油田注水水質標準 一 油田注水水質標準 不同的行業 不同的應用領域 對所用水源水質有相應的要求 油田注水的目的是通過 一系列注水管網 注水設備及注水井將水注入進層 使地層保持能量 提高采油速度和原 油采收率 因此 油田注水的水質要求有其特殊性 在水質指標方面 與其他行業的側重 點不同 根據油田注水的特殊用途 對油田注水水質的要求或油田注水水質處理應達到的 指標主要包括以下三個方面 1 注入性 油田注入水的注入性是指注入注入進層 儲層 的難易程度 在儲層物性 如滲透率 孔隙結構等 相同的條件下 懸浮固體含量低 固相顆粒粒徑小 含油量低 膠體含量少 的注入水易注入地層 其注入性好 2 腐蝕性 油田注水的實施經歷以下過程 注水水源 污水處理站 注水站 注水井 在油田注水的實施過程中 在地面 涉及到注水設備 如注水泵 注水裝置 如沉降罐 過濾罐等 注水管網 在地下 涉及到注水井油套管等 這些設備 管網 裝置等大多是 金屬材質 因此 注入水的腐蝕性不僅會影響注水開發的正常運行 而且還會影響油田注 水開發的生產成本 影響注入水腐蝕性的主要因素有 PH 值 含鹽量 溶解氧 CO2 H2S 細菌和水溫 3 配伍性 油田注入水注入地層 儲層 后 如果作用結果不影響注水效果或不使儲層的物理性 質如滲透率變差 則稱油田注入水與儲層的配伍性好 否則 油田注入水與儲層的配伍性 差 油田注入水與儲層的配伍性 主要表現為結垢和礦物敏感性兩個方面 它們都會造成 儲層傷害 影響注水量 原油產量及原油采收率 二 油田注水水質指標 1 懸浮物 一方面 注入水中的懸浮物會沉積在注水井井底 造成細菌大量繁殖 腐蝕注水井油 套管 縮短注水井使用壽命 另一方面 造成注水地層堵塞 使注水壓力上升 注水量下 降 甚至注不進水 從理論上講 注入水中懸浮物 固體 的含量越低 粒徑越小 其注入性就越好 但 其處理難度就越大 處理成本也就大增加 所以 注入水中懸浮物 固體 的含量以及粒 徑大小指標應從儲層實際需要 技術可行性與經濟可行性三方面來綜合考濾 2 油分 注入水中的油分產生的危害與懸浮固體類似 主要是堵塞地層 降低水的注入性 油 田污水中的油分按油珠粒徑大小可分為四類 浮油 分散油 乳化油 溶解油 3 平均腐蝕率 注水開發過程是一個龐大的系統工程 涉及到的金屬材質的設備 管網 油套管等數 量眾多 投資巨大 國內外注水開發油田實踐表明 減緩注入水的腐蝕性 對于提高油田 注水開發的經濟效益意義重大 4 膜濾系數 注入水膜濾系數的大小與許多因素有關 如懸浮物 固體 的含量以及粒徑大小 含 油量 膠體與高分子化合物濃度等 膜濾系數越大 注入水的注入性就越好 5 溶解氧 在油田產出水中本來僅含微量的氧 但在后來的處理過程中 與空氣接觸而含氧 淺 井中的清水 地表水含有較高的溶解氧 6 二氧化碳 在大多數天然水中都含有溶解的 CO2 氣體 油田采出水中 CO2 主要來自三個方面 1 由地層中地質化學過程產生 2 為提高原油采收率而注入 CO2 氣體 3 采出 水中 HCO3 減壓 升溫分解 7 硫化氫 在油田水中往往含有硫化氫 它一方面來自含硫油田伴生氣在水中的溶解 另一方面 來自硫酸還原菌分解 8 細菌 在適宜的條件下 大多數細菌在污水系統中都可以生長繁殖 其中危害最大的為硫酸 還原菌 粘泥形成菌 也稱腐生菌或細菌總數 以及鐵細菌 注入水的基本要求及水質標準 