油田注水水质及处理技术.ppt

油田注水水质及处理技术油田注水水质及处理技术油田注水水质及处理技术、我国油田注水概况、我国油田注水概况 、油田注水水质标准、油田注水水质标准 、油田油田水处理技术水处理技术 、油田注水中的油层保护油田注水中的油层保护 、我国我国油田油田注水概况注水概况 油油田田注注水水，是是提提高高驱驱油油效效率率、保保持持油油层产量、稳定油井生产能力的重要措施。层产量、稳定油井生产能力的重要措施。随着油田注水开采的日益发展，建立随着油田注水开采的日益发展，建立完善的水质标准和配套的快速测试方法、完善的水质标准和配套的快速测试方法、使用经济有效的化学处理剂、改善水质，使用经济有效的化学处理剂、改善水质，提高水处理工艺技术尤为重要。提高水处理工艺技术尤为重要。另外另外,在油田水处理过程中，正确选择在油田水处理过程中，正确选择和应用水处理技术和工艺也是稳定注水、和应用水处理技术和工艺也是稳定注水、保护油层的一项重要工作。保护油层的一项重要工作。全国油田年产量及注水量全国油田年产量及注水量 （2004年）单单 位位 原油总原油总井井 数数开井开井数数 年产量年产量（万吨（万吨)注水总注水总井数井数开井数开井数年注水量年注水量（万方）（万方）中石油中石油10996310996380514805141044610446361523615228497284976842168421中石化中石化386138612316623166中海油中海油28002800累累 计计1710717107年污水量年污水量（万方）（万方）570505705018700187007575075750 制定注水水质标准主要依据油藏地质条制定注水水质标准主要依据油藏地质条件和孔隙结构特征、水源地水质情况、油田件和孔隙结构特征、水源地水质情况、油田水处理设施及工艺水平。水处理设施及工艺水平。合乎水质标准的水能注进地层，注水量合乎水质标准的水能注进地层，注水量稳定，水对设备、管线腐蚀轻。稳定，水对设备、管线腐蚀轻。采用先进的水处理工艺，处理后能达到采用先进的水处理工艺，处理后能达到制定的水质标准，经济效果好制定的水质标准，经济效果好 。因地制宜，易于操作，对地层损害小。因地制宜，易于操作，对地层损害小。一、标准制订依据二、影响水质的主要问题1、腐蚀、腐蚀：溶解氧、溶解氧、H H2 2S S、COCO2 2、SRBSRB、pHpH、含盐量。、含盐量。无氧条件无氧条件pHpH腐蚀率腐蚀率 mm/amm/a24240.2470.0210.2470.0216.5 8.56.5 8.50.0180.0160.0180.016有氧条件有氧条件溶解氧溶解氧mg/Lmg/L腐蚀率腐蚀率 mm/amm/a0 4.80 4.80.071 0.7590.071 0.7590.080.080.0850.0852.02.00.1420.142 溶解氧与腐蚀速率呈正线性关系，水溶解氧与腐蚀速率呈正线性关系，水中溶解氧含量增加，腐蚀率急剧上升。中溶解氧含量增加，腐蚀率急剧上升。H H2 2S S、COCO2 2引起水的引起水的pHpH下降，产生酸性下降，产生酸性腐蚀，程度低于溶解氧。腐蚀，程度低于溶解氧。SRBSRB在密闭无氧的还原条件下会大量在密闭无氧的还原条件下会大量孳生繁殖，引起水质恶化，产生腐蚀。孳生繁殖，引起水质恶化，产生腐蚀。水中含盐量在无氧时对腐蚀率影响不水中含盐量在无氧时对腐蚀率影响不大，有氧时有一定的影响。大，有氧时有一定的影响。悬浮物对岩芯的堵塞与其浓度密切悬浮物对岩芯的堵塞与其浓度密切相关。相关。颗粒直径是孔隙直径的颗粒直径是孔隙直径的1/31/31/71/7时时影响最大，一般来说，粒径小的颗粒影响最大，一般来说，粒径小的颗粒容易进入孔道内部，堵塞作用大。容易进入孔道内部，堵塞作用大。FeFe3+3+、含油、腐生菌含量越大，堵塞、含油、腐生菌含量越大，堵塞作用越大。作用越大。2、堵塞：、堵塞：悬浮物、铁、腐生菌、含油悬浮物、铁、腐生菌、含油 成垢阳、阴离子含量高的两种水混合，生成的成垢阳、阴离子含量高的两种水混合，生成的垢沉积体或在孔隙喉道表面附着生长，或悬浮于垢沉积体或在孔隙喉道表面附着生长，或悬浮于地层流体中，堵塞孔隙喉道，导致油层渗流能力地层流体中，堵塞孔隙喉道，导致油层渗流能力下降。