注入水配伍性静态试验评价方法研究-以中原油田文三污水处理站处理水配伍性评价为例.pdf

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石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年8月第32卷第4期
Journal of Oil and Gas Technology(J JPI) Aug 2010 Vol 32 No 4
注入水配伍性静态试验评价方法研究
以中原油田文三污水处理站处理水配伍性评价为例
王骏骐(中原油田分公司勘探开发科学研究院,河南濮阳457001)
史长平(中原油田分公司采油二厂,河南濮阳457001)
史付平,李素芝,郭娟,彭文涛(中原油田分公司勘探开发科学研究院,河南阳45700
摘要]结合中原油田文三污水处理站处理水配伍性评价,比较了离子分析法、比色分析法以及质量分析
法等试验方法的特点,指出了质量分析法的优势。针对配伍性试验质量分析法存在的不足,提出了悬浮
固体对试验结果影响的消除方法,根据油田水样高含二价铁的特征及其对混配后试验结果的明显影响
阐述了垢物含铁分析方法及对试验结果的修正方法。通过对文三污水处理站处理水与地层水配伍性评价
试验结果的分析研究,明确了处理水与地层水配伍性好,也验证了试验方法对配伍性评价的可行性和科
学性
关键词]注入水;配伍性;评价方法
[中图分类号]TE357.6
[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2010)04-0135-05
注入水配伍性静态试验评价可应用于加入各种采油助剂后注入水与地层水配伍性评价。对各种注水
水源选择以及各种污水处理方案处理水配伍性评价,目前还没有统一的评价方法。注入水与地层水配伍
性的好坏,关系到注水开发能否顺利进行,一且不配伍水注入地层,对储层造成的伤害将是破坏性的。
中原油田文三污水处理站日均注水量达10100m3,注水量大。注水区域为文留油田东部地区,该区储层
具有低渗特征,渗透率区间多集中在(2~47)×103pm2,平均渗透率23×10-m2,对注水水质要
求高。同时,该区为高盐储层,地层水矿化度高(约15X101mg/L),成垢离子含量高(5000mg/L),在
保证注水水质的同时,还要保证处理水与地层水具有较好的配伍性,才能保证注好水,注足水。不配伍
的处理水注入该区储层,其造成的影响是破坏性的?。对评价不配伍的处理水,必须根据产生不配伍
的原因采取针对性措改进其配伍性。有报道的配伍性评价方法有成垢离子分析法、比色(浊)分析法、
垢物质量分析法3类3。垢物质量分析法有不受溶液颜色干扰和垢量测定准确的优势。对浅黄色的文
三污水处理站产出水较为适用,但存在悬浮固体影响试验结果的问题,特别是产出水中高含二价铁,使
混配后产生大量的铁氧化物,严重影响分析结果的准确性。经过多次试验研究,用混配时同步测定混配
水悬浮固体,并从总垢量中扣除的方法可去除其对试验结果的影响。根据二价铁氧化为三价铁最终形铁
氧化物垢的机理,通过对混配恒温前后样品的含铁分析,确定铁的转化数量,折算成三氧化二铁从各点
垢量中扣除,能较好修正二价铁对试验结果的影响。在文三污水处理站配伍性研究中,产出水中铁氧化
物占生成垢量的55%。修正后的分析结果更能反映样品的实际结垢特征°
配伍性评价试验现状和方法选择
3种配伍性评价试验方法特点对比分析见表1,通过对比可以看出,圻物质量分析法有不受溶液颜
色干扰和垢量测定准确的优势。文三污水处理站产出水呈浅黄色,准确掌握处理水、产出水及各种混配
收稿日期]2010-03-08
[作者筒介]王骏騏(1963-),男,1982年大学毕业,工程师,现主要从事油田化学方面的研究工作。
注入水配伍性静态试验评价方法研究”于2008年9月获中原油田分公司创新奖。
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石油天然气学报(江汉石油学院学报)
2010年8月
比下混合水生成的结晶垢物含量,对充分了解处理水与地层水的配伍性特征非常必要。为排除干扰物的
影响,垢物质量分析法是必然的选择。
在文三污水处理站处理水配伍性试验中,测定垢物含量的同时,通过对混配过程垢物形态、特征的
仔细观察,可以更好地把握垢物的形态特征,对配伍性特征掌握更为准确和全面。
表13种试验方法特点对比分析
方法
定量能力
溶液颜色影响
方法特点
成垢离子含量分析法垢量较大时能定量溶液颜色有干扰
垢量小时规律性差仅能判定分析的成垢离子形成的垢物
比色分析法
半量定量
易受溶液颜色干扰对沉淀垢有明显误差,不能测溶器壁结垢
垢物质量分析法
定量较好
无干扰
垢量测定准确,为总的垢量
2影响因素分析
2.1悬浮固体的影响
在文三污水处理站配伍性研究中,首先遇到的问题是悬浮固体的影响,产出水中通常含有较高的悬
浮固体,这一部分不能计作混配后的生成垢物量。通常采用过滤预处理的方法加以去除。但过滤若采用
较粗的滤纸只能去除部分悬浮固体,用很细的滤纸会使处理后液体中晶种大量减少。这对配伍性研究中
结晶垢形成会产生的影响目前没有研究结论,这样的处理过程就显得依据不足。而过滤过程中使水中溶
解氧增加,处理液的放置、加热会使水中二价铁转化为三价铁形成氧化铁垢物,最终被计入生成垢量,
影响测定结果的真实性。
2.2二价铁离子的影响
在进行配伍性研究过程中,混配后试验现象观测、过滤膜片上垢物特征均表明存在铁氧化物的影
响。产生的原因是在混配过程中,为保证两种水充分混合,难免会在混配溶液中引入溶解氧,由于处理
水、产出水中二价铁的存在,必然会形成氧化铁沉淀,这已在多次试验中得到验证。对于含铁量较高的
油田水,这一垢物成分在混配后形成的混合垢物中占有较高的比例。文三污水处理站产出水含铁监测分
析数据表明,产出水中二价铁含量在35~55mg/L。铁垢影响较为明显。
铁垢产生机理:4Fe2++O2+10H2O→4Fe(OH)a
2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O
但在地层还原环境下,这部分垢物不能作为2种水混配后影响其配伍性的垢物来判断其配伍性好
坏。氧化铁垢为无定性垢,这和硫酸盐、碳酸盐垢的形成机理和方式有着明显的区別。后2种垢物形成
主要取决于混配后成垢阴离子和成垢阳离子的浓度。
结晶垢形成机理
碳酸钙垢:Ca2++HCO3→CaCO)+CO2个+H2O
Ca2++CO3~→CaCO3
2)硫酸钙垢:Ca2++SO~→CaSO↓
3)硫酸钡(锶)垢:Ba2+(Sr+)+SO-→BaSO,(SrSO)
影响的因素主要有压力、温度、pH值、总矿化度,所有影响因素通过影响成垢离子浓度,打破原
有的沉淀平衡,促进沉淀的溶解或生成°?。入井流体的不配伍也以后几种垢物影响最为显著
3改进方法及措施
3.1悬浮固体对试验结果影响的消除
为了消除文三污水处理站产出水中悬浮固体的影响,与混配过程同步,测量文三污水处理站产出
水、处理水悬浮固体含量。方法是使规定体积混配前文三污水处理站产出水、处理水通过已处理并称重