劉清云，劉 磊，羅 躍，肖 文，夏志剛，劉翩翩，鄭 苗

（1.中國地質大學（武漢）資源學院，湖北 武漢430074；2.長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州434023；3.江漢油田江漢采油廠，湖北 潛江433100）

江漢油田主要采用注水開發(fā)的方式，王場油田注水系統(tǒng)是該油田最大的注水系統(tǒng)[1］，王一站前期向井網(wǎng)注入清水，后改注從油井產(chǎn)液中分離出的污水以補充地層能量，既節(jié)約了清水費用，又降低了電耗[2］。改注污水一年后，注入水輸送管道內水體結垢、發(fā)黑、發(fā)臭，管道腐蝕嚴重，部分注水井泵入壓力過高，甚至停泵，嚴重影響油田生產(chǎn)。作者對江漢油田王場區(qū)塊清改污系統(tǒng)沿程水質進行分析，并對水質惡化原因進行解釋，探討了清改污對油田生產(chǎn)的影響。

1 王場油田開發(fā)現(xiàn)狀

王場油田位于江漢油田潛江凹陷北部，主體部分為一長軸背斜構造，是在鹽巖流動的非構造應力與側應力擠壓共同作用下形成的鹽背斜儲油構造。儲集層主要屬于陸源碎屑砂巖儲層，砂巖陸源碎屑成分以石英和長石為主，巖屑僅占12.6%～20.5%。粘土礦物由單一的伊利石、綠泥石組成，其平均含量分別為80.9%和19.1%，不含或少含伊／蒙混層礦物[3］。注入水容易引起粘土礦物的水化膨脹，降低油層的滲透率。

王場油田油層物性差別很大，由淺到深油層物性呈現(xiàn)由好到差的明顯規(guī)律，油層平均孔隙度14%～28%，滲透率400～2208mD，地層壓力8.05～37.25 MPa，壓力系數(shù)1.06～1.23MPa·（100m）－1，地層溫度47～122℃，地溫梯度3℃·（100m）－1。原油屬于石蠟基原油，其物性具有深層好、淺層差的特點[4］。污水中高含量的成垢離子、鐵離子和細菌容易堵塞地層，造成地層滲透率降低。

2 注水沿程水樣、垢樣分析

王場油田王一站到王二站再到各個井點輸水管線內水質惡化嚴重，水體發(fā)黑發(fā)臭，嚴重影響注水。參照行業(yè)標準SY／T 5329－94中碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法對注水沿程水樣、垢樣進行分析。

2.1 水樣分析

江漢油田清改污系統(tǒng)水樣、分析結果如表1 所示。

表1 江漢油田水樣分析結果／mg·L－1Tab.1 Analysis result of water samples in Jianghan Oilfield／mg·L－1

由表1 可知，注入水中Ca2＋、Mg2＋和SRB含量較高，注水管道水樣Ca2＋含量在350mg·L－1以上，Mg2＋含量在25mg·L－1以上，且Ca2＋、Mg2＋含量因沿程管線結垢逐漸降低。水樣中Fe3＋含量低于0.30 mg·L－1，且因腐蝕逐漸升高。不同站點水中S2－含量相差較大，SRB含量因注水系統(tǒng)密閉也明顯升高。

2.2 垢樣分析

江漢油田清改污系統(tǒng)輸水管道內垢樣分析結果如表2 所示。

表2 江漢油田垢樣分析結果／%Tab.2 Analysis result of scale samples in Jianghan Oilfield／%

由表2 可知，管垢主要由硫化亞鐵、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、油污和泥沙組成，以鈣鎂垢和鐵銹為主。其中鈣鎂垢主要是注水中的Ca2＋、Mg2＋遇到不配伍陰離子而形成，鐵銹主要是由于SRB惡性繁殖產(chǎn)生硫化物腐蝕管道而形成。