下降。注入水与地层、地层水在地层的温度、压力注入水与地层、地层水在地层的温度、压力等条件下混合，不应产生结垢及沉淀，不损害地等条件下混合，不应产生结垢及沉淀，不损害地层。层。水中添加化学处理剂，亦不产生上述问题。水中添加化学处理剂，亦不产生上述问题。本节内容另做专题讲述。本节内容另做专题讲述。3、结垢：结垢：水中成垢离子、其它理化条件水中成垢离子、其它理化条件三、油田注水控制水质指标三、油田注水控制水质指标项项 目目控制指标控制指标控制指标控制指标控制指标控制指标渗透率（渗透率（mdmd）1.01010悬浮物（悬浮物（mg/Lmg/L）1.01.01.01.01.51.5SRBSRB（个（个/ml/ml）10101 110102 210102 2TGBTGB（个（个/ml/ml）10101 110102 210102 2溶解氧（溶解氧（mg/Lmg/L）0.40.40.50.50.50.5二价硫（二价硫（mg/Lmg/L）000000含油（含油（mg/Lmg/L）000000总铁（总铁（mg/Lmg/L）0.10.10.20.20.40.4地层水配伍性地层水配伍性不产生结垢沉淀不产生结垢沉淀不产生结垢沉淀不产生结垢沉淀不产生结垢沉淀不产生结垢沉淀地层岩石敏感性地层岩石敏感性不产生水敏不产生水敏不产生水敏不产生水敏不产生水敏不产生水敏水质处理剂水质处理剂无腐蚀、不堵塞地层无腐蚀、不堵塞地层无腐蚀、不堵塞地层无腐蚀、不堵塞地层无腐蚀、不堵塞地层无腐蚀、不堵塞地层注水工艺注水工艺密闭注水密闭注水密闭注水密闭注水密闭注水密闭注水注入水水质行业标准（注入水水质行业标准（注入水水质行业标准（注入水水质行业标准（SY5329SY5329SY5329SY53292000200020002000）指指 标标地层渗透率地层渗透率,m,m2 2 0.10.10.10.10.60.60.60.6悬浮固体悬浮固体 浓度，浓度，mg/Lmg/L 粒径，粒径，mm1.01.03.03.05.05.02.02.03.03.05.05.0含油量，含油量，mg/Lmg/L5.05.010.010.0溶解氧，溶解氧，mg/L mg/L 矿化度矿化度 5000 5000 （mg/Lmg/L）500050000.50.5 0.05 0.05腐蚀率，腐蚀率，mm/amm/a0.0760.076总铁，总铁，mg/Lmg/L0.50.5二氧化碳，二氧化碳，mg/Lmg/L1010SRBSRB，个，个/ml/ml10102 2TGBTGB，个，个/ml/ml10102 210103 310104 4二价硫，二价硫，mg/Lmg/L10.010.0膜滤系数膜滤系数202015151010与地层流体配伍性与地层流体配伍性配伍配伍油田污水回注推荐指标油田污水回注推荐指标油田污水回注推荐指标油田污水回注推荐指标项项 目目控控 制制 指指 标标控制指标控制指标渗透率（渗透率（mdmd）111.01.010101010100100100100200200200200悬浮物（悬浮物（mg/Lmg/L）2255101015152525粒径（粒径（um)um)55555510101010含油（含油（mg/Lmg/L）10101010151520203030腐蚀率（腐蚀率（mm/amm/a）0.0760.076SRBSRB（个（个/ml/ml）10101 1TGBTGB（个（个/ml/ml）10102 2辅助指标辅助指标总铁（总铁（mg/Lmg/L0.50.5pHpH6 6 9 9溶解氧（溶解氧（mg/Lmg/L）0.050.05二价硫（二价硫（mg/Lmg/L）22COCO2 2（mg/Lmg/L）11采用柴油密封、胶膜隔氧的密闭注水工艺。采用柴油密封、胶膜隔氧的密闭注水工艺。对水中氧含量高的区块采用化学除氧，高含对水中氧含量高的区块采用化学除氧，高含成垢阳离子区采用机械真空脱氧工艺。成垢阳离子区采用机械真空脱氧工艺。应用应用纤维球粗滤、纤维球粗滤、PECPEC烧结管精滤的精细过滤烧结管精滤的精细过滤技术。技术。