油田注入水脱硫酸根防钡锶垢现场试验研究

2013-09-05孟令浩冯松林郑艳芬

石油化工应用 2013年6期

孟令浩，冯松林，郑伟，王磊，郑艳芬，陈立

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710200）

胡尖山油田注入水（洛河层水）的硫酸根含量高，部分区块存在严重的硫酸钡锶垢问题，通过在注水站安装纳滤脱硫酸根水处理装置，采用纳滤膜有选择性的脱除SO42-，降低成垢离子含量，达到了减少注水地层的硫酸根结垢，降低注水压力，提高注入水的驱替效率，最终达到实现原油生产稳定，提高油田采收率。

1 脱硫酸根水处理技术原理及工艺流程

脱硫酸根纳滤膜水处理系统一般由预处理部分、膜处理部分和后处理部分组成。经预处理后的水进入高压泵增压后送至纳滤系统作脱盐处理。纳滤处理后的水进入过滤水罐，有选择性的脱去硫酸根等大分子量高的离子，纳滤装置采用自动操作方式。

多介质过滤器为压力式过滤器，通过石英砂和无烟煤的截留作用，去除水中的悬浮物和胶体，而且水中的有机物、细菌、病毒等随着水的浊度的降低也可以部分地被去除。

主要特点：过滤精度高，水中悬浮物的去除率可接近100%。天然水经处理后，浊度由20 NTU降低小于1 NTU。

软化器交换是钠离子交换剂和水溶液中的钙、镁离子之间发生等物质量规则的可逆性交换，使得水质改善，而离子交换剂的结构不发生实质性的变化的水处理方式。

精密过滤器是进反渗透膜的最后一道过滤系统，过滤精度为5 μm。

纳滤系统工作原理及结构特点：纳滤（NF）膜是在压力驱动下，允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜。纳滤是最精密的膜法液体分离技术，它能有选择性的截流价位高、半径大的离子，但允许水和低价位、低半径的离子盐透过。

2 现场实验效果

2.1 地质概况

试验区胡尖山油田胡149-胡164区块，主力油层长4+5，油藏埋深2 120 m，平均油层厚度10.9 m，空隙度 11.0%，渗透率 1.06×10-3μm2，原始地层压力15.8 MPa，饱和压力7.7 MPa，属岩性油藏，原始驱动类型为弹性边底水驱，有长4+5注水井5口，影响采油井15口井。地层水矿化度89.8 g/L，水型为CaCl2型，地层属弱水敏、弱速敏、无酸敏、弱盐敏。

注入水供水由供水站集中供应，由5口水源井供应，水源层为白垩系洛河宜君组，埋藏深度在500～1 000 m，单井产水300 m3/d，总矿化度高（最高达5 g/L）。

2.2 水质概况

2.2.1 注入水离子分析胡149-164区块注入水为洛河宜君组水，对其中3口水源井进行分析，注入水中富含结垢阴离子硫酸根（见表1）。

2.2.2 地层水水质分析取该区块长4+5层位的安156-36井，进行地层水分析，地层水中钡离子异常高（见表1）。

表1 注入水水质分析表单位：mg/L

表2 安156-36井地层水质分析表单位：mg/L

表3 胡尖山油田长4+5地层水与注入水化学成分对比单位：mg/L

表4 胡尖山油田洛河和长4+5地层水配伍性试验结果（50℃）单位：mg/L

2.2.3 注入水与地层水配伍性试验水源井H154S1的洛河层水与安156-36井的长4+5地层水进行水质离子对比分析，有严重结硫酸钡、轻微结碳酸钙垢的趋势。进行不同配比结垢试验，由试验结果可以看出：存在严重的硫酸钡（锶）结垢（见表3、表4）。

3 现场实验效果

在盆二增压注水站建成一套日处理量300 m3脱硫酸根先导性试验装置，2009年4月投运至今已平稳运转4年，效果良好。现场水质取样分析表明，脱硫酸根脱除率较稳定，平均脱除率在85%以上，各项工艺参数性能可靠。

纳滤水注水井生产情况：现场动态跟踪效果表明，5口纳滤水注水井压力平稳，其中所测的2口纳滤水井吸水剖面平均增加0.95 m，试验区对应的15口采油井产量保持平稳。纳滤水注水井平均压力保持平稳并有所降低（6.68 MPa下降到5.36 MPa），效果较好。

对应油井生产情况：15口采油井整体产液量稳中有增，2008年10月-2009年4月试验前平均日产液77.42 m3，日产油51.76 t，含水20%。2009年4月-2010年6月试验后日产液为78.33 m3，日产油53.39 t，含水16.83%，日产液增加0.91 m3，日产油增加1.63 t，含水率降低3.17%。单井日均增油0.11 t，目前试验区块整体动态比较平稳。

15口非试验区产量处于下降趋势，2008年10月-2010年7月产油量月递减速度为1.41 t，含水率上升5.0%。平均单井日产油降低0.094 t。

4 经济分析评估

以该区块为例，按照结垢造成原油产量降低0.5%计算，（扣除自然递减因素造成的原油产量下降），该区块每月产量就要减少125 t（月产25 000 t），按国际油价1桶84美元计算，1吨折合约7.3桶，一年由于结垢降产造成经济损失为：125×7.3×84×6.8×12=625.5 万元。同时，所有注水井注入纳滤水后，可以有效地防止油层结硫酸钡锶垢造成堵塞，防止注水系统压力升高，节能降耗；而且避免了大量的、难以解除的注水井解堵增注工作量和较大的费用，平均每年可节约运行及注水井解堵增注措施费用200万元左右，可产生综合效益达825.5万元左右。