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渤南低渗透油田注水工艺及水质处理技术的发展

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渤南低 渗透 油田 注水 工艺 水质 处理 技术 发展
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2010.06 西部大开发·中旬 程与技术 渤南低渗透油田注水工艺及水质处理技术的发展 何光庆.刘立潜 东东营257000) 摘 要:渤南油田投入注水开发25年来,注水方面逐渐暴露出很多问题。为适应油田开发需要,在注水工艺及水质处理方面进行了不断 地调整和完善。本文主要根据渤南油田注水开发历史情况,通过对注水机理的探讨性研究,结合污水回注效果分析,论证了渤南低渗透油田污 水回注技术的适应性和有效性。 关键词:低渗透油田;注水工艺;水质处理;清水;油田污水 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1009—8631(2010)061 前言 渤南油田是个低渗透亿吨级大油田,位于黄河人海口的东营市河 口区.构造上属于济阳坳陷中的沾化凹陷东北部的渤南凹陷。油层单 层厚度5透率50有效渗透率19.8///1 ,平均孑L 隙度17.6%,平均孔吼半径1.84土含量9.8%。具有层系多、原油 性质好、埋藏深、储层物性差、吸水能力低等特点,是一个低渗透、低 粘度、断块封闭、天然能量不足、受构造控制的岩性油藏。纵观渤南注 水开发历程,经历了注黄河水、净化水、污水、精细污水四个阶段。 二、高压注水配套技术的确定及注清水阶段的问题 (一)高压注水配套工艺技术的确定 注水开发初期,注水井吸水能力较差.启动压力达15用 黄河水,水质较差,而且低渗透油田的特点决定了水井吸水能力下降 较快。于是在水质处理方面研究攻关。首先研究油层特性,制定了注 入水水质标准:机杂含量(2mg/l,粒径(5次,根据标准建立和完 善了三级注入水深度处理系统:一级处理净化站——二级处理渤南 注和渤四深度处理站——三级水处理(国 水处理设备一套)。设计能力3.9d,80%以上的井站纳入了三 级水处理系统。同时确定了机动性较强的分散式高压注水工艺技术, 每站建装350型柱塞泵五台,最高压力可达40水能力 1200m3/d。到9成注水站47座,注水压力达25—30初期吸水指数达8m3/d.足了注水需要。但随着时间的推移,新 的问题逐步暴露出来 (二)注清水阶段反应出的问题 1.注水压力上升,吸水指数下降 该阶段注水压力不断上升,单井吸水指数下降,平 均注水压力由初期的20.7均上升速度为 O.83a,单井日注由151m3/d,视吸水指数由7.3d.m3/d.均下降速度为0.53ma/d.2.水井增注措施效果逐年变差 为满足油田开发要求,进行了提高压力和地层改造两方面的工 作。提压增注只能部分地满足注水需要,油田油层破裂压力32,注水压力控制在29部分井压力达到35 过管网设计压力和油层破裂压力,但仍完不成配注。针对上述情况, 进行了以压裂为主的地层改造措施,初期有效果,但有效期短.总体 效果逐年变差 3.注入水质达不到低渗透油田要求 虽然在清水水质处理上做了大量工作,注入水质明显改善.大部 分水在过滤器出口接近或达到了水质指标,但由于管线老化、腐蚀、 结垢、细菌衍生等问题,使水质在包括井下管柱在内的注水管网系统 中受到二次污染,对低渗透油藏造成严重损害。 三、渤南注水机理研究 针对暴露出的问题,进行了储层物性与注入水水性、水质及注水 方式之间关系的研究,包括水敏、盐敏、速敏、固体颗粒和油珠堵塞、 细菌堵塞、腐蚀结垢等:在此基础上,进行了清水、污水、浅层水水源 筛选试验。结果显示,渤南油田储层损害因素主要是固体悬浮物堵 塞、水敏和细菌堵塞。 (一)固体悬浮物堵塞 研究表明,机杂粒径/孔喉直径为1:1或1/3—1,7时.堵塞最为严 重。