油田注水水质标准的研究

油田注水水质标准的研究

油田注水水质工程存在的问题油田注水是增加地层能量、保持油田稳定性和提高采收率的重要措施之一。油田污水作为注水水源回注地层既有利于保护环境,又有比其他水源较好的驱油效果,因而被广泛采用。但油田污水含有较高的悬浮固体、浮化油、细菌及有害离子等。这会造成注水地面设施的腐蚀和地层的堵塞伤害。因此,必须根据油田注水水质要求对其净化处理,满足油田注水开发的需要。从国外油田回注污水水质资料看出:各国专家对水质的具体要求各不一样,各油田的注水水质标准各不相同。我国注水开发油田油藏类型多而且采用分层注水工艺,这对制定油田的水质标准,特别是确定回注污水最佳净化程度,难度较大。目前国内外还未见有一种确定回注污水最佳净化程度的好方法。近几年,胜利油田正在努力改善注入水质,提高油田注水开发效果。在工作实践中,我们越来越感到对上述问题非常有必要进行研究和探讨。以此指导对注水水质的正确评价和制定各油田的最经济的水质标准,为水处理工艺提供可靠依据。目前，对油田水质的研究和评价存在一些问题我们认真地研究和总结了胜利油区目前部分油田已编写出的油田注水水质研究评价报告。认为存在的问题主要有以下几方面。1评价和评价的必要性研究项目完善齐全;研究内容包括注入水的水性,配伍性,敏感性,适应性以及每项指标对地层的伤害程度等等。已形成了正规完备的水质试验室研究工作内容、程序。并以试验研究结果和行业水质标准为依据评价水质和提出该油田的水质指标。实践证明这样的研究再详细,也只是理性的认识,对已投入注水开发多年的油田,水质治理也只能是指导性的,而不是全面的准确的依据。2在注水处理工艺的设计方面,要注意是否将回注污水的水质直接加入表面,没有真实地反映矿场实际注水情况。这说明矿场水质研究评价应做哪些工作以及它的重要性还不明确。因此,不能定量地评价现场注水水质及其效果,只是定性地支持了室内研究的结论。因而无法确定回注污水的最佳净化程度。当然水质标准定得越高,对注水只会有好处,没有坏处;但投资会加大,管理难度会增加。我们针对存在的问题提出了必须认真开展以矿场注入水质研究及其评价为主的新观点和方法。只有这样做,才能实现评价现行水质和提出论证充足的水质标准依据。图1说明了这一观点。图1是我们研究了目前注水水质工作存在的问题后得出的正确结论。它说明对注入水质和水处理工艺的评价不能单纯以室内研究的水质标准,而是以是否满足油田实际注水需要来评价。因此,对已注水开发的油田注水水质的评价及重订水质标准必须进行矿场水质研究。对油田注入水质矿场的研究如何开展油田注入水质的矿场研究及评价,本文在这里只是结合工作经验进行了探讨性研究,还有待实际应用验证和完善。1矿场水质研究方法(1)统计分析法调查统计油田不同注水开发时期的有关注水资料,进行统计计算分析研究。(2)统计法为主、综合方法为辅通过有目的的开展注水水质对注水生产及效果影响的现场试验,进行分析研究。这两种方法可以分别采用。根据我油田注水开发历史较长,最好是同时采用两种方法,可以各有侧重。如果以统计法为主,则现场试验为辅,试验期可缩短;如果以试验法为主,则统计法为辅,统计资料可适当减少。2矿场水质研究的主要内容水质对注水系统的影响主要是堵塞和腐蚀,现以水质对系统和油层堵塞伤害程度研究为例。(1)油藏“水”开发调查研究①不同注水开发时期注入水质调查研究;②注水系统及注水井工艺技术情况调查研究;③不同注水开发时期油藏注水开发方案实施调查;④不同注水开发时期注水井、层注水情况调查研究;⑤注水井、层吸水能力变化影响因素调查统计分析;⑥注水井、层恢复吸水能力措施效果及费用调查;⑦地面系统对水质的影响及措施费用调查。(2)井内水保障试验工作内容:①选取试验区编制试验方案;②选取一定量有代表性的试验注水井组。试验井分两组:一组试验井按方案注水,不采取任何措施;一组试验井采取各种恢复吸水能力措施。注意两组试验井都要有可比性,各种条件一致或相近。③按试验要求取全取准各项资料数据。研究内容:①注水水质对不同渗透率注水层段的影响;②注水水质对注水开发效果的影响;③试验期内注入水质不稳定性对不同注水层段的影响;④恢复井、层吸水能力的措施效果及费用;⑤影响注水井、层吸水能力主要因素。建立水质评价指标体系我们确定了矿场注入水质研究方法和内容后,还需要建立一套科学完整的水质评价指标体系和评价方法,这一问题本身就是一个研究课题。