系统内周期段塞式投加杀菌剂，控制细菌孳系统内周期段塞式投加杀菌剂，控制细菌孳生；连续投加防垢剂，减缓地层结垢问题。生；连续投加防垢剂，减缓地层结垢问题。管线砂浆衬里、环氧树脂内涂、涂料油管防管线砂浆衬里、环氧树脂内涂、涂料油管防腐等技术。腐等技术。一整套改善水质技术的应用，一整套改善水质技术的应用，起到了缓蚀、起到了缓蚀、稳注的作用。稳注的作用。清水系统油田注水简易工艺流程图油田注水简易工艺流程图 高架罐高架罐 密闭密闭注水罐注水罐水源井水源井1 1水源井水源井2 2溢流溢流恒比加药罐恒比加药罐PECPEC过滤器过滤器注水泵注水泵配配水水间间注水井注水井注水井注水井原原水罐净水罐精细过滤器注水泵房注水井加药泵水源 配水间 配药间喂水泵油田注水标准工艺流程图油田注水工艺流程图 采用井口加药、管道破乳、大罐溢流采用井口加药、管道破乳、大罐溢流沉降的脱水工艺和绝氧、杀菌、净化、沉降的脱水工艺和绝氧、杀菌、净化、过滤等工艺流程。处理后的污水可以回过滤等工艺流程。处理后的污水可以回注地层。注地层。处理后的污水达到了注水水质标准，处理后的污水达到了注水水质标准，回注地层。同时引进精细过滤及膜技术，回注地层。同时引进精细过滤及膜技术，使水质进一步改善，水质处理技术得到使水质进一步改善，水质处理技术得到进一步的提高。进一步的提高。污水系统油田污水处理流程图（二级二段式）污污油油净化油外输净化油外输排污水及反冲洗水排污水及反冲洗水增加过滤器增加过滤器过滤器过滤器污油池污油池油井来液油井来液加热炉加热炉沉降罐沉降罐除油罐除油罐污水污水污水污水油田污水处理流程图油田污水处理流程图处理剂选择原则处理剂选择原则：有优良的使用性能和效果有优良的使用性能和效果,投加方便投加方便,价格适宜价格适宜 与地层岩石与地层流体相容，不产与地层岩石与地层流体相容，不产生乳化及结垢生乳化及结垢 使用多种处理剂，保证其之间相容，使用多种处理剂，保证其之间相容，避免发生化学反应，产生新的化学沉淀避免发生化学反应，产生新的化学沉淀或互相作用抵消或互相作用抵消二、油田水处理剂 杀菌剂杀菌剂 常用的有两大类，即氧化型和非氧化型。氧化型杀菌常用的有两大类，即氧化型和非氧化型。氧化型杀菌剂中应用最广泛的是氯及其制品，如剂中应用最广泛的是氯及其制品，如NaOClNaOCl、Ca(OCl)Ca(OCl)2 2 ClOClO2 2和氯胺等，臭氧和溴化物的应用也值得重视。但由于腐和氯胺等，臭氧和溴化物的应用也值得重视。但由于腐蚀问题并不适用于油田水系统。另一类为非氧化型杀菌剂，蚀问题并不适用于油田水系统。另一类为非氧化型杀菌剂，使用较普遍的有季铵盐，如十二烷基二甲基苄基氯化铵使用较普遍的有季铵盐，如十二烷基二甲基苄基氯化铵（12271227）及二硫氰基甲烷、戊二醛、异噻唑啉酮等。国外）及二硫氰基甲烷、戊二醛、异噻唑啉酮等。国外开发使用新的非氧化性杀菌剂，如硫化氨基甲酸酯。开发使用新的非氧化性杀菌剂，如硫化氨基甲酸酯。油田先后研究和应用了油田先后研究和应用了12271227、SQSQ8 8、WCWC8585等多种杀等多种杀菌剂，交替使用，高效低毒，解决了抗药性问题，并且无菌剂，交替使用，高效低毒，解决了抗药性问题，并且无腐蚀、可以稳定粘土，提高了注水量。杀菌剂已在各油田腐蚀、可以稳定粘土，提高了注水量。杀菌剂已在各油田推广使用。推广使用。防垢剂防垢剂 我国在引进、开发和应用的水处理防垢剂主我国在引进、开发和应用的水处理防垢剂主要有两类，一类是有机膦酸盐（酯），如要有两类，一类是有机膦酸盐（酯），如HEDPHEDP(羟基亚乙基二膦酸盐羟基亚乙基二膦酸盐)、EDTMP(EDTMP(乙二胺四亚甲基乙二胺四亚甲基膦酸盐膦酸盐)以及以及ATMP(ATMP(氨基三亚甲基膦酸盐氨基三亚甲基膦酸盐)等。另等。另一类是聚羧酸及衍生物，如一类是聚羧酸及衍生物，如PAA(PAA(聚丙烯酸聚丙烯酸)、HPMA(HPMA(聚马来酸酐聚马来酸酐)等水溶性聚合物。在水溶性聚等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中，还有含磷聚合物。合物或共聚物中，还有含磷聚合物。