油田注水水质标准之欧阳化创编.docx

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油田注水水质标准之欧阳化创编

油田注水水质标准

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化

一、油田注水水质标准

不同的行业，不同的应用领域，对所用水源水质有相应的要求。

油田注水的目的是通过一系列注水管网、注水设备及注水井将水注入进层，使地层保持能量，提高采油速度和原油采收率。

因此，油田注水的水质要求有其特殊性，在水质指标方面，与其他行业的侧重点不同。

根据油田注水的特殊用途，对油田注水水质的要求或油田注水水质处理应达到的指标主要包括以下三个方面。

1、注入性

油田注入水的注入性是指注入注入进层（储层）的难易程度。

在储层物性（如渗透率、孔隙结构等）相同的条件下，悬浮固体含量低、固相颗粒粒径小、含油量低、胶体含量少的注入水易注入地层，其注入性好。

2、腐蚀性

油田注水的实施经历以下过程：

注水水源污水处理站注水站注水井

在油田注水的实施过程中，在地面，涉及到注水设备（如注水泵），注水装置（如沉降罐、过滤罐等），注水管网；在地下，涉及到注水井油套管等，这些设备、管网、装置等大多是金属材质。

因此，注入水的腐蚀性不仅会影响注水开发的正常运行，而且还会影响油田注水开发的生产成本。

影响注入水腐蚀性的主要因素有：

PH值、含盐量、溶解氧、CO2、H2S、细菌和水温。

3、配伍性

油田注入水注入地层（储层）后，如果作用结果不影响注水效果或不使储层的物理性质如渗透率变差，则称油田注入水与储层的配伍性好，否则，油田注入水与储层的配伍性差。

油田注入水与储层的配伍性，主要表现为结垢和矿物敏感性两个方面，它们都会造成储层伤害，影响注水量、原油产量及原油采收率。

二、油田注水水质指标

1、悬浮物

一方面，注入水中的悬浮物会沉积在注水井井底，造成细菌大量繁殖，腐蚀注水井油套管，缩短注水井使用寿命；另一方面，造成注水地层堵塞，使注水压力上升，注水量下降，甚至注不进水。

从理论上讲，注入水中悬浮物（固体）的含量越低、粒径越小，其注入性就越好，但其处理难度就越大、处理成本也就大增加。

所以，注入水中悬浮物（固体）的含量以及粒径大小指标应从储层实际需要、技术可行性与经济可行性三方面来综合考滤

2、油分

注入水中的油分产生的危害与悬浮固体类似，主要是堵塞地层，降低水的注入性。

油田污水中的油分按油珠粒径大小可分为四类：

浮油、分散油、乳化油、溶解油。

3、平均腐蚀率

注水开发过程是一个庞大的系统工程，涉及到的金属材质的设备、管网、油套管等数量众多，投资巨大。

国内外注水开发油田实践表明，减缓注入水的腐蚀性，对于提高油田注水开发的经济效益意义重大。

4、膜滤系数

注入水膜滤系数的大小与许多因素有关。

如悬浮物（固体）的含量以及粒径大小、含油量、胶体与高分子化合物浓度等。

膜滤系数越大，注入水的注入性就越好。

5、溶解氧

在油田产出水中本来仅含微量的氧，但在后来的处理过程中，与空气接触而含氧。

浅井中的清水、地表水含有较高的溶解氧。

6、二氧化碳

在大多数天然水中都含有溶解的CO2气体。

油田采出水中CO2主要来自三个方面：

（1）、由地层中地质化学过程产生；

（2）为提高原油采收率而注入CO2气体；（3）采出水中HCO3-减压、升温分解。

7、硫化氢

在油田水中往往含有硫化氢，它一方面来自含硫油田伴生气在水中的溶解，另一方面来自硫酸还原菌分解。

8、细菌

在适宜的条件下，大多数细菌在污水系统中都可以生长繁殖，其中危害最大的为硫酸还原菌、粘泥形成菌（也称腐生菌或细菌总数）以及铁细菌。

注入水的基本要求及水质标准

油藏注水水质标准：

（1）、水中总铁含量要求不大于0.5mg/l。

（2）、固体悬浮物浓度及颗粒直径指标见表1-1。

注入渗透率

（μm2）

固体悬浮物浓度（mg/l）

颗粒直径

（μm）

﹤0.1

≤1

≤2

0.1-0.6

≤3

≤3

﹥0.6

≤5

≤5

（3）、要求注入水中游离二氧化碳不大于10mg/l

（4）、注入水含油指标见表1-2

注入层渗透率（μm2）

含油浓度（mg/l）

≤0.1

≤5

﹥0.1

≤10

（5）、对生产及处理设备流程的腐蚀率不大于0.076mm/a.