油藏注水水質標準 1 水中總鐵含量要求不大于 0 5mg l 2 固體懸浮物濃度及顆粒直徑指標見表 1 1 注入滲透率 m2 固體懸浮物濃度 mg l 顆粒直徑 m 0 1 1 2 0 1 0 6 3 3 0 6 5 5 3 要求注入水中游離二氧化碳不大于 10mg l 4 注入水含油指標見表 1 2 注入層滲透率 m2 含油濃度 mg l 0 1 5 0 1 10 5 對生產及處理設備流程的腐蝕率不大于 0 076mm a 6 注入水溶解氧控制指標 總礦化度 mg l 溶解氧濃度 mg l 5000 0 05 5000 0 5 7 二價硫含量不大于 10mg l 8 腐生菌 TGB 和硫酸鹽還原菌 SRB 控制指標見表 1 4 注入層滲透率 m2 TGB 個 mg l SRB 個 mg l 0 1 102 102 0 1 0 6 103 102 0 6 104 102 9 堵在管壁設備中的沉淀結垢要求不大于 0 5mm d 10 濾膜系數指標見表 1 5 注入層滲透率 m2 MF 值 0 1 20 0 1 0 6 15 0 6 10 一 地層水 油 氣田水的化學成分非常復雜 所含的離子種類甚多 其中最常見的離子有 陽離子 Na K Ca2 Mg2 陰離子 CI HCO3 CO32 SO42 其中以 CI Na 最多 SO42 較少 在淡水中 HCO3 和 Ca2 占優勢 在鹽水中 CI Na 居首位 在油 氣田水中以 NaCI 含量最為豐富 其次為 Na2CO3 和 NaHCO3 MgCI2 和 CaCI2 等 油 氣田水中還常含有 Br I Sr2 Li 等微量元素以及環烷酸 酚及氮 硫的有機 化合物等有機質 二 油田污水 油 氣 田水與石油 天然氣一同被開采出來后 經過原油脫水工藝進行油水分離形 成原油脫出水 天然氣開采過程分離出游離水 這兩部分共稱為產出水 產出水保持了油 氣 田水的主要特征 由于其具有高含鹽 高含油的特性 直接外排將會造成環境污染 因此 產出水通常又叫油田污水 實際上 油田污水不僅僅是油田產出水 還包括了石油 天然氣勘探 開發 集輸等生產作業過程中形成的各類污水 如鉆井污水 油田酸化 壓 裂等作業污水以及注水管線 注水井清洗水等 但油田污水以產出水為主 1 采油污水 1 來源 在油田開發過程中 為了保持地層壓力 提高原油采收率 普遍采用注水開發 工藝 即注入的高壓水驅動原油并將其從油井中開采出來 經過一段時間注水后 注入的 水將和與原油天然半生的地層水一起隨原油被帶出 隨著注水時間的延長 采出流體含油 率在不斷下降 而含水率不斷上升 這樣變產生了大量的采油污水 2 特點 由于采油污水是隨著原油一起從油層中被開采出來的 又經過原油收集及出 加工整個過程 因此 采油污水中雜質種類及性質都和原油地質條件 注入水性質 原油 集輸條件等因素有關 這種水是 含有固體雜質 容解氣體 溶解鹽類等多種雜質的廢水 這種廢水有以下特點 水溫高 一般污水溫度在 50 度左右 個別油田有所差異 如北方油田為 60 70 度 西 北油田為 30 度左右 礦化度高 不同油田及同一油田不同的污水處理站其礦化度有很大差異 低的僅有數百 毫克 升 高的達數十萬毫克 升 酸堿度在中性左右 一般都偏堿性 但有的油田偏酸性 如中原油田采油污水的 pH 值 一般在 5 5 6 5 溶解有一定量的氣體 