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1、,油田注水工艺及管理,2008.10 西安,第三部分 油田注水地面工艺流程,第四部分 油田注水工艺技术指标、管理制度,Internet,第二部分 油田注水水源及净化设备,第一部分 油田注水的重要性,Internet,第五部分 油田注水常用仪器仪表及标定,Internet,Internet,Internet,油藏深埋在地下几千米的岩石孔隙中，开采初期，油藏自身具有能量，原油在油藏能量的作用下从孔隙中流动到采油井的井底，从而由泵抽汲到地面。 随着油田的开发，油藏能量不断的释放，油井的产量就要下降。为了遏制油藏能量的下降，保证油井的稳产高产，提高最终采收率，我们就要向油藏中注水，通过注水及时的补充油
2、藏能量，用水将岩石孔隙中的原油驱替出来。注水、油藏能量、油井产量三者之间是环环相扣，密不可分的。 多年的经验告诉我们：要想油井高产稳产，必须注好水注够水。,第一部分 油田注水的重要性,第一部分 油田注水的重要性,注水与采油之间的关系如图所示，如果注水量、注水强度过大，就会在油藏中形成“指进”，造成油井水淹。如果注入量不够，则地层能量亏空，引起油井产量下降。只有“注好水，注够水”，达到注水与采油的平衡，才能保证油井的稳产高产。,超 注,第三部分 油田注水地面工艺流程,第四部分 油田注水工艺技术指标、管理制度,Internet,第二部分 油田注水水源及净化设备,第一部分 油田注水的重要性,Inte
3、rnet,第五部分 油田注水常用仪器仪表及标定,Internet,Internet,Internet,第二部分 油田注水水源及净化设备,一、注水水源,油田注水水源可分为地面水源、地下水源和采出水三种。,1、地面水源 目前，我国陆地油田所用的地面水源主要有江河水、湖泊水、水库水等。它的特点是：水量充足、矿化度低。但水量随着季节变化较大、含氧量高，同时携带大量的多种微生物、悬浮物和泥沙杂质等。,2、地下水源 地下水源是指地下浅层水，一般产于河流和洪水冲击层中，水量丰富，经水文勘探，井队钻探而成。油田目前地下水源的层位是洛河层。,一、注水水源,3、采出水 采出水是油层中采出的含水原油经过脱水后得到的
4、。对采出水进行处理和回注，一方面可作为油田注水稳定的供水水源，节约清水；另一方面可以减少外排造成的环境污染。,第二部分 油田注水水源及净化设备,二、水质及标准,1、注水水质 注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外，还必须符合以下基本要求： （1）水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； （2）水注入油层后不使粘土产生水化膨胀或产生悬浊； （3）不得携带大量悬浮物，防止堵塞注水井渗滤通道； （4）对注水设施腐蚀性小； （5）当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可替代注入。,第二部分 油田注水水源及净化设备,二、水质及标准,表 1：油田采出水
5、回注推荐技术指标,第二部分 油田注水水源及净化设备,二、水质及标准,表 2：油田不同层位采出水回注主要技术指标（节选）,第二部分 油田注水水源及净化设备,三、水质超标的危害,1、悬浮物含量 悬浮物含量是注入水结垢和地层堵塞的重要标志，如果注入水中悬浮物含量超标，就会堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。,2、含油量 如果注入水中含油量超标，将会降低注水效率，它能在地层中形成“乳化段塞”，堵塞油层孔隙通道，导致地层吸水能力下降。且它还可以作为某些悬浮物很好的胶结剂，进一步增加堵塞效果。再者，原油采出本不容易，自然不能再注回去。,第二部分 油田注水水源及净化设备,三、水质超标的危害,3、溶解氧
