙中的原油驱替出来。注水、油藏能量、油井产量三者之间是环环相扣，密不可分的。多年的经验告诉我们：要想油井高产稳产，必须注好水注够水。第一部分油田注水的重要性长庆油田第三采油厂第一部分油田注水的重要性注水与采油之间的关系如图所示，如果注水量、注水强度过大，就会在油藏中形成“指进”，造成油井水淹。如果注入量不够，则地层能量亏空，引起油井产量下降。只有“注好水，注够水”，达到注水与采油的平衡，才能保证油井的稳产高产。超注联合处理站注水站配水间注水井采油井计量站油藏正常欠注长庆油田第三采油厂提纲第三部分油田注水地面工艺流程第四部分油田注水工艺技术指标、管理制度第二部分油田注水水源及净化设备第一部分油田注水的重要性第五部分油田注水常用仪器仪表及标定长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备一、注水水源油田注水水源可分为地面水源、地下水源和采出水三种。1、地面水源目前，我国陆地油田所用的地面水源主要有江河水、湖泊水、水库水等。它的特点是：水量充足、矿化度低。但水量随着季节变化较大、含氧量高，同时携带大量的多种微生物、悬浮物和泥沙杂质等。2、地下水源地下水源是指地下浅层水，一般产于河流和洪水冲击层中，水量丰富，经水文勘探，井队钻探而成。油田目前地下水源的层位是洛河层。长庆油田第三采油厂一、注水水源3、采出水采出水是油层中采出的含水原油经过脱水后得到的。对采出水进行处理和回注，一方面可作为油田注水稳定的供水水源，节约清水；另一方面可以减少外排造成的环境污染。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂二、水质及标准1、注水水质注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外，还必须符合以下基本要求：（1）水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；（2）水注入油层后不使粘土产生水化膨胀或产生悬浊；（3）不得携带大量悬浮物，防止堵塞注水井渗滤通道；（4）对注水设施腐蚀性小；（5）当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可替代注入。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂二、水质及标准表1：油田采出水回注推荐技术指标注入层平均空气渗透率×10-3μm21.01.0~10.010.0~100.0100.0控制指标悬浮物浓度,mg/L5101015悬浮物粒径,μm3335含油量,mg/L10152030平均腐蚀率,mm/a0.076SRB菌,个/ml10TGB菌,个/ml100辅助指标总铁量,mg/L0.5PH6~9溶解氧,mg/L0.05硫化物,mg/L2.0二氧化碳,mg/L-1.0~1.0第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂二、水质及标准表2：油田不同层位采出水回注主要技术指标（节选）第二部分油田注水水源及净化设备渗透率塞152长217.38＜10＜20靖　东长233.8＜10＜20招　安长2长31.02～8.35＜10＜30候　市长62.36＜10＜20坪　桥长60.63～0.96＜15＜20王　南长61.11＜10＜20杏　河长61.31～2.34＜10＜20长233.8＜10＜10长61.49＜10＜20郝坨梁延1056.5～260.9＜15＜20白于山长4+51.45＜10＜20大路沟二区长61.58＜10＜20层　位主要指标(×10-3μm2)悬浮物含量(mg/L)含油量(mg/L)安塞油田靖安油田盘古梁油　　田区　　块长庆油田第三采油厂三、水质超标的危害1、悬浮物含量悬浮物含量是注入水结垢和地层堵塞的重要标志，如果注入水中悬浮物含量超标，就会堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。2、含油量如果注入水中含油量超标，将会降低注水效率，它能在地层中形成“乳化段塞”，堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。且它还可以作为某些悬浮物很好的胶结剂，进一步增加堵塞效果。再者，原油采出本不容易，自然不能再注回去。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂三、水质超标的危害3、溶解氧溶解氧对注入水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。如果注入水中氧化物含量超标，它不仅直接影响注入水对注水油套管等设备的腐蚀，而且当注入水存在溶解的铁离子时，氧气进入系统后，就会生成不溶性的铁氧化物沉淀，从而堵塞油层。因此，溶解氧是注入水产生腐蚀的一个重要因素。4、硫化物油田含油污水中的硫化物有的是自然存在于水中的，有的是由于硫酸盐还原菌产生的。如果注入水中硫化物超标，则注入水中的硫化氢就会加速注水金属设施的腐蚀，产生腐蚀产物硫化亚铁，造成地层堵塞。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂三、水质超标的危害5、细菌总数如果注入水中细菌总数超标，就会引起金属腐蚀。腐蚀物就会造成油层堵塞；油田含油污水中若大量存在细菌，就会加剧对金属设备的腐蚀，造成油层堵塞。6.Fe2+和Fe3+离子油田污水中的Fe2+离子结构不太稳定，易与水中的溶解氧作用生成不溶于水的Fe(OH)3沉淀；Fe2+离子还容易与水中的硫化氢发生化学反应，生成FeS沉淀，从而堵塞油层，导致吸水指数下降。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则1、注入水与地层水的不配伍极易产生沉淀常见的注入水与地层水水型有CaCl2、Na2SO4、NaHCO3三种，当两种不同水型的水相混合时就极可能产生沉淀。