薩中開發區塊回注水節約方法探討

史海霞 王學文（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

薩中開發區塊自上世紀90年代開始進行三次采油，2002年以前開采對象為一類油層，2003—2015年為一類油層和二類油層同時開采，2016年以后至今為二類油層；驅替方式從原來的單一聚驅轉變為聚合物+堿+表活劑三元驅替[1]。開采方式多樣，產出液成分日趨復雜，給開發管理帶來一定困難。另外，從“十三五”期間開發區塊安排看，三元驅替存在時間密集、空間密集的特點。年均投產區塊在1.5個，且相鄰區塊開發間隔注入時間較短，達不到小井距注入時間5 a，大井距注入時間8 a左右的要求。開發區塊安排對地面系統產生兩方面影響：一是三采產液增幅較大，占總產液的比重加大，按照目前地面管網關系，三采液對水驅產液的影響將加大，地面處理工藝復雜，產出液處理很難達標，無法用作深度水源[2]；二是由于相鄰區塊密集開發，且注入階段水質均采用深度水，所需回注水多為產出水少，產注水失衡問題突出，且區塊間調水困難，難以滿足深度水需求。因此通過分析三采產注水系統目前存在的問題，提出幾種節約回注水的方法，實現產注水平衡。

1 地面問題

1.1 三元產出液污水水質較差

目前該開發區塊三元產液量占總產液量40%以上[3]，地面系統采用“分質處理、分質注入”模式，但各系統關系存在交叉沒有完全獨立。在原水處理方面，水驅與聚驅低含聚污水作為深度水水源；回注方面，包括聚驅回注水驅系統、三元水回注水驅、聚驅系統。這種系統關系導致水驅采出液含聚濃度增高，且產出的污水中含聚濃度也較高，目前水驅含聚濃度平均在283 mg/L。按照深度水處理參數，高含聚的污水進行深度處理時，會增大深度處理難度，降低達標率[4]。例如，區塊內某污水處理站來水水質含聚濃度在516～650 mg/L，使得水質達標率由未見聚時的87.5%降低到見聚高峰期的65%。若用三元污水進行回注，會造成聚合物黏損增大，黏損由注入前的20%左右升至50%[5]。

1.2 三采深度水水源嚴重不足

“十四五”期間共安排7個產能區塊，三采規模加大，深度水缺水問題更加突出。各年度水驅產水量和深度用水量見圖1。從2021年開始，二者的差值不斷增大，按照開發方案，到2025年，三采深度水原水欠缺量最大達到7.0×104m3/d。北一區斷東、北一區斷西、西區及西過以及中區東部變成缺水重災區。如果調整三采后續水驅水質為普通水，可以緩解深度水原水不足問題[6]。

圖1 各年度水驅產水量和深度用水量Fig.1 Water drive yield and depth water consumption

調整后各年深度水驅產水量和深度用水量見圖2。經過調整后，度水用水量有所降低，2021年尚能達到平衡，但2022年缺水量最大，達到3.1×104m3/d，其后缺水量會不斷降低，到2025年二者基本平衡。現在斷西、西區及西過缺水量仍然較大，2022年北一區斷西西二類聚驅投注所需深度水目前還無解決方案。因此，急需開展相關研究解決深度水源水缺乏問題。

圖2 調整后各年度水驅產水量和深度用水量Fig.2 Water drive yield and depth water consumption after adjustment

2 解決措施

2.1 開展適應復雜污水的三采驅油體系

三元產出液影響全區水質，其污水深度處理難度大。若能利用三元污水來配置三采驅油體系，則可以減少三元污水深度處理量，降低污水深度處理難度，形成“自產自銷”污水循環利用模式。

采油一廠通過開展三元產出污水回注技術攻關，現已開發出適應復雜污水的三采驅油體系，部分聚驅區塊清水配聚合物母液，用三元污水進行稀釋，同時加入殺菌劑以提高其黏度保持率[7]。不同污水加入殺菌劑后的保黏效果見圖3。

圖3 不同污水加入殺菌劑后的保黏效果Fig.3 Viscosity effect of different sewage after adding fungicides

從圖3可以看出，隨著時間的增加，體系黏度降低，加入殺菌劑后，可以大幅度提高黏度保持率。15 d后，用三元污水配置的驅油體系，在不加殺菌劑的情況下，黏度就會從63.8 mPa·s降至10.4 mPa·s，黏損達到83.7%；而加入殺菌劑后，其黏度從66.8 mPa·s降至46.5 mPa·s，黏損僅為30.4%。

北一二排三元污水回注試驗已取得階段性成果，三元污水對于注入質量、體系性能、注入能力等影響，均在合理范圍內[8]。北一二排、西區和東區用三元污水回注時，三采驅油體系的黏度與聚合物濃度關系見圖4?？梢钥闯?，北一二排三元污水配置的驅油體系黏度與深度水配置的驅油體系黏度相差不大，但西區和東區三元污水配置的驅油體系黏度與深度水配置的驅油體系黏度差別較大。西區聚合物黏損由注入前的23.2%升至43.1%，東區聚合物黏損由注入前的19.3%升至55.6%，黏損升高影響區塊開采效果。因此，針對西區和東區三元污水，還需要繼續進行聚合物類型優選研究，以解決三元污水調配困難問題。

