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1、第十二章第十二章 注水注水 注注水水是是通通过过注注入入井井将将水水注注入入油油层层，保保持持油油层层压力，提高采油速度和采收率的一种措施。压力，提高采油速度和采收率的一种措施。本章主要内容：本章主要内容： 水质；水质； 水处理措施；水处理措施； 分层注水工艺；分层注水工艺； 并对注聚合物工艺做了简单介绍。并对注聚合物工艺做了简单介绍。1各行业 第一节第一节 水质与水处理水质与水处理一、一、 注入水水质标准注入水水质标准1. 水质的基本要求水质的基本要求 对对油油田田注注入入水水除除要要求求水水量量稳稳定定、取取水水方方便便、经济合理外，其水质还必须符合以下基本要求：经济合理外，其水质还必须符
2、合以下基本要求：1) 水质稳定与油层水相混不产生沉淀；水质稳定与油层水相混不产生沉淀；2) 水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；3) 不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；不得携带大量悬浮物，以防注水井渗滤端面堵塞；4) 对注水设施腐蚀性小；对注水设施腐蚀性小；5) 当当一一种种水水源源量量不不足足，需需要要第第二二种种水水源源时时，应应首首先先进进行室内试验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。行室内试验，证实两种水的配合性好，对油层无伤害。2各行业2. 水质推荐指标水质推荐指标1) 悬浮物固体含量及颗粒直径、腐生菌、硫酸盐还原菌、膜
3、滤系数(MF)值见表12-1。2) 含油量指标，当地层渗透率0.1m2 时,含油量5.0 mg/l ；当地层渗透率0.1m2 时,含油量10.0 mg/l ；3) 总铁含量应小于0.5 mg/l ；4) 溶解氧含量地层水总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.05 mg/l ；总矿化度5000 mg/l 时溶解氧0.5 mg/l ；5) 平均腐蚀率应小于或等于0.076mm/a ；6) 游离二氧化碳含量应小于或等于10.0 mg/l ；7) 硫化物(指二价硫)含量应小于等于10.0 mg/l 。3各行业 目前矿场常用膜滤系数（目前矿场常用膜滤系数（MF）分析来衡量水对滤膜）分析来衡量水对滤膜的
4、细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。的细微孔道堵塞程度，借以分析水对岩石孔道的堵塞。 MF值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和值是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。 在在SY5329-88标标准准规规定定的的条条件件下下，使使1000 水水通通过过滤滤膜所需的时间为膜所需的时间为MF值，用下式计算值，用下式计算:MF=1000/20t;式中式中 t过滤过滤1000 ml 水样所需时间，水样所需时间，min； MF膜滤系数，无量纲。膜滤系数，无量纲。相同条件下测定水的值，若相同条件下测
5、定水的值，若MF值降低说明水质变差了。值降低说明水质变差了。 4各行业二、二、 注水水源与地层适应性的评价注水水源与地层适应性的评价1. 分析资料分析资料 分分析析注注入入水水与与油油层层水水各各种种离离子子浓浓度度的的主主要要分分析析项项目有：目有：阳阳离离子子：钠钠、钾钾(或或钠钠与与钾钾总总量量)、钙钙、镁镁、钡钡、锶锶、三三价铁、二价铁、铝等；价铁、二价铁、铝等；阴离子：阴离子：氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根等；氯、碳酸根、重碳酸根、二价硫、硫酸根等；其其它它：可可溶溶性性二二氧氧化化硅硅、游游离离二二氧氧化化碳碳、硫硫化化氢氢；pH值及水的总矿化度；值及水的总矿化度；5各行业2