（6）、注入水溶解氧控制指标

总矿化度mg/l

溶解氧浓度mg/l

﹥5000

≤0.05

≤5000

≤0.5

（7）、二价硫含量不大于10mg/l。

（8）、腐生菌（TGB）和硫酸盐还原菌（SRB）控制指标见表1-4：

注入层渗透率

（μm2）

TGB个/mg/l

SRB个/mg/l

﹤0.1

﹤102

﹤102

0.1-0.6

﹤103

﹤102

﹥0.6

﹤104

﹤102

（9）、堵在管壁设备中的沉淀结垢要求不大于0.5mm/d。

（10）、滤膜系数指标见表1-5：

注入层渗透率（μm2）

MF值

﹤0.1

≥20

0.1-0.6

≥15

﹥0.6

≥10

（一）地层水

油、气田水的化学成分非常复杂，所含的离子种类甚多，其中最常见的离子有：

阳离子：

Na+、K+、Ca2+、Mg2+；

阴离子：

CI—、HCO3—、CO32—、SO42—。

其中以CI—、Na+最多，SO42—较少。

在淡水中HCO3—和Ca2+占优势，在盐水中CI—、、Na+居首位。

在油、气田水中以NaCI含量最为丰富，其次为Na2CO3和NaHCO3、MgCI2和CaCI2等。

油、气田水中还常含有Br—、I—、Sr2+、Li+等微量元素以及环烷酸、酚及氮、硫的有机化合物等有机质。

（二）油田污水

油（气）田水与石油、天然气一同被开采出来后，经过原油脱水工艺进行油水分离形成原油脱出水，天然气开采过程分离出游离水，这两部分共称为产出水。

产出水保持了油（气）田水的主要特征，由于其具有高含盐、高含油的特性，直接外排将会造成环境污染，因此，产出水通常又叫油田污水。

实际上，油田污水不仅仅是油田产出水，还包括了石油、天然气勘探、开发、集输等生产作业过程中形成的各类污水，如钻井污水、油田酸化、压裂等作业污水以及注水管线、注水井清洗水等，但油田污水以产出水为主。

1.采油污水

（1）来源。

在油田开发过程中，为了保持地层压力，提高原油采收率，普遍采用注水开发工艺，即注入的高压水驱动原油并将其从油井中开采出来。

经过一段时间注水后，注入的水将和与原油天然半生的地层水一起随原油被带出，随着注水时间的延长，采出流体含油率在不断下降，而含水率不断上升，这样变产生了大量的采油污水。