一般用量一般用量5 510ppm10ppm时的防垢率达时的防垢率达90%90%，配伍性，配伍性好、缓蚀、不损害地层，有效地解决了垢的防治好、缓蚀、不损害地层，有效地解决了垢的防治及低渗透油层注入不相容水的问题。及低渗透油层注入不相容水的问题。缓蚀剂缓蚀剂 无机盐类是相当重要的一类缓蚀剂品种。无机盐类是相当重要的一类缓蚀剂品种。目前采用的铬系、磷系、锌系、硅系、钼系、目前采用的铬系、磷系、锌系、硅系、钼系、钨系和全有机配方，系分别指在配方中采用了钨系和全有机配方，系分别指在配方中采用了铬酸盐、磷酸盐、硫酸锌、硅酸盐、钼酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硫酸锌、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐和有机膦酸盐。钨酸盐和有机膦酸盐。在全有机配方中常以有机膦酸盐作缓蚀剂。在全有机配方中常以有机膦酸盐作缓蚀剂。芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂，国内常芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂，国内常用的是苯并三氮唑和巯基苯并三唑。用的是苯并三氮唑和巯基苯并三唑。破乳、净化及絮凝剂破乳、净化及絮凝剂 絮凝剂能使水中表面带负电的悬浮物形成絮凝剂能使水中表面带负电的悬浮物形成絮凝物聚集下沉。絮凝物聚集下沉。作用：作用：中和固体悬浮物表面的负电性中和固体悬浮物表面的负电性 使失去电性的固体悬浮物迅速聚使失去电性的固体悬浮物迅速聚结下沉。结下沉。常用的有混凝剂，如羟基铝、羟基铁等无常用的有混凝剂，如羟基铝、羟基铁等无机阳离子型聚合物；助凝剂有聚丙烯酰胺、机阳离子型聚合物；助凝剂有聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等有机阳离子型聚合物。基纤维素等有机阳离子型聚合物。其他处理剂其他处理剂 粘土稳定剂：抑制粘土膨胀、粘土颗粒运粘土稳定剂：抑制粘土膨胀、粘土颗粒运移，常用的有无机钾盐、铵盐，阳离子聚合移，常用的有无机钾盐、铵盐，阳离子聚合物。具季氮原子的有机阳离子聚合物、高分物。具季氮原子的有机阳离子聚合物、高分子量水解聚丙烯酰胺等。子量水解聚丙烯酰胺等。除氧剂：除氧剂都是还原剂，如亚硫酸盐除氧剂：除氧剂都是还原剂，如亚硫酸盐、水合肼、联胺、异抗坏血酸等。、水合肼、联胺、异抗坏血酸等。有时，为了稳定注水量、提高驱油效率，有时，为了稳定注水量、提高驱油效率，在注入水中投加表面活性剂，以降低水的表在注入水中投加表面活性剂，以降低水的表面张力，改变油水流动状态。面张力，改变油水流动状态。水处理剂对岩心渗透率影响水处理剂对岩心渗透率影响 为了取全取准水质资料，有的项目为了取全取准水质资料，有的项目必须在油田现场进行测试。必须在油田现场进行测试。油田常用的有油田常用的有硫硫酸盐还原菌、腐生酸盐还原菌、腐生菌测试瓶，注入水中溶解氧、铁、二价菌测试瓶，注入水中溶解氧、铁、二价硫测试管等五种测试仪器。硫测试管等五种测试仪器。这些仪器用于油田水现场测试，操这些仪器用于油田水现场测试，操作简便，准确可靠，性能达到国外同类作简便，准确可靠，性能达到国外同类产品水平，已在全国各油田推广，形成产品水平，已在全国各油田推广，形成了国内水质监测的系列产品。了国内水质监测的系列产品。三、水质快速测试技术、油田注水中的油层保护油田注水中的油层保护 油田注水过程中，由于外来水进油田注水过程中，由于外来水进入油层，必然要与油层的原油、天然入油层，必然要与油层的原油、天然气、地层水和岩石接触，发生各种物气、地层水和岩石接触，发生各种物理、化学反应，对地层造成伤害。理、化学反应，对地层造成伤害。保护油层是注水采油工程中的至保护油层是注水采油工程中的至关重要的环节。关重要的环节。一、保护油层基本概念1、油层伤害、油层伤害：在钻井、完井、井下作业及注水采在钻井、完井、井下作业及注水采油等油田勘探开发过程中，造成地层渗油等油田勘探开发过程中，造成地层渗透率下降的现象。透率下降的现象。