6、. 一般储层的评价方法一般储层的评价方法1）含钡、锶、钙离子的水与含有硫酸根离子的水混合注入时，必须考虑硫酸盐结垢问题，经试验或计算认为不能生成沉淀时才可注入，否则应进行处理。2) 二价硫离子含量高的水与含有二价铁离子的水混注时，应考虑硫化亚铁结垢的问题，应经处理才可注入。3) 当碳酸氢根和碳酸根离子含量较高的水与钙、镁、钡、锶、二价铁等离子含量较高的水相混合时，应考虑碳酸盐结垢的问题。6各行业4) 若水中有游离二氧化碳逸出时往往使水的pH值升高，易产生碳酸盐沉淀，故用此种水源时应重视碳酸盐结垢问题。5) 按化学溶度积理论，可初步判断各种离子在水中的稳定性。6) CEC值大于0.09 (按一价
7、离子计算)时，就不能忽略粘土的水化膨胀问题。7) 室内进行天然岩心注水试验，一般情况下，水测渗透率下降值应小于20%。7各行业三、三、 常用水处理措施常用水处理措施1. 沉淀沉淀 沉沉淀淀是是让让水水在在沉沉淀淀池池或或罐罐内内停停留留一一定定时时间间，使使其其所所含含悬悬浮浮固固体体颗颗粒粒靠靠重重力力沉沉降降下下来来，对对于于细细小小的的悬浮固体颗粒，常需要足够的时间才能沉淀下来。悬浮固体颗粒，常需要足够的时间才能沉淀下来。 在在水水中中加加入入聚聚(絮絮、混混)凝凝剂剂，通通过过中中和和表表面面电电性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。性而使水中固体悬浮物聚集，加速沉淀。8各行业2. 过滤
8、过滤 过滤是用容器过滤是用容器(过滤设备过滤设备)除去水中悬浮物和其它杂除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程。质的工艺过程。 过滤罐过滤罐(或池、器或池、器)自上而下装有滤料，支撑介质自上而下装有滤料，支撑介质等。滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及硅藻土等。滤料一般为石英砂、大理石、无烟煤屑及硅藻土等，支撑介质常用砾石。水自上而下经过滤层、支撑等，支撑介质常用砾石。水自上而下经过滤层、支撑层，而后从罐底部排出清水。层，而后从罐底部排出清水。 按过滤速度滤罐可分为按过滤速度滤罐可分为慢速慢速和和快速快速两种。两种。 慢速滤罐慢速滤罐一般在一般在0.10.3 m/h， 快速滤罐快速滤罐可达可达15
9、 m/h； 9各行业按工作压力滤罐又可分为按工作压力滤罐又可分为重力式重力式、压力式压力式滤罐。滤罐。重力式滤罐：重力式滤罐：滤罐的水面与大气相连通，利用进滤罐的水面与大气相连通，利用进出口水位差过滤的；出口水位差过滤的；压力式滤罐压力式滤罐滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐滤罐。滤滤罐罐的的工工作作强强度度：指指在在单单位位时时间间内内从从单单位位面面积积滤滤罐通过的水量罐通过的水量(过滤速度过滤速度) 。10各行业3. 杀菌杀菌 地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还原菌和其地面水中多含有藻类、铁菌或硫酸盐还原菌和其它微生物等，注水时需将这些微生物除掉以防止堵
10、塞它微生物等，注水时需将这些微生物除掉以防止堵塞地层和腐蚀管柱。地层和腐蚀管柱。 油田油田常用的杀菌剂常用的杀菌剂有甲醛、氯气、次氯酸盐类、有甲醛、氯气、次氯酸盐类、季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊二醛等。一般交替季胺盐类液体药剂、过氧乙酸、戊二醛等。一般交替使用两种以上的杀菌剂，以防细菌产生抗药性。使用两种以上的杀菌剂，以防细菌产生抗药性。 11各行业4. 脱氧脱氧 地地面面水水源源与与空空气气接接触触常常溶溶有有一一定定量量的的氧氧，有有的的水水源源水水中中还还含含有有碳碳酸酸气气和和硫硫化化氢氢气气体体，这这些些气气体体对对金金属属和和混混凝凝土土均均有有腐腐蚀蚀性性，因因此此注注水水前前
11、要要用用物物理理法法或或化化学学法法除去注入水中所溶解的除去注入水中所溶解的O2 、CO2 、H2S等气体。等气体。(1) 化学法脱氧化学法脱氧 脱氧剂脱氧剂Na2SO3、 N2H4等可脱除水中的氧。等可脱除水中的氧。常用常用Na2SO3的价格低、使用方便，其原理为：的价格低、使用方便，其原理为： 特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，特点：占地面积小，处理工艺较简单，一次投资较低，但日常消耗化学药剂费用较高。但日常消耗化学药剂费用较高。12各行业(2) 物理法脱氧物理法脱氧 物理法脱氧主要有真空脱氧和气提脱氧。1) 真空脱氧。国内多用射流泵，以水或蒸汽为介质实现真空塔内抽真空。国外