6、溶解氧对注入水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。如果注入水中氧化物含量超标，它不仅直接影响注入水对注水油套管等设备的腐蚀，而且当注入水存在溶解的铁离子时，氧气进入系统后，就会生成不溶性的铁氧化物沉淀，从而堵塞油层。因此，溶解氧是注入水产生腐蚀的一个重要因素。,4、硫化物 油田含油污水中的硫化物有的是自然存在于水中的，有的是由于硫酸盐还原菌产生的。如果注入水中硫化物超标，则注入水中的硫化氢就会加速注水金属设施的腐蚀，产生腐蚀产物硫化亚铁，造成地层堵塞 。,第二部分 油田注水水源及净化设备,三、水质超标的危害,5、细菌总数 如果注入水中细菌总数超标，就会引起金属腐蚀。腐蚀物就会造成油层堵塞；油田含油污
7、水中若大量存在细菌，就会加剧对金属设备的腐蚀，造成油层堵塞。,6. Fe2+和Fe3+离子 油田污水中的Fe2+离子结构不太稳定，易与水中的溶解氧作用生成不溶于水的Fe(OH)3沉淀；Fe2+离子还容易与水中的硫化氢发生化学反应，生成FeS沉淀，从而堵塞油层，导致吸水指数下降。,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,1、注入水与地层水的不配伍极易产生沉淀 常见的注入水与地层水水型有CaCl2、Na2SO4、NaHCO3三种，当两种不同水型的水相混合时就极可能产生沉淀。,常见的反应有：,（1）注入水与地层水直接生成沉淀： Ca2（Ba2、Sr2）SO42- CaSO4 Ca2（F
8、e2、Ba2、Sr2、Mg2）CO32- CaCO3,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,常见的反应有：,（2）水中H2S引起的沉淀： Fe2S2- FeS （3）水中CO2逸出或PH值和温度升高时引起沉淀： Ca2（Fe2、Ba2、Sr2、Mg2）HCO3- Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 CaCO3 CO2 H2O （4）水中溶解氧引起沉淀：Fe（ Fe2）+O2+ H2O Fe CO3、 Fe (OH)3,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,2、注入水与储层的不配伍可能引起的损害 （1）矿化度敏感引起地层中水敏性物质的膨胀、分散和运移，C.E.
9、C值（油层岩样的阳离子交换容量）大于0.009mmol/g（按一价离子计算）时，应考虑对储层进行防膨预处理或重新选择水源。 （2）pH值变化引起的微粒和沉淀。,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,3、注入条件变化引起对地层的损害 如速敏引起地层中微粒的迁移和温度压力变化引起沉淀等。,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,4、清污混注配伍原则 清污混注前应进行结垢计算或可混性试验。主要应考虑防沉淀、缓蚀，杀菌、除氧等。 （1）结垢的主要机理 Ca2 CO32- CaCO3 Ca2（Ba2、Sr2）SO42- CaSO4（BaSO4、SrSO4） （2）溶解O2、
10、H2S、CO2引起腐蚀 溶解氧氧化注水设施，产生Fe(OH)3沉淀；溶解氧有利于好氧菌的繁殖与生长，进而产生大量的堵塞物质。 CO2溶于水中降低pH值从而加剧腐蚀。,第二部分 油田注水水源及净化设备,四、注入水配伍原则,H2S在酸性或中性水中生成FeS沉淀，促使阳极反应不断进行，引起严重的腐蚀。 （3）细菌堵塞地层 在油田水系统中存在着硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和铁细菌（IB）等多种微生物，这些细菌除自身造成地层堵塞外，还增加悬浮物颗粒含量并增大颗粒直径以及增大总铁含量。,第二部分 油田注水水源及净化设备,第二部分 油田注水水源及净化设备,第二部分 油田注水水源及净化设备,地下浅