圖4 三采驅油體系的黏度與聚合物濃度關系Fig.4 Relationship between viscosity and polymer concentration in ASP flooding

2.2 應用微納米保黏技術

為了解決深度水源不足的問題，可以應用微納米深度氧化污水處理工藝來處理污水[9]，經過該工藝處理后污水配注聚合物在水質適應性方面，與深度污水性能相差不大。

現場實施微納米深度氧化處理水工藝全過程中，相比常規曝氧工藝，污水中的細菌、含油、懸浮物等指標沒有大的變化。但S2-去除率和Fe2+去除率卻比常規曝氧工藝有很大提升，不同工藝氧化除硫除鐵試驗數據見表1。可以看出，微納米深度氧化處理工藝在運行20 min后，S2-去除率達到100%；而常規曝氧工藝在工藝運行20 min后，S2-去除率僅為46.7%，60 min后也僅為51.1%。微納米深度氧化處理工藝在運行30 min后，Fe2+去除率達96.2%；而常規曝氧工藝在運行60 min后，Fe2+去除率僅為58.3%。微納米深度氧化處理工藝脫S2-、Fe2+效果明顯。

表1 不同工藝氧化除硫除鐵試驗數據Tab.1 Test data of sulfur and iron removal by oxidation in different processes

2018—2020 年，在采油一廠中區東部中十九注入站開展“微納米氧化處理油田污水配注聚合物增黏提效現場試驗”表明，該工藝處理后的污水可用于大慶煉化公司中分子聚合物的配制和注入，30 d井口體系黏度保持率可達到78.1%。單井黏度穩定性試驗數據見表2?，F場試驗了8口井，其中4口井的注入體系采用清水配普通污水稀釋，另外4口井的注入體系采用微水（即納米深度氧化處理工藝處理后的污水）配微水稀釋。從表2可以看出，清水配普通污水稀釋的注入體系的黏度隨著時間的增加而 降 低，30 d時 體 系 黏 度 從18.7 mPa·s降至6 mPa·s，黏度保持率僅為31.8%。而微水配微水稀釋30 d時體系黏度從34.4 mPa·s降至26.9 mPa·s，黏度保持率達到78.1%，這個黏度保持率與深度污水相差不大。用此技術可節省聚合物干粉20%，可節省清水量達到總注入量的33.2%以上。

表2 單井黏度穩定性試驗數據Tab.2 Single well viscosity stability test

2021年1 月，由大慶油田勘探開發研究院對微納米處理污水進行室內人造巖心研究評價，從試驗結果看，在增黏性能上，清水配深度污水稀釋與微水配微水稀釋相比，相同聚合物濃度下，兩種水型配制聚合物黏度基本相同；在黏度穩定性上，45 d后微水配微水稀釋方式下配制不同聚合物濃度下的黏度保留率在60%以上；在滲流方面，微水配微水稀釋方式下，配制的聚合物阻力系數和殘余阻力系數均高于采用清水配深度污水稀釋方式配制的聚合物溶液，具有更好的流度控制能力；在驅油效率方面也優于清水配深度污水稀釋。

實驗證明，普通污水可不進行后續深度處理，直接采用微納米氧化處理技術實施全污水配聚、稀釋。因此，在深度水水源不足的情況下，可以調整注入系統結構，將三采配制、稀釋用水由深度水調整為普通水[10]，減少深度水用量需求，解決深度水水源不足問題。

2.3 優化調整區塊注采比

從提高三采區塊注采比、降低水驅深度管網注采比方面出發，減少深度水用量，緩解深度水水源不足問題。以中區西部為例，該區塊高臺子及薩葡注采比在2019年下調，其中中區西部高臺子井注采比由1.33調整為1.07，中區薩葡井注采比由1.09調整為1.01。注采比下調后，中區西部深度水用量減少約8 300 m3/d，緩解了中區西部深度水用量不足問題。

因此，可以通過開發、規劃、油田多部門配合，優化調整區塊注采比，同時利用地面已建設施管道調水，緩解深度水水量失衡問題。

2.4 利用地表水作為補充水源

充分利用大慶地表水資源豐富的條件，將地表水作為深度水源的補充。地表水中雜質按物理形態分為懸浮物（＞0.1 μm）、膠體性物質（0.1～1 nm）和溶解性物質（＜1 nm）。依據SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》和Q/SYDQ 0605—2006《大慶油田油藏水驅注水水質指標及分析方法》兩個標準的要求，需要除掉的雜質主要為懸浮物，主要采用物化處理方法，包括除掉懸浮物的篩濾、沉淀、氣浮和過濾，除掉懸浮物和膠體的微濾、超濾、混凝等。

大慶油田采油三廠和采油十廠，江蘇油田試采一廠的邊緣零散區塊[11]都采用了地表水作為回注水水源。通過混凝、沉降、過濾、精細過濾，可以實現將地表水處理成合格的深度水。

3 結論

薩中開發區塊因三元產出液逐年增大，產出水水質差，產注水失衡問題突出，深度水缺口越來越大。采用發展適應復雜污水的三采驅油體系、微納米保黏技術是節約深度水用量的較好方法，同時還可以優化調整區塊注采比，充分利用地表水作為補充水源來解決深水水源不足問題。