12、用真空泵。2) 气提脱氧。多用天然气或氮气作为气提气对水进行逆流冲刷，可除去水中的氧，但不易达到较高的最终脱氧指标，有时要用化学脱氧来弥补。13各行业 当当水水源源水水含含有有大大量量的的过过饱饱和和碳碳酸酸盐盐，如如重重碳碳酸酸钙钙和和重重碳碳酸酸镁镁钙钙及及重重碳碳酸酸亚亚铁铁等等，因因其其化化学学性性质质都都不不稳稳定定，注注入入地地层层后后因因温温度度升升高高可可能能产产生生碳碳酸酸盐盐沉沉淀淀而而堵堵塞塞孔孔道道。因因此此，在在注注入入地地层前用曝晒法使其沉淀除去。层前用曝晒法使其沉淀除去。 此法常在露天的沉淀池中进行。此法常在露天的沉淀池中进行。5. 曝晒曝晒14各行业 四、四、
13、水处理工艺水处理工艺1. 地面淡水处理地面淡水处理 地地面面淡淡水水主主要要是是河河流流、湖湖泊泊水水，常常常常含含有有少少量量的的机机械械杂杂质质、细细菌菌等等，需需要要沉沉淀淀、过过滤滤与与杀杀菌菌等等，经经处理的水沿输水管道送到注水泵站。处理的水沿输水管道送到注水泵站。15各行业2. 地下水处理地下水处理由由于于地地下下水水常常含含有有铁铁质质，主主要要为为二二价价铁铁，常常以以Fe(HCO3)2的的形形式式存存在在，二二价价铁铁极极易易水水解解，生生成成Fe(HO)2 ，氧氧化化后后生生成成Fe(HO)3，易易堵堵塞塞地地层层，对对用用地地下下水水为为水水源的注水井，需要先除铁。源的注
14、水井，需要先除铁。 除除铁铁方方法法主主要要有有：自自然然氧氧化化法法(石石英英砂砂过过滤滤)适适用用于于 pH6.8的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低；的含重碳酸亚铁的地下水，但效率极低；接接触触催催化化法法(天天然然锰锰砂砂过过滤滤)适适用用于于 pH6.0，水水中中含含铁铁不超过不超过30 mg/L的地下水，应用较普遍；的地下水，应用较普遍；人人工工石石英英砂砂法法利利用用在在石石英英砂砂表表面面人人工工制制成成的的活活性性滤滤膜膜，可加快三价铁氧化，效果与天然锰砂相近。可加快三价铁氧化，效果与天然锰砂相近。16各行业3. 含油污水处理含油污水处理(1) 含油污水处理方法含油污水处理方法
15、 含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物，处理方法主要有：1) 自自然然沉沉降降法法。靠靠污污水水中中原原油油颗颗粒粒自自身身的的浮浮力力实实现现油油水水分离，除去浮油及颗粒较大的分散油。分离，除去浮油及颗粒较大的分散油。2) 絮絮凝凝分分离离法法 含含油油污污水水中中油油粒粒小小于于10 m以以下下时时，自自然然沉沉降降难难以以分分离离。通通常常油油粒粒带带有有负负电电荷荷，若若选选择择在在水水中中溶溶解解后后产产生生正正电电荷荷的的絮絮凝凝剂剂就就能能使使油油滴滴聚聚集集上上浮浮达达到到油油水水分分离离的的目目的的。实实验验证证明明，氯氯化化亚亚铁铁、硫硫酸酸亚亚铁铁作作絮絮凝凝剂剂，有较
16、好效果。有较好效果。17各行业含油污水处理工艺流程 1-污水沉降罐； 2-污水泵； 3-除油罐；4-单阀过滤罐；5-清水罐； 6-外输水泵；7-污油罐； 8-污油回收泵；9-污水回收泵；10-地下回收水池； 11-加药泵； 12-加药池(或罐)18各行业4. 海水处理海水处理 海水处理可分为净化及脱氧两大部分。海水处理可分为净化及脱氧两大部分。净净化化部部分分目目前前一一般般采采用用多多级级过过滤滤净净化化处处理理，依依次次为为砂砂滤滤器器、硅硅藻藻土土滤滤器器和和金金属属网网状状筒筒式式过过滤滤器器三三级级过过滤滤。砂砂滤滤器器普普遍遍用用石石英英砂砂，也也有有用用石石榴榴石石、活活性性炭炭、无无烟烟煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的。煤、聚苯乙烯发泡小球作为滤料的。脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧。脱氧部分主要用真空、气提和化学脱氧。19各行业