渤南储层主要礼喉半径为入水中颗粒直径构成:40% 颗粒直径大于50%颗粒直径小于3此认为第一种类型的 堵塞是主要因素,对低渗透油田来讲,少量的堵塞物就会导致导流能 力大幅度下降。研究同时表明,渗透率是流量与悬浮物浓度的函数, 由图一表示 ” f { { { { 广 { 60 卜 \ { \ 0 \、、~\__Ⅲ 1 j 一一一~■一——一i… —— —~—— ’ 图一注入水流量/悬浮物浓度对地层的影响 0/C——流量与悬浮物浓度之比 0——流量ml/s C——浓度m Q/塞程度越严重,流量一定时,悬浮固体含量越高, 堵塞越严重;悬浮固体含量一定时,流量越大,堵塞越轻。 (二)水敏性试验 储层中含有敏感性粘土,泥质胶结含量9.8%,其中伊蒙混层含 量达37%,对于低渗透油层,水敏性粘土遇低矿化度清水时,水化膨 胀或分散运移,导致渗透率下降。试验表明,渤南三区、四区、五区均 为强水敏地层。岩芯水测渗透率试验还表明,注矿化度较高的污水 ^ 时,因粘土因素,导致的s:渗透率下降8.5%,而注矿化度较低的清水 时,渗透率下降可达75%。不同的储层,渗透率损失不同,但其趋势一 致 见图二 ”” ~ …0 【_一^~ -K 一 一¨ 图二渤南油田水测渗透率曲线 作者简介:何光庆(1971一),男,四川眉山人,中石化胜利分公司河口采油厂工程师;刘立潜(1969一),男,湖北云梦人,中石化胜利分公 司河口采油厂工程师。 64 … 孙 201O.程与技术 (三)细菌堵塞 清水脱氧不彻底,不但造成金属腐蚀,而且为腐生菌提供了生存 繁值条件,产生大量粘性物质,与某些代谢物累积沉淀。既可附在管 壁上给硫酸盐还原菌造成厌氧环境加剧腐蚀,本身又起堵塞作用。研 究认为,渤南储层细菌堵塞是很严重的。现场情况表明,注清水油管 腐蚀和结垢也很严重.3在研究取得进展的基础上,开展了清水、污水、浅层水对储层的 适应性方面的试验。综合考虑各方面的因素认为:清水>污水)浅层水 导致的损害程度。综合考虑环保因素及经济因素,选择了污水为主要 水源,有如下优点:一是量低,可减轻化学堵塞;二是矿化度 高,与地层液配伍好,可抑制粘土水化膨胀。三是污水密闭输送,含氧 低(0.03—0.08),减少了腐蚀和细菌堵塞。 四、污水全面回注及精细水质处理工艺技术 管网调整:借鉴国内外同类油田注水经验,综合考虑二次污染. 溶解氧及细菌衍生等因素,形成了污水就地分离,分站处理,就近回 注的整体方案。充分利用原有设施,降低改造投资,减少污水长途往 返输送量,降低水质二次污染。形成污水处理站和精细水处理站二级 水处理工艺。同时对部分管段进行除垢、防腐,两条供水管线更换为 玻璃钢管线,改善了管网技术状况。 二级污水精细处理:确定污水水质指标为悬浮固体含量≤5m , 粒径中值≤2油量≤3mg/l,为满足注水要求,采取如下措施: (1)对渤南污水站技术改造,初步改善水质。渤南污水站进I=1含 油量1091mg/l,悬浮固体含量30,目的:除油为主、兼除机杂。① 增设1000方漂油罐一座,增加污水在罐内停留时间,提高除油效果: ②采用淄博石油机械厂的三台气浮选机,能力90作原理为 叶轮式气浮法,具有容气量大、停留时间短、对来水含油量适应范围 宽的特点;⑧采用江汉油田生产的一 料为核桃壳,进一步除油并部分悬浮固体。污水站工艺流程:接转站 来水——漂油罐——气浮选机——缓冲罐——过滤器——储水 (上接第59页) 罐——外输泵。污水经过处理后.水质得到提高,污水站出口含油量 降为50.1m 悬浮固体含量降为19m 。 (2)投产四座精细水处理站,其中改造三座(渤南注、渤四水处理 站、渤三站),新建一座(罗北站)。其核心设备为旋流除油器和精细过 滤器。(力2000— 3000m3/d,它利用油水之间密度的差异,利用流体高速旋转产生的强 大离心力,达到从水中除油的目的。经现场使用证明,其除油率达 80%,保证下游过滤器的进121水质。②每站采用一台器,采用无烟煤、金刚砂为工作介质,底部滤管采用绕丝筛管。能力 2000—300要技术参数:颗粒直径≥2去率≥90%。精细 水处理站及下游工艺流程:污水站来水——旋流除油——精细过 滤——储水罐——提升泵——注水站——配水间——注水井。