2、油层保护：、油层保护：对油层伤害原因进行分析、评价，对油层伤害原因进行分析、评价，寻求技术上、经济上可行的防治措施，寻求技术上、经济上可行的防治措施，使地层在生产过程中不受污染。使地层在生产过程中不受污染。3、主要研究内容：主要研究内容：油气层特性油气层特性 进井工作液的评价进井工作液的评价 伤害机理及因素伤害机理及因素 伤害程度评价伤害程度评价 防护措施及效果防护措施及效果 4、油层保护研究的技术路线、油层保护研究的技术路线研究对象研究对象：水水油油气气岩石的多相体系岩石的多相体系油层地质因素油层地质因素 孔隙结构特征，如物性、敏感性、润湿孔隙结构特征，如物性、敏感性、润湿 性等性等 矿物特征，如粘土组分、类型、含量矿物特征，如粘土组分、类型、含量 地层地层流体特征流体特征外来液体因素外来液体因素 水的组分水的组分 淡水引起粘土膨胀、运移淡水引起粘土膨胀、运移 不相容水引起结垢堵塞不相容水引起结垢堵塞 水水 油的乳化油的乳化 水水岩反应，溶解、氧化、有机反应岩反应，溶解、氧化、有机反应 二、油层伤害的室内评价1、目的及意义、目的及意义 利用室内试验仪器及手段测定外来工作液对岩利用室内试验仪器及手段测定外来工作液对岩心渗透率的影响。心渗透率的影响。目的：目的：伤害因素及机理分析伤害因素及机理分析 伤害程度伤害程度 工作液性能评价工作液性能评价 工作液中添加剂的评价工作液中添加剂的评价 指导保护措施的正确设计与实施指导保护措施的正确设计与实施内容：内容：油层敏感性评价油层敏感性评价 工作液对油层伤害评价工作液对油层伤害评价 2 2、油层敏感性评价、油层敏感性评价类类 别别 概概 念念评价目的评价目的原理及方法原理及方法 速速 敏敏流速引起油层中微粒运流速引起油层中微粒运移及喉道的堵塞，使渗移及喉道的堵塞，使渗透率下降透率下降确定临界流速；为确定临界流速；为其它敏感试验提供其它敏感试验提供参数；确定合理注参数；确定合理注采速度。采速度。以不同的注入速度向岩心以不同的注入速度向岩心注水，确定不同速度时的注水，确定不同速度时的K值，从值，从v k曲线确定临曲线确定临界流速。界流速。水水 敏敏淡水注入地层后，渗透淡水注入地层后，渗透率下降现象率下降现象水敏条件；损害程水敏条件；损害程度；为设计注水提度；为设计注水提供依据。供依据。注地层水测注地层水测k f（k1）注地注地层水层水+淡水淡水 注淡水测注淡水测kw（k2）,按评价标准判断水按评价标准判断水敏新性敏新性 盐盐 敏敏高矿化水引起地层粘土高矿化水引起地层粘土收缩、脱落；低矿化水收缩、脱落；低矿化水引起水敏引起水敏同上同上注不同矿化水，做矿化度注不同矿化水，做矿化度k曲线，以地层水及不同曲线，以地层水及不同矿化水的矿化水的k评价评价 碱碱 敏敏高高pH水造成油层粘土矿水造成油层粘土矿物、硅质胶结物破坏；物、硅质胶结物破坏；引起氢氧化物沉淀。引起氢氧化物沉淀。同上同上注入不同注入不同pH水，做水，做pHk曲线，同上评价曲线，同上评价 酸酸 敏敏酸液进入油层，与某些酸液进入油层，与某些矿物反应，引起渗透率矿物反应，引起渗透率下降的现象。下降的现象。同上同上注地层水测注地层水测k1（正向），（正向），反向注酸液；正向注地层反向注酸液；正向注地层水测水测k2，同上评价，同上评价评价标准以伤害率（以伤害率（D D R R）评价：）评价：D D R R=（k k1 1-k-k2 2）/k/k1 1*100%*100%D D R R 30%30%弱敏感弱敏感 D D R R 30%30%70%70%中等敏感中等敏感 D D R R 70%70%强敏感强敏感以恢复值评价：以恢复值评价：k2/k1 0.7 0.7 弱敏感弱敏感 k2/k1 0.7 0.70.3 0.3 中等敏感中等敏感 k2/k1 0.3 0.3 强敏感强敏感3 3、注入水对油层的伤害评价、注入水对油层的伤害评价评价的必要性评价的必要性：优选配方、正确设计、完善优选配方、正确设计、完善 措施、提高效益措施、提高效益静态试验评价静态试验评价：静滤失试验静滤失试验动态试验评价动态试验评价：岩心流动试验岩心流动试验 为综合性的评价方法，要求试验条件为综合性的评价方法，要求试验条件 