油田注入水水質變化原因分析及穩定對策

鄒民 李新民(新疆阜康準東采油廠勘探開發研究所，新疆 阜康 831511)

0 引言

油田注水在實際操作中容易受到多種條件和因素的制約，水質往往比較差，長期注入不合格的水質會嚴重傷害地表層，并且還會影響石油資源的采收率，給石油開采形成阻礙。基于此，對石油注入水進行研究，掌握水質變化情況和應對措施，可以進一步保證石油開采質量。本文就以A油田的現狀作為參照，通過對相關數據的分析，掌握水質變化原因，以便為后續的研究工作提供有效參考。

1 油田注水現狀

以A油田為例，在注入水之后，經過過濾加工水質發生了明顯的變化，水質趨于渾濁，并且堵塞巖心情況嚴重，并不能符合油田回注的相關要求。針對這種情況，通過對注入水質進行分析，可以得出水質之所以會趨于渾濁的主要原因是因為溶解氧濃度攀升，給細菌繁殖提供了比較適宜的環境，細菌繁殖速度加快，最終影響到了水質質量[1]。目前我國的油田注水都是使用自營生產水充當注入水源，以此來滿足節能減排的實際需求和相關注水規劃需要。但是這也在一定程度上影響到了開采質量，因為自營生產水的水質情況較為復雜，不僅含有混合水成分，而且還殘留了一些處理藥劑，所以將這樣的水作為油田注入水，很容易讓水質發生變化。

2 實驗步驟

2.1 實驗材料和設備

本次實驗是以無機除氧劑、氧化(復合)殺菌劑以及防垢劑作為主要實驗材料，對A油田進行水樣取樣，并且模擬地層水、天然巖心和細菌測試瓶等。實驗設備主要采用STZ-A1濁度儀、GDYS-101SR溶氧檢測儀、巖心實驗裝置、X射線分析儀和電子顯微鏡等[2]。

2.2 實驗方法

(1)測定濁度值。利用濁度儀可以對油田注入水的濁度值進行科學測定，通過觀察不同時間的數值變化，掌握注入水的濁度值變化規律。

(2)檢測水質指標。關于水質指標的檢測，要參照相關的行業標準，對抽樣水樣的懸浮顆粒含量、離子組成情況、水樣含油量以及細菌數量等數值進行科學有效檢測，保證檢測過程的嚴謹性，確保檢測數據的真實可靠[3]。并將檢測所得數據認真記錄和存檔，以便為后續工作提供便利條件和有效參考。

(3)檢測注水渾濁物含量和成分。關于注水渾濁物含量和成分的檢測，需要借助濾膜完成水樣的過濾，并在此基礎上進行渾濁物的收集，再通過電子顯微鏡搭配能譜分析進行綜合檢測和分析，提煉出主要成分。

(4)巖心驅替實驗。巖心驅替實驗是水質變化實驗的關鍵環節，在實際實驗階段，需要嚴格遵循實驗步驟，保障實驗結果的可靠性。首先，需要先進行烘干、洗油和地層水模擬等工作，通過科學計算得出孔隙體積的相應數值。其次，將巖心放置在驅替實驗裝置中，通過地層水模擬對巖心滲透率進行測定。最后，將經過處理后的水樣繼續進行驅替，并在整個過程中記錄下巖心滲透率的變化情況，以此來計算巖心滲透率的持久效率。值得注意的是，在實驗環節需要注意溫度變化對實驗結果的影響，溫度應該控制在80℃，并且驅替流速也需要控制在合理的范圍內。

2.3 實驗結果

(1)水質變化原因。通過取樣調查和科學實驗，我們可以得出水質變化的具體原因。分別取兩組水樣，并且保證取出的水樣都處于澄清狀態，但是隨著水樣靜置時間的無限延長，兩組水樣的濁度值產生了一定的變化，當水樣靜置時間超過1天(24小時)之后，兩組水樣的濁度值均超過了100NTU，并且隨著時間的延長，水樣渾濁度還在不斷攀升，程度逐漸加重，并且伴隨氣味和黑化現象產生，由以上實驗中我們可以得出油田注入水在和空氣充分接觸后會產生水質變化。產生這樣的現象，主要是因為注入水中溶解氧濃度不斷攀升，給細菌繁殖提供了比較適宜的環境，細菌繁殖速度加快，最終導致渾濁度上升。