投产 后主要指标化验,悬浮固体含量:处理前25.73,处理后1.58: 粒径2%;含油量:处理前10.83mg/l,处 理后3.67mg/l,达到了低渗透油田水质标准,使水质产生了根本好转。 (3)污水回注配套工艺技术的总体效果 污水回注后,注入水质得到改善.固体悬浮物含量、含油量等主要 指标经处理后大幅度提高,达到低渗透油田注入水水质要求。污水回 注后,注水压力开始回落,吸水指数显现回升趋势,表现出很好的针 对性和适应性。平均注水压力由26.5井日注由 64视吸水指数由2.8m .m]/d.五、结论 渤南油田是一个低渗透、特低渗透的大油田,多年来.渤南注水 上所进行的探索和取得的经验是大量的、丰富的,对同类型油田开发 具有借鉴意义。低渗透油田投入注水前,进行注水机理研究,完成长 远渗透率损失和注水能力变化预测,确定合适的注入水型和水质标 准,选择经济合理的注水方案,是至关重要的。同时,配套解堵工艺技 术有待进一步完善,在注入水不会对地层造成新的伤害的前提下。进 行地层解堵研究,提高增注措施的成功率,延长有效期。 律由指数递减转为双曲线递减。 4..1产水对递减规律的影响 气井产水是影响气井产能的重要因素之一。在气田的开发过程 中,随着开采程度的加深,产水是必然的趋势,一旦产水,气相渗透 率便迅速下降,水相渗透率则明显上升,从而使得地层渗流阻力和 井筒流动阻力增大,造成产量递减。在所研究的10口井中.由于产 水引起的产量递减的井有3口(853井、都遵 循指数递减。 4.2压力降低对递减规律的影响 含水的上升到一定阶段后还将引起流动压力的增大.如果此时 地层压力保持稳定或下降,生产压差将减小,产气量就会递减。该区 块由于压力下降引起的产量递减的共2口(888井),遵循 双曲线递减。 4.3工艺技术对递减规律的影响 工艺技术水平对气井的产量起着重要的作用,高水平的工艺技 术能有效的减缓产量递减。经查阅采气历史资料发现,有多裂改造,其中新818井和新827井进行重复加砂压裂,2口井全部 为双曲线递减;新806井在2002年3月之前,气井产量下降幅度较 大,呈指数递减。但是随着1996年4月加砂压裂后,提高了渗透能 力,气井产量下降速度得到有效控制,递减规律发生了相应变化,由 指数递减转为双曲线递减。816井加砂压裂失败.遵循指 数递减规律。 5.结论 1)既有产量 递减的表达式,又有累积产量的解析式。因此使用方便,递减类型清 楚,得到生产单位的认可 2)利用析,直观地展示了其产量递减的规律,并发现产量递减规律只适用 于递减期。 3)利用已有资料分析研究了川西新场低渗透气藏递减影响因 素,发现指数递减类型的主要影响来自于产水,双曲线递减类型的主 要影响来自于压力的递减。而工艺技术的成功能有效的减缓递减趋 势,甚至改变递减类型。 参考文献: (1].J.:945). [2].J.:980)1065【3】.L.,A.:“E f&c,19871 7(4]胡永东,李闽,吴明洲等.低渗透气藏气井产量递减分析简便 方法[J].石油勘探与开发,1999,12(26):6【5]吴森光.一种有效的产量递减分析方法石油勘探与开发, 1992(6):51—52. [6】史乃光,任迪昌,郭兴江.现代产量递减曲线分析方法及其应 用『然气工业,1995,(6):31—33. [7】王四凤,杨杰,邓春晓,谈锦峰.四川气田气井产量递减规律探 讨采工艺,2001(1):27—28. 【8]梁波,陈友莲,杨洪志.现代产量递减预测模型应用研究天 然气勘探与开发.2004.6(2):54~56. [9】张宗达.油田产量递减率【M】.北京:石油工业出版社,2000. 【10]李传亮.油藏工程原理[京:石油工业出版社,20[11】梁彬.气井产量递减分析[D】.中文期刊硕士生论文库,2005. [12】刘永军,刘日强,于峰.温一米油田产量递减规律研究吐 哈油气,2010,(3):13—20.
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