油田净化污水改质解决回注水平衡的应用研究.pdf
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1、第 43卷第 3期(2024-03)油气田地面工程 https:/水处理与注水工程油田净化污水改质解决回注水平衡的应用研究吴迪华中国石油新疆油田公司风城油田作业区摘要:S油田 H 作业区 Q 转油站日均生产净化污水 1 600 m3,计划将该转油站(C 区)的富余净化污水转注至 D 区,由于两个区块水型不配伍,相互混合易产生结垢,须对两地不同水型混合回注及 D 区块注水能力进行评价和部署。针对上述问题利用 ScaleChem 软件,对比不同区块氯化钙和碳酸氢钠水型,并对水质稳定性及水质配伍性进行评价研究,提出了水型改质转输替换清水的处理工艺方法,结合 H 作业区以碳酸钙结垢为主的实际情况,筛选
2、有机磷酸盐类、咪唑啉类药剂作为改质剂并进行复配,通过控制化学平衡减小化学反应推动力,实现两种不同水型达到化学平衡条件,使结垢消失,水质稳定,配伍性符合回注规范要求,且可以以任意比例混合,满足D区块净化污水改质后侵蚀性二氧化碳质量浓度大于1 mg/L、腐蚀速率小于0.076 mm/a的指标要求,解决了水平衡矛盾及部分压裂用水需求。该研究在油田净化污水改质回注和其他区块稀油集输系统优化领域具有较高的推广应用价值。关键词:净化污水;注水平衡;配伍性;稳定性;改质剂Application Research on Modification of Oilfield Purified Sewage to S
3、olve the Balanceof Reinjection WaterWU DihuaFengcheng Oilfield Operation Area of Xinjiang Oilfield Company,CNPCAbstract:The daily production of purified sewage at Q Transfer Station in H Operation Area of SOilfield is 1 600 m3,and it is planned to transfer the surplus purified sewage from Q Transfer
4、 Station(Area C)to Area D,but due to the incompatible water types between the two blocks,which are easyto produce large amount of scale when mixed with each other,it is necessary to evaluate and deploy themixed reinjection of different water types of the two regions and the water injection capacity
5、of BlockD.In response to the above issues,ScaleChem software is used to compare the water types of calciumchloride and sodium bicarbonate in different blocks,and to evaluate the stability and compatibility ofwater quality.A treatment process method of replacing clean water with purified sewage modif
6、icationand transportation is proposed.Based on the actual situation of calcium carbonate scaling in the H opera-tion area,organic phosphate and imidazoline agents are selected as modifiers and mixed.By controllingthe chemical balance,the driving force of chemical reaction can be reduced,and two diff
7、erent watertypes can reach the condition of chemical balance,the scale can disappear,the water quality is stable,the compatibility can meet the requirement of reinjection standard,and can be mixed in any propor-tion.It meets the requirement of corrosive carbon dioxide 1 mg/L and corrosion rate 0.076
8、 mm/a af-ter modification of purified sewage in Block D,which solves the water balance contradiction,and thedemand for partial fracturing water.This study has high promotion and application value in the fields ofoilfield purified sewage modification and reinjection,as well as optimization of thin oi