11、层水，经水文地质勘探，井队钻探而成，比较经济。地下水经过地下砂层的多级过滤，比较干净，几项水质指标都基本达到要求，个别井的含铁比较高。地下水中铁的主要成份是：二价铁，通常以Fe(HCO3)2形态存在，水解后生成Fe(OH)2，氧化后生成Fe(OH)3，容易产生沉淀堵塞地层。 一般在除铁的锰砂过滤器后加一级石英砂过滤器，可以进一步除掉水中的悬浮物固体，这样便于达到清水注水的水质标准，无论是锰砂还是石英砂滤罐都是压力式滤罐。,第二部分 油田注水水源及净化设备,（二）、采出水处理工艺及设备,第二部分 油田注水水源及净化设备,1、采出水处理工艺发展历程及特点,第一阶段：二级沉降除油+石英砂过滤,油田开
12、发初期，原油脱水采用两段电化学处理流程；污水处理工艺采用自然浮升、混凝沉降、压力过滤等流程，采出水主要以排放为主。,第二部分 油田注水水源及净化设备,第二阶段：斜板除油+核桃壳过滤,八十年代中后期，为解决油田采出水的出路，确定了以采出水回注为目标。新的原油脱水流程采用井口加药、管道破乳、大罐溢流沉降脱水；采出水处理采用絮凝沉降、斜板除油、沉降罐杀菌等技术，采出水经处理合格后进行回注。 这一流程先在马岭北区投产使用，后在“七五-八五”期间，相继在马岭中区、红井子、油房庄、安塞王窑建成采出水处理及回注（灌）流程。,第二部分 油田注水水源及净化设备,第三阶段：斜板除油+核桃壳、改性纤维球过滤,二十世
13、纪九十年代后期，为适应油田可持续发展的要求，公司加大了油田采出水治理力度，形成两种油田采出水处理工艺技术。,1）、斜板除油+三级改性纤维球精细过滤流程,主要以斜板除油三级改性纤维球过滤絮凝、杀菌处理方法，建成的场站主要有靖三联、杏河集油站、王窑集中处理站等。,第二部分 油田注水水源及净化设备,三级改性纤维球过滤处理流程工艺图,第二部分 油田注水水源及净化设备,通过对靖三联等站点处理水质监测分析，该工艺流程在运行初期，悬浮物、含油等主要控制指标均达到10mg/l以下，运行一段时期后，随着设备过滤精度及能力的下降，处理后的水质指标上升，滤料时有出现污染。,三级改性纤维球图,第二部分 油田注水水源及
14、净化设备,2）、两级核桃壳+两级改性纤维球精细过滤流程,工艺流程：主要是斜板除油两级核桃壳过滤两级改性纤维球过滤絮凝、杀菌技术。,两级核桃壳+两级改性纤维球过滤工艺流程图,1）、除油装置, 除油罐 除油罐根据型式可分为：立式常压除油罐、卧式压力除油罐、密闭除油罐。除油罐型式的选用应根据采用的处理工艺流程、含油污水水质、污水中的油品性质、处理规模、处理后水质要求，通过经济比较确定 。 进入除油罐含油污水的含油量不得大于1000mg/L，粒径大于76m的砂粒含量不得大于100mg/L。否则必须在进入除油罐前增设除砂装置。经除油处理后，污水含油量不大于50mg/L，悬浮固体含量不大于20mg/L。,
15、第二部分 油田注水水源及净化设备,2、主要过滤设备的工作原理,立式除油罐示意图 1进水； 2粗粒化滤层； 3斜板滤层； 4出水； 5出油； 6集油槽； 7排泥。,污水加入混凝剂后，在管道内进行混合，再经进水管以切线方式进入反应筒内，旋流上升进行反应，污水再经上部配水管和喇叭口进入油水分离区。污水再分离区自上而下缓慢流动，靠油水重力差进行油水分离，分离出来的原油浮升至水面流入集油槽，槽内设可调式堰板，控制出水位和油层厚度，出水槽内还设带喇叭口的溢流管以防冒罐。在除油罐内加设斜板，以增加除油面积，加斜板的除油罐称立式斜板除油罐。 。,第二部分 油田注水水源及净化设备,（2） 三级纤维球过滤器 油田污水由加压泵提升增压后，从进水管进入滤层上部空间，水流自上而下，经过滤层在流入集水支管，最后汇入集水总管从过滤器出水管流出，进入净化水罐。当滤罐运行一定时间后，因滤层截流了一定量的悬浮物固体颗粒和原油颗粒，导致滤速下降，阻力增大，且严重易造成滤料污染失效结块，水质恶化。所以必须定期进行反冲洗。反冲洗泵将净化水罐中的清水加压，从过滤灌底部的出水管进入，通过集水管和支管，水流自上而下，经过滤层，将滤层中的悬浮物固体颗粒和原油颗粒携带出，然后通过进水旁通反冲洗阀，进入反冲洗回水池。,三级纤维球过滤器,Q
