紅山嘴油田水質(zhì)改善技術(shù)研究與應(yīng)用

周志華 李家寧 牛婧 李咸勇

中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆克拉瑪依 834000

紅山嘴油田水質(zhì)改善技術(shù)研究與應(yīng)用

周志華 李家寧 牛婧 李咸勇

中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆克拉瑪依 834000

紅山嘴注入水高含量的Ca2+、Mg2+導(dǎo)致聚合物成膠困難，通過開展了成垢離子的治理、凈水與水質(zhì)改善技術(shù)研究，合成了新型多功能注水水質(zhì)改善劑和納濾水體凈化方法，現(xiàn)場應(yīng)用試驗取得了較好的效果。

自2004年以來紅山嘴注入水水質(zhì)發(fā)生巨大變化，注入水礦化度由11525mg/L上升為33715mg/L，其中鈣、鎂離子含量由480mg/L上升為3000mg/L。Ca2+等高價離子使聚合物成膠困難、膠體穩(wěn)定性差，甚至不成膠，嚴(yán)重影響井組整體調(diào)驅(qū)的效果。

1 注水問題研究

對現(xiàn)場采集的水源井和對應(yīng)油井的油水樣品的離子進行了化學(xué)分析，尤其是對比較重要Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、K+離子含量進行了化學(xué)與ICP雙重分析，分析確定了水樣的成垢離子含量及水型特點。從配水站至注水井口時，水質(zhì)均嚴(yán)重發(fā)黑，黑色懸浮物、單井井口細(xì)菌含量更高，SRB大都超過5000個/ml。

注入水與地層水不配伍、存在腐蝕、結(jié)垢問題，影響調(diào)驅(qū)效果；高含鈣、鐵、鹽、細(xì)菌的注入水對聚合物成膠的影響較大；鐵等高價離子、SRB代謝產(chǎn)生的H2S是影響聚合物成膠的主要原因。

2 凈水技術(shù)研究

水體凈化，包括含油、懸浮物、細(xì)菌等水質(zhì)問題和軟化、脫鹽等離子去除問題，其中，軟化和脫鹽是我們研究的重點。

2.1 化學(xué)軟化法

工業(yè)上經(jīng)典水質(zhì)處理方法是藥劑軟化法，如加入石灰、磷酸鈉等。加入石灰，可使水中的二氧化碳、碳酸氫鈣和碳酸氫鎂生成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，對永久硬度大的硬水，可再加適量純堿。反應(yīng)過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。

Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2→ 2CaCO3↓＋2H2O

Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2→ Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O

CaSO4＋Na2CO3→ CaCO3↓＋Na2SO4

紅山嘴油田硫酸鹽還原菌的防治，首先是要徹底清管，這可以消除菌源，其次是從源頭比如紅聯(lián)站加藥殺菌，細(xì)菌就不可能惡性繁殖，后端水體就干凈了。

2.2 納濾凈水技術(shù)研究

納濾（NF）膜是孔徑為1-10 nm 的膜，其孔徑介于反滲透（RO）與UF膜之間NF膜主要去除直徑為1個納米 ( nm ) 左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量為100～1000。處理油田水時，可以保留部分的K+、Na+、Cl-等一價離子，濾除二價離子。

進行了超濾、納濾、反滲透實驗，實驗表明，納濾(NF)和反滲透(RO)處理紅山嘴油田注入水具有明顯技術(shù)優(yōu)勢，特別是高礦化度清水的軟化、脫鹽，納濾后注入水與地層水配伍性良好，結(jié)垢不到原先的1/10。

3 水質(zhì)改善技術(shù)研究

3.1 水質(zhì)改善劑的合成

篩選了目前20余種工業(yè)化的緩蝕阻垢劑藥劑，從中篩選具有緩蝕、阻垢、驅(qū)油活性多種功能的藥劑，開發(fā)了新型抗溫抗鹽聚合物驅(qū)油體系。

合成了不同分子量的AMPS改性低分子聚合物樣品12個，對合成產(chǎn)品的螯合性能進行了對比評價，螯合鈣鎂能力最高可達(dá)90%。

合成的水質(zhì)改善劑通過對高鈣鎂影響聚合物成膠的掩蔽能力對比測試，水質(zhì)改善劑對紅山嘴水體表面張力的改善對比測試，水質(zhì)改善劑對紅山嘴水體驅(qū)油能力的改善對比測試，均取得了滿意的效果。復(fù)合制備的多功能水質(zhì)改善劑防垢（即螯合鈣鎂離子）率達(dá)85.6%以上。

3.2 活性水驅(qū)技術(shù)應(yīng)用

表面活性劑是指在溶劑中加入很少量即能顯著降低溶劑表面張力，改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)，在石油開采方面應(yīng)用廣泛。

表1 表面張力數(shù)據(jù)

通過水質(zhì)改善劑驅(qū)油巖心試驗，250ppm活性劑驅(qū)油驅(qū)油效率可達(dá)到3.9%～4.3%。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 添加水質(zhì)改善劑

在紅聯(lián)站添加水質(zhì)改善劑，加藥濃度按照濃縮液在250-500PPm左右，自注水泵到油層水體全線受益，使水體不再結(jié)垢而傷害油層、影響聚合物成膠的現(xiàn)狀也大大減輕；同時水質(zhì)改善劑又是活性水驅(qū)化學(xué)劑，有一定的驅(qū)油作用，是一種多效化學(xué)劑。

4.2 使用納濾裝置

部分井組使用納濾裝置，納濾保證了配聚不受Ca2＋、Mg2＋等高價離子影響，所配制聚合物的黏度、交聯(lián)后凝膠的強度和穩(wěn)定性均得到改善。

管線全線清理、源頭使用大劑量殺菌劑殺菌、生物抑制等多項措施聯(lián)合應(yīng)用，SRB 得到有效控制，達(dá)到了調(diào)驅(qū)配聚的基本要求。包含納濾裝置和水質(zhì)改善劑的改善注水效果技術(shù)是深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的配套和補充，這一技術(shù)的應(yīng)用將使深部調(diào)驅(qū)的效果更有保證。

[1]姜濤，陳新剛.三次采油用聚丙烯酰胺研究進展[J].精細(xì)石油化工進展，2001(6)：30-32

[2]王中華.油田用丙烯酰胺共聚物的研究進展[J].甘肅化工，2001，2(6)：57-58

[3]楊小華.丙烯酰胺類聚合物的研究與應(yīng)用[J].精細(xì)石油化工，2000，6(4)：48-51

[4]何勤功，古大治等.油田開發(fā)用高分子材料[M].石油工業(yè)出版社，1990年10月

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.005

周志華（1959-），女、新疆克拉瑪依人，工程師，石油地質(zhì)。

配伍性；聚合物；礦化度；納濾