9、l gathering andtransportation systems in other blocks.Keywords:purified sewage;water injection balance;compatibility;stability;quality modifierDOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2024.03.00849水处理与注水工程吴迪华:油田净化污水改质解决回注水平衡的应用研究油气田地面工程 https:/S 油田 H 作业区目前稀油注水主力区块为 C 区块和 D 区块,日均产水量 3 0007 000 m3,注水日均消耗 1 5002 0
10、00 m3,压裂配液部分用水日均500700 m3,注水量缺口 33%61%,富裕的采出水不能 100%完全回用,需长期采用外排净化水和阶段性压裂用水方式来缓解部分水平衡压力。经地质分析综合考虑,计划将 C区块的净化污水一并转输至 D区块,但生产运行中主要受三方面技术难题影响:C 区块净化水与 D 区块地层水配伍性差,易产生大量碳酸钙结垢,亟需调整两种水型中离子的化学平衡,提高自身水质稳定性;C 区块净化污水转输 D 区块日均 2 000 m3水量条件受限,需分三个阶段对 C区块净化水外输系统进行工艺改造;D 区块注水能力受限,随着就地分水工艺投产,注水矛盾进一步凸显,需调整和筛选注水井,畅通
11、后路。2022 年为缓解稀油水平衡压力,保障顺利上产,亟需分阶段通过新建配套处理单元、老区工艺优化改造等措施,实现 C区块外输净化污水改质提量输至 D区块,解决 H作业区水平衡矛盾。1稳定性评价为保证后期注水稳定性,对注水水质的要求除主要考虑含油量、悬浮固体含量、细菌含量达标外,还应重点考虑注水水质的结垢问题。为此,利用 ScaleChem 软件进行结垢预测,分别得出 C 区块净化污水、D 区块清水及采出水的水质稳定性评价1-5结果(图 1图 4)。图 1D区块清水在 25、1400 bar下的结垢趋势Fig.1 Scaling trend of clean water inBlock D a
12、t 25 and 1400 bar由 ScaleChem 软件结垢预测可知,D 区块采出水产生少量的酸钙结垢;C 区块净化污水稳定性差,与油层水相混易产生沉淀,产生大量的碳酸钙结垢,且随着温度的升高结垢量增加。图2D区块采出水(污水)在25、1400 bar下的结垢趋势Fig.2 Scaling trend of produced water(sewage)inBlock D at 25 and 1400 bar图 3C区块净化污水在 25、1400 bar下的结垢趋势Fig.3 Scaling trend of purified sewage inBlock C at 25 and 1400
13、 bar图4C区块净化污水在45、1400 bar下的结垢趋势Fig.4 Scaling trend of purified sewage inBlock C at 45 and 1400 bar2配伍性评价2.1C区块净化污水改质前考 虑 将 C 区 块 净 化 水 转 注 至 D 区 块,利 用ScaleChem 结垢预测与评估软件,分别对 C 区块净化污水与 D 区块采出水、C 区块净化污水与 D 区块清水进行了配伍性评价6(图 5图 7)。50第 43卷第 3期(2024-03)油气田地面工程 https:/水处理与注水工程图 5C区块净化污水与 D区块采出水在 25、200 bar下
14、的结垢趋势Fig.5 Scaling trend of purified sewage in Block C and producedwater in Block D at 25 and 200 bar图 6C区块净化污水与 D区块清水在 25、200 bar下的结垢趋势Fig.6 Scaling trend of purified sewage in Block C and cleanwater in Block D at 25 and 200 bar图 7C区块净化污水与 D区块清水在 25、350 bar下的结垢趋势Fig.7 Scaling trend of purified sewa
15、ge in Block C and cleanwater in Block D at 25 and 350 bar测算结果表明:C 区块净化污水与 D 区块清水及地层水配伍性差,易形成大量碳酸钙结垢,且随着温度升高、压力降低,结垢量增加7-9,主要原因是 C区块净化污水自身的水质稳定性差,易产生大量结垢,且随温度、压力变化,结垢趋势明显;水质不配伍,D 区块为碳酸氢钠型水型,C 区块为氯化钙型水型。2.2C区块净化污水改质后通过加入水质调控剂10,调整 C 区块采出水中各离子之间的化学平衡,避免碳酸根与钙离子结合,减缓结垢趋势,提高自身的水质稳定性。改变两种水型自身的水质稳定性,碳酸钙结垢消失
16、,最终使水质稳定性得到了明显改善,满足回注 D区块注水指标要求(图 8 图 9)。图 8C区块净化污水水质调控后与 D区块清水在 25、200 bar下的结垢趋势Fig.8 Scaling trend of purified sewage in Block C after waterquality control and clean water in Block D at 25 and 200 bar图 9C区块净化污水水质调控后与 D区块采出水在 25、200 bar下的结垢趋势Fig.9 Scaling trend of purified sewage in Block C after w
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