常见的反应有：（1）注入水与地层水直接生成沉淀：Ca2＋（Ba2＋、Sr2＋）＋SO42-→…CaSO4↓Ca2＋（Fe2＋、Ba2＋、Sr2＋、Mg2＋）＋CO32-→…CaCO3↓第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则常见的反应有：（2）水中H2S引起的沉淀：Fe2＋＋S2-→FeS↓（3）水中CO2逸出或PH值和温度升高时引起沉淀：Ca2＋（Fe2＋、Ba2＋、Sr2＋、Mg2＋）＋HCO3-→…Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2＝CaCO3↓＋CO2↑＋H2O（4）水中溶解氧引起沉淀：Fe（Fe2＋）+O2+H2O→…FeCO3、Fe(OH)3第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则2、注入水与储层的不配伍可能引起的损害（1）矿化度敏感引起地层中水敏性物质的膨胀、分散和运移，C.E.C值（油层岩样的阳离子交换容量）大于0.009mmol/g（按一价离子计算）时，应考虑对储层进行防膨预处理或重新选择水源。（2）pH值变化引起的微粒和沉淀。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则3、注入条件变化引起对地层的损害如速敏引起地层中微粒的迁移和温度压力变化引起沉淀等。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则4、清污混注配伍原则清污混注前应进行结垢计算或可混性试验。主要应考虑防沉淀、缓蚀，杀菌、除氧等。（1）结垢的主要机理Ca2＋＋CO32-→CaCO3↓Ca2＋（Ba2＋、Sr2＋）＋SO42-→CaSO4↓（BaSO4↓、SrSO4↓）（2）溶解O2、H2S、CO2引起腐蚀溶解氧氧化注水设施，产生Fe(OH)3沉淀；溶解氧有利于好氧菌的繁殖与生长，进而产生大量的堵塞物质。CO2溶于水中降低pH值从而加剧腐蚀。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂四、注入水配伍原则H2S在酸性或中性水中生成FeS沉淀，促使阳极反应不断进行，引起严重的腐蚀。（3）细菌堵塞地层在油田水系统中存在着硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和铁细菌（IB）等多种微生物，这些细菌除自身造成地层堵塞外，还增加悬浮物颗粒含量并增大颗粒直径以及增大总铁含量。第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂123456地下水除铁工艺流程1-水源；2-深井泵；3-过滤器；4-储水罐；5-输水泵；6-供水管线（一）地下浅层水处理工艺五、水质净化及设备第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂地下浅层水，经水文地质勘探，井队钻探而成，比较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤，比较干净，几项水质指标都基本达到要求，个别井的含铁比较高。地下水中铁的主要成份是：二价铁，通常以Fe(HCO3)2形态存在，水解后生成Fe(OH)2，氧化后生成Fe(OH)3，容易产生沉淀堵塞地层。一般在除铁的锰砂过滤器后加一级石英砂过滤器，可以进一步除掉水中的悬浮物固体，这样便于达到清水注水的水质标准，无论是锰砂还是石英砂滤罐都是压力式滤罐。（一）地下浅层水处理工艺五、水质净化及设备第二部分油田注水水源及净化设备长庆油田第三采油厂（二）、采出水处理工艺及设备第二部分油田注水水源及净化设备1、采出水处理工艺发展历程及特点第一阶段：二级沉降除油+石英砂过滤油田开发初期，原油脱水采用两段电化学处理流程；污水处理工艺采用自然浮升、混凝沉降、压力过滤等流程，采出水主要以排放为主。污水回收池沉降罐除油混凝沉降压力过滤罐采出水加混凝剂排放长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备第二阶段：斜板除油+核桃壳过滤八十年代中后期，为解决油田采出水的出路，确定了以采出水回注为目标。新的原油脱水流程采用井口加药、管道破乳、大罐溢流沉降脱水；采出水处理采用絮凝沉降、斜板除油、沉降罐杀菌等技术，采出水经处理合格后进行回注。这一流程先在马岭北区投产使用，后在“七五-八五”期间，相继在马岭中区、红井子、油房庄、安塞王窑建成采出水处理及回注（灌）流程。溢流沉降罐石英砂过滤器除油罐调节罐卧式粗粒化罐含水油加杀菌剂净化油罐长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备第三阶段：斜板除油+核桃壳、改性纤维球过滤二十世纪九十年代后期，为适应油田可持续发展的要求，公司加大了油田采出水治理力度，形成两种油田采出水处理工艺技术。1）、斜板除油+三级改性纤维球精细过滤流程主要以斜板除油→三级改性纤维球过滤→絮凝、杀菌处理方法，建成的场站主要有靖三联、杏河集油站、王窑集中处理站等。长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备三级改性纤维球过滤处理流程工艺图长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备通过对靖三联等站点处理水质监测分析，该工艺流程在运行初期，悬浮物、含油等主要控制指标均达到10mg/l以下，运行一段时期后，随着设备过滤精度及能力的下降，处理后的水质指标上升，滤料时有出现污染。三级改性纤维球图长庆油田第三采油厂第二部分油田注水水源及净化设备2）、两级核桃壳+两级改性纤维球精细过滤流程工艺流程：主要是斜板除油→两级核桃壳过滤→两级改性纤维球过滤→絮凝、杀菌技术。两级核桃壳+两级改性纤维球过滤工艺流程图长庆油田第三采油厂1）、除油装置⑴除油罐除油罐根据型式可分为：立式常压除油罐、卧式压力除油罐、密闭除油罐。除油罐型式的选用应根据采用的处理工艺流程、含油污水水质、污水中的油品性质、处理规模、处理后水质要求，通过经济比较确定。进入除油罐含油污水的含油量不得大于1000mg/L，粒径大于76μm的砂粒含量不得大于100mg/L。否则必须在进入除油罐前增设除砂装置。经除油处理后，污水含油量不大于50mg/L，悬浮固体含量不大于20mg/L。第二部分油田注水水源及净化设备2、主要过滤设备的工作原理长庆油田第三采油厂立式除油罐示意图1—进水；2—粗粒化滤层；3—斜板滤层；4—出水；5—出油；6—集油槽；7—排泥。污水加入混凝剂后，在管道内进行混合，再经进水管以切线方式进入反应筒内，