如容解氧 二氧化碳 硫化氫等以及容有一些環烷酸類等有機質 含有一定量的懸浮固體 如泥砂 包括黏土 粉沙和細紗 各種腐蝕產物及垢 包括 Fe2O3 CaO FeS CaCO3 CaSO4 等 細菌 包括硫酸鹽還原菌 腐生菌及鐵細菌 硫細 菌 有機物 包括膠質瀝青質類和石蠟類等 含有一定量的原油 殘存一定數量的破乳劑 2 采氣污水 1 來源 在天然氣開采過程中隨天然氣一起被采出的地層水稱為采氣污水 2 特點 與采油污水相比 采氣污水較為 潔凈 量也較少 3 鉆井污水 1 來源 在鉆井作業中 泥漿廢液 起下鉆作業產生的污水 沖洗地面設備及鉆井工具 而產生的污水和設備冷卻水等統稱鉆井污水 2 特點 鉆井污水所含雜質和性質與鉆井泥漿有密切關系 即不同的油氣田 不同的鉆 探區 不同的井深 不同的泥漿材料 在鉆井過程形成的污水性質就不盡相同 一般鉆井 污水中的主要有害物質為懸浮物 油 酚等 4 洗井污水 1 來源 專向油層注水的注水井 經過一段時間運行后 由于注入水中攜帶有未除凈的 或在注水管網輸送過程中產生的懸浮固體 腐蝕產物 結垢物 黏土等 油分 膠體物質 以及細菌等雜物 在注水井吸水端面或注水井井底近井地帶形成 堵塞墻 從而造成注水 井注水壓力上升 注水量下降 需通過定期反沖洗 以清除 濾網 上沉積的固體及生物膜 等堵塞物 使注水井恢復正常運行 從而便產生了洗井污水 2 特點 洗井污水是一種水質及其惡化的污水 表現為懸浮物濃度高 鐵含量高 細菌 含量高 顏色深 而且含有一定量的原油和硫化氫 5 油田作業廢水 1 來源 在原油 天然氣的生產過程中 為提高原油 天然氣的產量 通常要采用酸化 壓裂等油田作業措施 在這過程中也會形成一定量的廢液或污水 2 特點 這類廢液或污水在油田污水中所占的比例不是很大 但由于其水質極為特殊 惡化 因而 處理起來十分棘手 這類廢液具有以下特點 懸浮物含量高 顏色深 含有一定量的殘酸 水體呈酸性 鐵含量高 膠體含量高 油分含量高 含有多 種化學添加劑 污水中的五種機雜 一 懸浮固體 其顆粒直徑范圍取 1 100 m 因為大于 100 m 的固體顆粒在處理過程中很容易被沉降 下來 此部分雜質主要包括 1 泥沙 0 05 4 m 的黏土 4 60 m 的粉沙和大于 60 m 的細紗 2 腐蝕產物及垢 CaO MgO FeS 等 3 細菌 硫酸鹽還原菌 SRB 5 10 m 腐生菌 TGB 10 30 m 4 有機質 膠質瀝青類和石蠟等重質石油 二 膠體 膠體粒徑為 1 10 3 1 m 主要由泥沙 腐蝕結垢產物和微細有機物構成 物質組 成與懸浮固體基本相似 三 分散油及浮油 油田污水中一般含有 2000 5000 L 的原油 其中 90 左右為 10 100 m 的分散 油和大于 100 m 的浮油 四 乳化油 油田污水中有 10 左右的 1 10 3 m 的乳化油 五 溶解物質 1 無機鹽類 基本上以陽離子或陰離子的形式存在 其粒徑都在 1 10 3 m 以下 主要包括 Na K CI CO32 SO42 Mg2 等 此外還包括環烷酸類等有機溶解物 2 溶解氣體 如溶解氧 二氧化碳 硫化氫等 其粒徑一般為 3 10 4 5 10 4 m 油田污水由于含有上述有害物質 如不進行治理就排放出去將會對環境產生嚴重的影 響 漂浮在水面上的原油將隔絕空氣 降低水中的溶解氧 并