应尽量模拟现场实际情况应尽量模拟现场实际情况评价方法评价方法：同前同前 其他评价方法其他评价方法：见下表：见下表试验项目试验项目试验目的及用途试验目的及用途正反向流动试正反向流动试验验观察岩心中微粒受水流动方向的影响及运移产生的渗透观察岩心中微粒受水流动方向的影响及运移产生的渗透率伤害情况率伤害情况体积流量评价体积流量评价试验试验注入水在通过低于临界速度下，考察岩心胶结的稳定性注入水在通过低于临界速度下，考察岩心胶结的稳定性及水的敏感性及水的敏感性润湿性评价试润湿性评价试验验通过测定注水前后油层岩心的润湿性，观察水对岩心润通过测定注水前后油层岩心的润湿性，观察水对岩心润湿性的改变情况湿性的改变情况相对渗透率曲相对渗透率曲线评价试验线评价试验测定注水前后油层岩心的相对渗透率曲线，观察水对岩测定注水前后油层岩心的相对渗透率曲线，观察水对岩心相对渗透率曲线的改变情况及由此发生的伤害程度心相对渗透率曲线的改变情况及由此发生的伤害程度膨胀率评价试膨胀率评价试验验测定注入水进入岩心的膨胀率，观察水与岩心的配伍性测定注入水进入岩心的膨胀率，观察水与岩心的配伍性离心法测毛管离心法测毛管压力曲线压力曲线用离心法测注入水进入油层岩心前后毛管压力曲线的变用离心法测注入水进入油层岩心前后毛管压力曲线的变化快速评价油层伤害化快速评价油层伤害油层伤害的其他评价方法油层伤害的其他评价方法 油层伤害的矿场评价矿场评价技术矿场评价技术试井资料分析试井资料分析试井资料分析试井资料分析产量递减分析产量递减分析产量递减分析产量递减分析测井资料分析测井资料分析测井资料分析测井资料分析根据评价标准判断油层伤害程度根据评价标准判断油层伤害程度根据评价标准判断油层伤害程度根据评价标准判断油层伤害程度检验保护油层技术的现场效果检验保护油层技术的现场效果检验保护油层技术的现场效果检验保护油层技术的现场效果压压压压力力力力曲曲曲曲线线线线分分分分析析析析测测测测试试试试资资资资料料料料定定定定量量量量分分分分析析析析典典典典型型型型图图图图版版版版拟拟拟拟合合合合解解解解释释释释最最最最优优优优化化化化灰灰灰灰色色色色系系系系统统统统坐坐坐坐标标标标旋旋旋旋转转转转分分分分析析析析法法法法横横横横向向向向图图图图版版版版法法法法时时时时间间间间推推推推移移移移测测测测井井井井法法法法三、三、注入水对油层的伤害机理分析 注入水造成地层粘土矿物水化、膨胀、分散和运移。注入水造成地层粘土矿物水化、膨胀、分散和运移。如果注水速度过快，引起如果注水速度过快，引起地层松散微粒的分散和运移。地层松散微粒的分散和运移。注入水机杂粒径、浓度超标，就会堵塞孔道注入水机杂粒径、浓度超标，就会堵塞孔道。1、注入水与地层岩石不配伍、注入水与地层岩石不配伍2、注入水与地层流体不配伍、注入水与地层流体不配伍主要表现主要表现：产生沉淀和结垢产生沉淀和结垢 地层温度下降：产生有机垢，原油粘度增加，流动地层温度下降：产生有机垢，原油粘度增加，流动阻力增加。阻力增加。无机物结垢：在第三部分专题叙述无机物结垢：在第三部分专题叙述水水岩反应油层伤害表现岩反应油层伤害表现 二价离子的释放造成表面活性剂和聚合物二价离子的释放造成表面活性剂和聚合物的失效。的失效。同表面电荷作用一起出现的离子交换反应同表面电荷作用一起出现的离子交换反应能造成地层结构的破坏。能造成地层结构的破坏。粘土膨胀使孔喉通道变小或堵塞。粘土膨胀使孔喉通道变小或堵塞。粘土矿物组分与注入水发生化学反应或化粘土矿物组分与注入水发生化学反应或化学沉淀。学沉淀。这种情况造成的伤害率可达这种情况造成的伤害率可达40%以上。以上。当注入水中含有化学处理剂会使砂岩、粘土当注入水中含有化学处理剂会使砂岩、粘土碳酸岩油湿，产生水锁和乳化堵塞伤害。碳酸岩油湿，产生水锁和乳化堵塞伤害。3、油田注水的伤害因素、油田注水的伤害因素 潜在因素：注水地层自身的岩性及所含流体特性。注水地层自身的岩性及所含流体特性。储渗空间：孔隙、喉道几何形状、大小、分布及连通储渗空间：孔隙、喉道几何形状、大小、分布及连通关系。关系。