(2)水質指標。根據國家先后出臺的實驗指標以及分析方法，對A油田進行了科學檢測，主要是為了檢測水中的離子組成情況和相應的水質指標，并在檢測數據的基礎上對控制指標進行科學比對。從比對結果我們可以看出，在抽取的水樣中可以檢測出少量的鈣鎂離子成分，通過檢測數據基本上就可以將由于鈣鎂離子沉淀而造成水樣渾濁的可能性排除。除此之外，由于溶解氧濃度在油田注入水中的含量比較高，鐵細菌也嚴重超標，除了鐵細菌數量和溶解氧濃度存在超標現象之外，其他水質指標都在合理的范圍之內，都是屬于可控數值。因此可以得出，水質變化可能與鐵細菌數量以及水中溶解氧濃度存在直接聯系。

3 水質穩定對策

3.1 除氧劑優選

參照測定溶解氧濃度的實際方法，在放置2天(48小時)后的注入水中添加不同種類的除氧劑，以此來測定實際的除氧效率，以及除氧率在不同時段的變化情況，綜合評價除氧效果。

圖1 除氧效果對比圖

由圖1中我們可以看出，除氧率和除氧劑濃度之間存在直接聯系，當除氧劑用量加大時，除氧率也會明顯攀升，在多種除氧劑的除氧效果對比中，CYJ-10除氧劑的除氧效果最理想，當質量濃度達到1000mg/L時，該除氧劑的除氧率可以高達85%以上，通過掌握除氧劑的使用量可以起到有效控制水質變化的作用。

3.2 殺菌劑優選

通過上述實驗我們已經知道了影響水質變化的主要因素，除了溶解氧的濃度之外，細菌數量也是主要因素之一，溶解氧濃度可以通過除氧劑來有效遏制，而細菌數量的控制則需要通過使用殺菌劑來實現。同樣參照細菌數量的測定手段，在放置2天(48小時)后的注入水中添加不同的殺菌劑，以此來測定殺菌劑的實際殺菌效果。具體實驗結果如下圖2所示。

圖2 殺菌劑實驗結果

由上圖2中我們可以看出，殺菌率和殺菌質量濃度存在緊密聯系，當殺菌質量濃度不斷呈現上升趨勢時，殺菌率也會明顯增高，在不同種類殺菌劑的對比中，可以明顯看出SJJ-3殺菌劑的殺菌效果最理想，當質量濃度達到30mg/L時，殺菌率已經達到了97.81%，殺菌效果明顯，在注入水中加入適量的SJJ-3殺菌劑可以有效起到抑制細菌生長和繁殖的作用。

3.3 水質穩定效果

(1)濁度值。結合殺菌劑和除氧劑最終的優選結果，還是以A油田水樣作為實驗對象，在抽樣水樣中分別加入一定數量的除氧劑和殺菌劑，以此來評定水質穩定情況。將測試水樣保持在敞口狀態下，通過放置時間的變化來觀測濁度值，從實驗結果中可以表明，當水樣放置時間超過48小時之后，水質并沒有產生明顯的變化，依然保持澄清的狀態，并且加過除氧劑和殺菌劑的測試水樣，其濁度值也沒有產生明顯的變化，并沒有升高而是維持在平穩的狀態，這就在一定程度上證明了實驗結果的可靠性，通過添加除氧劑和殺菌劑的方法可以很好保持水質的穩定性，處理效果比較理想。

(2)巖心驅替實驗。在實際的油田注水階段，如果水質改變可能會造成結垢現象的發生，所以巖心驅替實驗必不可少。在巖心驅替實驗中，通過在測試水樣中加入適量的防垢劑，以此來避免結垢堵塞問題的產生。本次實驗采用的驅替流體配方是采用除氧劑+殺菌劑+防垢劑來實現的，其中防垢劑的種類選擇的是TFG-20作為本次實驗對象，對其除垢效果進行測定。實驗結果如下圖3所示。

圖3 巖心滲透率的實驗結果圖

由圖3注入量和巖心滲透率之間的關系中可以明顯看出，當注入量在100PV時，巖心滲透率基本保持在85%左右，說明測試水樣經過處理后對滲透率的影響比較小，甚至可以忽略不計，可以滿足油田長期注水的實際需求。

4 油田水質變化研究的意義

油田注水可以最大限度提高油田的開采率，保證油田開采的經濟效益。油田注水技術一般都適用于復雜的作業環境，并且在實際注水過程中，為了進一步提高油田開采的效率和質量，可以在開采之前掌握相關的參數，制定科學合理的開采方案，保證油田開采效果[4]。在原油中存在很多氣體，在開采前期可以根據開采的具體地質情況進行超前注水，保證油田的能源充足。由于原油密度較低，注水后石油會上浮，便于開采的同時還可以提高開采的質量。

5 結語

綜上所述，要保證油田注水質量，首先就應該解決油田水質問題，結合油田開采的實際情況，采取科學有效的手段，在保證油田注水質量的同時，還可以提高油田開采的效率。由此可以看出，對油田水質變化情況以及穩定措施進行分析十分必要，可以從根本上推動石油產業的快速發展。