3 注入水地層適應性評價

清水礦化度低，注入清水可能引起地層粘土礦物水化膨脹[5］，降低地層滲透率，影響生產(chǎn)。而污水產(chǎn)于地層，與地層具有良好的配伍性[6］，有利于粘土礦物的穩(wěn)定。但惡化后的污水回注地層將引起地層的損害，導致地層滲透率降低，嚴重時將直接堵塞地層，造成注水井注入困難。

3.1 水質膨脹性評價

參照SY／T 5971－94中注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法，使用NP－01型頁巖膨脹儀及英國評價土在室溫下對清水、王西斜7－3B和王一場過濾器出口水樣進行膨脹性評價，結果如圖1所示。

圖1 室溫下注入水線性膨脹曲線Fig.1 Linear expansion curves of injection water at room temperature

由圖1可知，清水的線性膨脹量為140.56%，王西斜7－3B注入水的線性膨脹量為63.17%，王一場過濾器出口水線性膨脹量為50.71%。污水的抑制性比清水好，主要原因是注入水中含有可抑制粘土膨脹的K＋、Na＋、Ca2＋等陽離子。

3.2 注入水巖心堵塞評價

參照行業(yè)標準SY／T 5358－2002中單相工作液評價方法，分別對王西斜7－3B注入水進行了不同滲透率（K）巖心的堵塞規(guī)律（滲透率保留率、壓力）評價，結果如圖2所示。

圖2 注入水對不同滲透率人造巖心堵塞規(guī)律Fig.2 Clogging law of injection water for artificial cores with different permeabilities

由圖2可知：隨著驅替實驗注入水量的增加，壓力明顯增大、滲透率保留率明顯下降。注入水量為50 PV時，壓力增大1.36～2.34倍、滲透率保留率為92.36%～95.26%；注入水量為60PV后，滲透率保留率、壓力都趨于平穩(wěn)；注入水量為100PV時，壓力增大1.42～2.61倍、滲透率保留率為91.50%～94.03%。且滲透率越小的巖心堵塞越明顯，損害也越嚴重。

4 水質惡化機理原因分析

注入清水時，水質沒有發(fā)生明顯的惡化，原因在于清水中缺乏營養(yǎng)物質，不利于細菌的代謝繁殖，水質惡化速度慢。改注污水后，由于污水油含量、細菌含量、懸浮物含量和成垢離子含量均較高[7］，為厭氧性細菌提供了良好的繁殖條件，導致SRB惡性增殖，產(chǎn)生的硫化氫與管道反應生成硫化亞鐵，以硫化亞鐵為晶核又進一步形成鈣鎂垢和鐵銹，而管道的結垢和腐蝕又為SRB的生長和繁殖提供良好的繁殖場所，進一步加劇腐蝕，形成惡性循環(huán)，堵塞破壞管道，水質嚴重惡化。

油層是一個嚴格密閉的厭氧環(huán)境，適合SRB的生長和繁殖，隨注入水注入地層的SRB會使地層水產(chǎn)生大量H2S[8］，即使是含硫酸鹽少的水體也能維持SRB正常的生長繁殖需要。SRB的代謝產(chǎn)物和腐蝕沉積物隨水流注入地層后會堵塞孔道。此外，污水注入地層結垢、Fe3＋沉降、SRB繁殖代謝等現(xiàn)象也將使油藏滲透率嚴重下降，導致注水井泵入壓力升高，甚至停泵，最終影響油田的生產(chǎn)。

5 結論

（1）江漢油田王場區(qū)塊水中 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋和SRB含量較高，其中Ca2＋、Mg2＋因沿程管線結垢逐漸降低，F(xiàn)e3＋因腐蝕逐漸升高，SRB含量因注水系統(tǒng)密閉也明顯升高，垢樣的主要成分是鈣鎂垢和鐵銹。

（2）江漢油田王場區(qū)塊水質惡化的主要原因是污水的結垢、Fe3＋沉降及SRB細菌惡性增殖等。

（3）污水的抑制性比清水好，但污水回注油層后因結垢、Fe3＋沉降及SRB繁殖代謝而導致油層滲透率下降比較明顯。

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