孔喉大、孔隙连通好孔喉大、孔隙连通好受固相侵入损害的可能性受固相侵入损害的可能性 大，水锁的可能性小大，水锁的可能性小 低渗低渗孔喉小、孔隙连通差孔喉小、孔隙连通差受粘土膨胀运移损害受粘土膨胀运移损害 大大 敏感性矿物：类型、产状、活动性敏感性矿物：类型、产状、活动性 含量越高，造成的油层损害越大含量越高，造成的油层损害越大 渗透率越低，造成的油层损害越大渗透率越低，造成的油层损害越大 润湿性：润湿性：控制孔隙中油水分布；决定毛管压力大控制孔隙中油水分布；决定毛管压力大小与方向；影响微粒运移。小与方向；影响微粒运移。岩石表面亲水时，毛管压力是水驱油的动力岩石表面亲水时，毛管压力是水驱油的动力 岩石表面亲油时，毛管压力是水驱油的阻力岩石表面亲油时，毛管压力是水驱油的阻力 油层流体性质：地层水、原油、天然气油层流体性质：地层水、原油、天然气 外部因素外部因素：注入水的水质注入水的水质 重要控制因素。重要控制因素。腐蚀因素腐蚀因素 溶解氧、溶解氧、H H2 2S S、COCO2 2 硫酸盐还原菌（硫酸盐还原菌（SRBSRB）堵塞因素堵塞因素 总铁、机械杂质总铁、机械杂质 腐生菌（腐生菌（TGBTGB）工程因素：生产或作用压差生产或作用压差 压差太大，微粒运移产生速敏；压差太大，微粒运移产生速敏；地层近井地带压力低于原始压力，使流体产生无地层近井地带压力低于原始压力，使流体产生无机及有机沉淀；机及有机沉淀；产生应力敏感性伤害产生应力敏感性伤害 出砂或地层塌漏出砂或地层塌漏 温度变化温度变化 增加伤害程度：敏感性程度增强增加伤害程度：敏感性程度增强 引起结垢问题引起结垢问题 生产或作用时间生产或作用时间 地层伤害因素的多样性、复杂性、关联性、动态性，地层伤害因素的多样性、复杂性、关联性、动态性，要求试验及现场工作要有针对性、系统性和科学性。要求试验及现场工作要有针对性、系统性和科学性。4、油田注水过程中的水化学特征油田注水过程中的水化学特征 当注入水进入油层后，形成一个由注入水当注入水进入油层后，形成一个由注入水地层水地层水束缚水束缚水含溶解气原油含溶解气原油地层岩石构成的复杂多组分地层岩石构成的复杂多组分体系。其中主要是注入水与地层水的混合过程。体系。其中主要是注入水与地层水的混合过程。由于热扩散、水动力扩散及岩石的非均质性导致的由于热扩散、水动力扩散及岩石的非均质性导致的分散作用，在地层产生一个热过渡带和水混合带。分散作用，在地层产生一个热过渡带和水混合带。混合带之前混合带之前岩石孔隙中只存在地层水、原油和气岩石孔隙中只存在地层水、原油和气 混合带之后混合带之后与该处温度、压力平衡了的注入水和与该处温度、压力平衡了的注入水和残余油残余油 混合带混合带注入水与岩石滤蚀浸溶、离子交换注入水与岩石滤蚀浸溶、离子交换 注入水与原油相互渗溶、氧化注入水与原油相互渗溶、氧化 温度、压力、温度、压力、pH 发生变化，易发生沉淀并发生变化，易发生沉淀并达到一种平衡达到一种平衡 注入水与地层水的混合注入水与地层水的混合 在注入水达到第一次平衡后，继续向前移在注入水达到第一次平衡后，继续向前移动，再度与地层水混合，一方面对岩石产生溶动，再度与地层水混合，一方面对岩石产生溶解作用，一方面与地层水发生沉淀反应；同时解作用，一方面与地层水发生沉淀反应；同时气体在油水中分配与逸失，粘土的膨胀与运移，气体在油水中分配与逸失，粘土的膨胀与运移，这种情况循环往复进行，不断有平衡被破坏，这种情况循环往复进行，不断有平衡被破坏，不断产生新的平衡，直到注入水达到生产井。不断产生新的平衡，直到注入水达到生产井。在油田高含水期，产出水矿化度降低，变在油田高含水期，产出水矿化度降低，变成组分与水型接近注入水的低矿化水。但当含成组分与水型接近注入水的低矿化水。但当含水达到水达到90%以上，矿化度则有所提高，其原因以上，矿化度则有所提高，其原因是淡水对岩石的溶解作用。是淡水对岩石的溶解作用。