为了叙述方便及篇幅所限,将所需统计资料名称、表格及计算公式暂略。1评估体系的形成(1)iwb式IW=QP流−P静=Q2−Q1P2−P1ΙW=QΡ流-Ρ静=Q2-Q1Ρ2-Ρ1式中IW——吸水指数,m3/(d·MPa);P流——注水井流压,MPa;P静——注水井静压,MPa;Q——日注水量,m3/d;Q2、Q1——指示曲线上任意两点的吸水量,m3/d;P2、P1——与Q2、Q1相对应的注水压力,MPa。(2)吸水指数值Ni=Iwi2−Iwi1Iwi1Νi=Ιwi2-Ιwi1Ιwi1式中Ni——第i时间段吸水指数变化百分数;Iwi2——第i时间段末吸水指数m3/(d·MPa);Iwi1——第i时间段初吸水指数m3/(d·MPa);(3)水质指标变化百分数Mi=ai2−ai1ai1Μi=ai2-ai1ai1式中Mi——第i时间段水质某项指标变化百分数;ai2——第i时间段末水质某项指标值,mg/l;ai1——第i时间段初水质某项指标值,mg/l。(4)2恢复吸水能力的操作成本A=Σi=1nAoiA=Σi=1nAoi式中A——统计期恢复吸水能力作业费用,元;Aoi——统计期内第i次作业费用,元。(5)水处理部门的成本C,分。2评估方法(1)影响ni值的因素用吸水指数变化程度百分数分析评价注入水质。①分层进行评价。按油田注水方案划分的注水层段分别统计,不同注水时间段的分层吸水指数和吸水指数变化百分数。如一年为一统计期,则每月为统计期内的注水时间段,Ni值的影响因素受注水时间和注入水质某项指标变化的Mi值的影响,其它影响则应排除(见表1)。②系统进行评价。各层所占注水井全井吸水指数百分比及影响水驱储量百分数;注水井吸水指数变化程度及井数百分比;恢复吸水能力作业措施评价。(2)有腐蚀影响的污水中杂质的含量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——净化1m3污水的费用,分;A——恢复注水井吸水能力的作业费用,元;Q——污水注入量,m3/d;t——注水井工作时间(在吸水能力保持不变条件下);B——设备和管线在注污水期间由于腐蚀而进行的维修费用,元。下标:1:表示所研究的注入方法;i:表示其后续的方法。每个阶段设计的注水井工作时间可用下式确定ti=1αt1a1ai(2)ti=1αt1a1ai(2)式中α——用后续方法处理污水时腐蚀强度降低的系数(实验方法确定);a——净化后污水中杂质的含量(g/m3)污水处理过程中,维修工作的设计费用可用下式确定Bi=β⋅B1⋅tit1(3)Bi=β⋅B1⋅tit1(3)将(2)式的ti代入(3)式得:Bi=βα⋅B1⋅a1ai(4)Bi=βα⋅B1⋅a1ai(4)式中β——净化后因污水腐蚀强度降低而使设备和管线维修费用降低的系数(实验方法确定)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)符合这一不等式就说明所采用的污水处理方法是合理的,不符合这个不等式说明应用后续的较为复杂的方法是可行的。从以上公式看出,国外注水水质十分重视堵塞和腐蚀影响因素。根据我油田具体情况,为方便公式的应用,将公式简化。假设暂不考虑腐蚀因素,α和β系数的试验将省略,工作量会大大减少,有利于统计计算分析。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,说明由于污水中杂质含量的减少,而使恢复注水井吸水能力的作用费用减少,是节约的费用。Ci−C1100Qt1Ci-C1100Qt1,说明采用后续工艺,改善水质所增加的污水处理费用,是超支的费用。简化公式(6)对于污水中杂质含量的确定经济性更加明确。以上公式在国内未见应用实例,我们不妨在今后的实践中应用验证。3建立综合评价指标以上对现行矿场注入水质研究及定性定量的评价分析,为注入水质标准的评价奠定了基础。①应用综合评价近似公式可确定悬浮固体含量;②应用堵塞程度评价Mi与Ni的关系及结合室内研究成果可以确定与堵塞有关的水质各项指标;③计算出新指标可使水质改善的程度,预测出经济效益。即吸水指数恢复程度的预测。恢复水驱储量值,减少解堵作业费用值等。研究的价值与意义(1)油田注水水质矿场研究及评价是胜利油田现阶段注入水质综合治理工作中迫切需要做的工作。(2)矿场水质研究及评价是坚持了特定的水注入特定的地层中所需要的不同水质要求这样一个客观实际原则,对制定