（2）特点。

由于采油污水是随着原油一起从油层中被开采出来的,又经过原油收集及出加工整个过程。

因此，采油污水中杂质种类及性质都和原油地质条件、注入水性质、原油集输条件等因素有关，这种水是—含有固体杂质、容解气体、溶解盐类等多种杂质的废水。

这种废水有以下特点：

①水温高。

一般污水温度在50度左右。

个别油田有所差异，如北方油田为60—70度，西北油田为30度左右。

②矿化度高。

不同油田及同一油田不同的污水处理站其矿化度有很大差异，低的仅有数百毫克/升，高的达数十万毫克/升。

③酸碱度在中性左右，一般都偏碱性。

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。

④溶解有一定量的气体。

如容解氧、二氧化碳、硫化氢等以及容有一些环烷酸类等有机质。

⑤含有一定量的悬浮固体。

如泥砂：

包括黏土、粉沙和细纱；各种腐蚀产物及垢：

包括Fe2O3、CaO、FeS、CaCO3、CaSO4等；细菌：

包括硫酸盐还原菌、腐生菌及铁细菌、硫细菌；有机物：

包括胶质沥青质类和石蜡类等。

⑥含有一定量的原油。

⑦残存一定数量的破乳剂。

2.采气污水

（1）来源。

在天然气开采过程中随天然气一起被采出的地层水称为采气污水。

（2）特点。

与采油污水相比，采气污水较为“洁净”，量也较少。

3.钻井污水

（1）来源。

在钻井作业中，泥浆废液、起下钻作业产生的污水，冲洗地面设备及钻井工具而产生的污水和设备冷却水等统称钻井污水。

（2）特点。

钻井污水所含杂质和性质与钻井泥浆有密切关系，即不同的油气田、不同的钻探区、不同的井深、不同的泥浆材料，在钻井过程形成的污水性质就不尽相同。

一般钻井污水中的主要有害物质为悬浮物、油、酚等。

4.洗井污水

（1）来源。

专向油层注水的注水井，经过一段时间运行后，由于注入水中携带有未除净的或在注水管网输送过程中产生的悬浮固体（腐蚀产物、结垢物、黏土等）、油分、胶体物质以及细菌等杂物，在注水井吸水端面或注水井井底近井地带形成“堵塞墙”，从而造成注水井注水压力上升，注水量下降。

需通过定期反冲洗，以清除“滤网”上沉积的固体及生物膜等堵塞物，使注水井恢复正常运行，从而便产生了洗井污水。

（2）特点。

洗井污水是一种水质及其恶化的污水，表现为悬浮物浓度高、铁含量高、细菌含量高、颜色深，而且含有一定量的原油和硫化氢。

5.油田作业废水

（1）来源。

在原油、天然气的生产过程中，为提高原油、天然气的产量，通常要采用酸化、压裂等油田作业措施，在这过程中也会形成一定量的废液或污水。

（2）特点。

这类废液或污水在油田污水中所占的比例不是很大，但由于其水质极为特殊、恶化，因而，处理起来十分棘手。

这类废液具有以下特点：

①悬浮物含量高，颜色深；②含有一定量的残酸，水体呈酸性；③铁含量高；④胶体含量高；⑤油分含量高；⑥含有多种化学添加剂。

污水中的五种机杂

（一）悬浮固体

其颗粒直径范围取1~100μm因为大于100μm的固体颗粒在处理过程中很容易被沉降下来。

此部分杂质主要包括：

（1）泥沙。

0.05~4μm的黏土，4~60μm的粉沙和大于60μm的细纱。

（2）腐蚀产物及垢。

CaO、MgO、FeS等。

（3）细菌。

硫酸盐还原菌（SRB）5~10μm，腐生菌（TGB）10~30μm。

（4）有机质。

胶质沥青类和石蜡等重质石油。

（二）胶体

胶体粒径为1×10-3～1μm，主要由泥沙、腐蚀结垢产物和微细有机物构成，物质组成与悬浮固体基本相似。

（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%左右为10～100μm的分散油和大于100μm的浮油。

（四）乳化油

油田污水中有10%左右的1×10-3μm的乳化油。

（五）溶解物质

（1）无机盐类。

基本上以阳离子或阴离子的形式存在，其粒径都在1×10-3μm以下，主要包括Na+、K+、CI-、CO32、SO42-、Mg2+等，此外还包括环烷酸类等有机溶解物。

（2）溶解气体。

如溶解氧、二氧化碳、硫化氢等，其粒径一般为3×10-4～5×10-4μm。

油田污水由于含有上述有害物质,如不进行治理就排放出去将会对环境产生严重的影响:

漂浮在水面上的原油将隔绝空气,降低水中的溶解氧,并黏附于水生生物体表和呼吸系统,将其致死。

沉积于水底的油经过厌氧分解将产生硫化氢剧毒物。

重质原油黏附于泥沙上，会影响水生生物的栖息和繁殖；油田污水中含有一些毒性大的有机物，会对水体及土壤造成污染；油田污水中的有机物和无机物是水中细菌的富营养物质，结果造成缓慢流动的水域水质恶化，变黑发臭；油田污水若污染了饮用水，其中的重金属元素进入人体后对脏腑产生严重损害；酸碱性的、高矿化度的油田污水，一旦灌入农田会导致农田酸碱化、盐碱化，使农作物难以生长。

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化