时时 间间（年）（年）产出液含水产出液含水（%）产产 出出 水水SOSO4 42-2-（mg/lmg/l）总矿化度总矿化度（g/lg/l）水水 型型 197719770 06274627442.6942.69CaClCaCl2 21985198512.112.17205720520.4820.48CaClCaCl2 21986198653.753.76916691611.7011.701987198759.359.35307530711.7011.7019911991909026726727.7927.79NaHCONaHCO3 3油田某井油层见水后产出水水质变化情况油田某井油层见水后产出水水质变化情况 注入水与储层岩石的反应注入水与储层岩石的反应油田某井区油田某井区 SOSO4 42-2-：原始地层水原始地层水 570mg/L570mg/L 注入水注入水 1051mg/L1051mg/L，产出水产出水 2100mg/L2100mg/L，其原因就是水岩反应的结果，岩石中方解石、白云石、其原因就是水岩反应的结果，岩石中方解石、白云石、石膏的淡水溶解。一般水洗石膏的淡水溶解。一般水洗3 35 5倍，石膏含量倍，石膏含量1%1%，也使产，也使产出水成为硫酸钙的饱和溶液。出水成为硫酸钙的饱和溶液。长庆的安塞油田，注入水中不含长庆的安塞油田，注入水中不含SOSO4 42-2-，可是油井内仍，可是油井内仍然发生硫酸盐结垢，也是由于在地层注入水中发生了然发生硫酸盐结垢，也是由于在地层注入水中发生了SOSO4 42-2-的富集的富集石膏溶解石膏溶解；硫化物氧化硫化物氧化：2FeS2FeS2 2+7O+7O2 2+7H+7H2 2O=2FeSOO=2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO4 4 碳酸盐在含碳酸盐在含COCO2 2 的水中极易溶解使的水中极易溶解使HCOHCO3 3-、Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+浓度增加，发生沉淀浓度增加，发生沉淀粘土矿物吸附二价阳离子迁移水中，也造成成垢阳离子粘土矿物吸附二价阳离子迁移水中，也造成成垢阳离子的富集。的富集。四、注水过程中的油层保护建立合理的工作制度建立合理的工作制度 注水速度控制在临界流速以下注水速度控制在临界流速以下 控制注水，注采平衡防止水指进、水锥形成及乳控制注水，注采平衡防止水指进、水锥形成及乳化。化。控制注水水质控制注水水质 机杂含量及粒径不堵塞喉道机杂含量及粒径不堵塞喉道 水中溶解气、细菌造成的腐蚀产物不堵塞油层水中溶解气、细菌造成的腐蚀产物不堵塞油层 与地层水配伍与地层水配伍 与油层岩石、原油配伍与油层岩石、原油配伍 严格执行注入水水质行业标准，保证注合格水严格执行注入水水质行业标准，保证注合格水正确选用各种处理剂正确选用各种处理剂 选择原则选择原则：与地层岩石与地层流体相容，防止乳化及与地层岩石与地层流体相容，防止乳化及结垢结垢 使用多种处理剂，保证其之间相容，避免使用多种处理剂，保证其之间相容，避免发生化学反应，产生新的化学沉淀或互相作用发生化学反应，产生新的化学沉淀或互相作用抵消抵消 常用处理剂：常用处理剂：防膨剂、破乳剂、杀菌剂、防垢剂、除氧防膨剂、破乳剂、杀菌剂、防垢剂、除氧剂等剂等 油田注水水质保障体系油田注水水质保障体系1 1沉降与过滤沉降与过滤充分沉降充分沉降精细过滤，保证悬浮物与铁含精细过滤，保证悬浮物与铁含量达标量达标2 2密密 闭闭全系统密闭，防止曝氧全系统密闭，防止曝氧3 3除除 氧氧注水站设机械除氧装置，并服加化学除氧注水站设机械除氧装置，并服加化学除氧4 4防防 腐腐沉降罐采用涂料和阴极保护；管线采用内沉降罐采用涂料和阴极保护；管线采用内防腐及投加缓蚀剂防腐及投加缓蚀剂5 5杀杀 菌菌流程清洗，投加杀菌剂流程清洗，投加杀菌剂6 6防防 垢垢投加防垢剂和粘土稳定剂，防止地层损害投加防垢剂和粘土稳定剂，防止地层损害7 7投药及监测投药及监测投药前产品检验；减少加药时曝氧；加药投药前产品检验；减少加药时曝氧；加药后水的过滤；药剂使用后效果检测后水的过滤；药剂使用后效果检测8 8设备的管理与设备的管理与维修维修注水设备管理规范化、标准化，特别是精注水设备管理规范化、标准化，特别是精细过滤设备细过滤设备9 9水质检测水质检测定时检测流程中各点的水质，保证合格定时检测流程中各点的水质，保证合格1010岗位培训岗位培训提高工作人员素质，执行岗位责任制提高工作人员素质，执行岗位责任制欢迎批评指正，谢谢！