第十二章 注水注水是通过注入井将水注入油层,保持油层压力,提高采油速度和采收率的一种措施 。
本章主要内容：
水质；
水处理措施；
分层注水工艺；
并对注聚合物工艺做了简单介绍 。
第一节 水质与水处理一,
1,水质的基本要求对油田注入水除要求水量稳定,取水方便,
经济合理外,其水质还必须符合以下基本要求：
1)
2) 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；
4)
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,证实两种水的配合性好,对油层无伤害 。
2.
1) 悬浮物固体含量及颗粒直径,腐生菌,硫酸盐还原菌,膜滤系数 (MF)值见表 12-1。
2) 含油量指标,当地层渗透率 ≤0.1μm2 时,含油量 ≤5.0
mg/l ；当地层渗透率＞ 0.1μm2 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 。
目前矿场常用膜滤系数（ MF）分析来衡量水对滤膜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、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。
在 SY5329-88标准规定的条件下,使 1000 水通过滤膜所需的时间为 MF值,用下式计算,
MF=1000/20t;
式中 t——过滤 1000 ml 水样所需时间,min
MF——膜滤系数,无量纲 。
相同条件下测定水的值,若 MF值降低说明水质变差了 。
二,
1.
分析注入水与油层水各种离子浓度的主要分析项目有：
阳离子,钠,钾 (或钠与钾总量 ),钙,镁,钡,锶,三价铁,二价铁,铝等；
阴离子,氯,碳酸根,重碳酸根,二价硫,硫酸根等；
其它,可溶性二氧化硅,游离二氧化碳,硫化氢； pH
值及水的总矿化度；
2.
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 。
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%。
三,
1.
沉淀是让水在沉淀池或罐内停留一定时间,使其所含悬浮固体颗粒靠重力沉降下来,对于细小的悬浮固体颗粒,常需要足够的时间才能沉淀下来 。
在水中加入聚 (絮,混 )凝剂,通过中和表面电性而使水中固体悬浮物聚集,加速沉淀 。
2.
过滤是用容器 (过滤设备 )除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程。
过滤罐 (或池、器 )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，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。
按过滤速度滤罐可分为 慢速 和 快速 两种。
慢速滤罐 一般在 0.1～ 0.3 m/h，
快速滤罐 可达 15 m/h；
按工作压力滤罐又可分为 重力式,压力式 滤罐。
重力式滤罐,滤罐的水面与大气相连通，利用进出口水位差过滤的；
压力式滤罐 滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐 。
滤罐的工作强度,指在单位时间内从单位面积滤罐通过的水量 (过滤速度 )。
3.
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塞油田 常用的杀菌剂 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
4.
地面水源与空气接触常溶有一定量的氧,有的水源水中还含有碳酸气和硫化氢气体,这些气体对金属和混凝土均有腐蚀性,因此注水前要用物理法或化学法除去注入水中所溶解的 O2,CO2,H2S等气体 。
(1)
脱氧剂 Na2SO3,N2H4等可脱除水中的氧 。
常用 Na2SO3的价格低,使用方便,其原理为：
4232 SO2 N aOSONa2 2
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。
(2)
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 。
当水源水含有大量的过饱和碳酸盐,如重碳酸钙和重碳酸镁钙及重碳酸亚铁等,因其化学性质都不稳定,注入地层后因温度升高可能产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道 。 因此,在注入地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 。
5,曝晒四,
1.
地面淡水主要是河流,湖泊水,常常含有少量的机械杂质,细菌等,需要沉淀,过滤与杀菌等,
经处理的水沿输水管道送到注水泵站 。
2.
由于地下水常含有铁质,主要为二价铁,常以
Fe(HCO3)2 的形式存在,二价铁极易水解,生成
Fe(HO)2,氧化后生成 Fe(HO)3,易堵塞地层,对用地下水为水源的注水井,需要先除铁 。
除铁方法主要有,自然氧化法 (石英砂过滤 )适用于 pH
＜ 6.8的含重碳酸亚铁的地下水,但效率极低；
接触催化法 (天然锰砂过滤 )适用于 pH≥6.0,水中含铁不超过 30 mg/L的地下水,应用较普遍；
人工石英砂法 利用在石英砂表面人工制成的活性滤膜,
可加快三价铁氧化,效果与天然锰砂相近 。
3.
(1)
含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物,处理方法
1) 自然沉降法 。 靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水分离,除去浮油及颗粒较大的分散油 。
2) 絮凝分离法 含油污水中油粒小于 10 μm以下时,自然沉降难以分离 。 通常油粒带有负电荷,若选择在水中溶解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水分离的目的 。 实验证明,氯化亚铁,硫酸亚铁作絮凝剂,
有较好效果 。
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 )
4.
海水处理可分为净化及脱氧两大部分 。
净化部分目前一般采用多级过滤净化处理,依次为砂滤器,硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤 。
砂滤器普遍用石英砂,也有用石榴石,活性炭,无烟煤,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 。
本章主要内容：
水质；
水处理措施；
分层注水工艺；
并对注聚合物工艺做了简单介绍 。
第一节 水质与水处理一,
1,水质的基本要求对油田注入水除要求水量稳定,取水方便,
经济合理外,其水质还必须符合以下基本要求：
1)
2) 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；
4)
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,证实两种水的配合性好,对油层无伤害 。
2.
1) 悬浮物固体含量及颗粒直径,腐生菌,硫酸盐还原菌,膜滤系数 (MF)值见表 12-1。
2) 含油量指标,当地层渗透率 ≤0.1μm2 时,含油量 ≤5.0
mg/l ；当地层渗透率＞ 0.1μm2 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 。
目前矿场常用膜滤系数（ MF）分析来衡量水对滤膜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、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。
在 SY5329-88标准规定的条件下,使 1000 水通过滤膜所需的时间为 MF值,用下式计算,
MF=1000/20t;
式中 t——过滤 1000 ml 水样所需时间,min
MF——膜滤系数,无量纲 。
相同条件下测定水的值,若 MF值降低说明水质变差了 。
二,
1.
分析注入水与油层水各种离子浓度的主要分析项目有：
阳离子,钠,钾 (或钠与钾总量 ),钙,镁,钡,锶,三价铁,二价铁,铝等；
阴离子,氯,碳酸根,重碳酸根,二价硫,硫酸根等；
其它,可溶性二氧化硅,游离二氧化碳,硫化氢； pH
值及水的总矿化度；
2.
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 。
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%。
三,
1.
沉淀是让水在沉淀池或罐内停留一定时间,使其所含悬浮固体颗粒靠重力沉降下来,对于细小的悬浮固体颗粒,常需要足够的时间才能沉淀下来 。
在水中加入聚 (絮,混 )凝剂,通过中和表面电性而使水中固体悬浮物聚集,加速沉淀 。
2.
过滤是用容器 (过滤设备 )除去水中悬浮物和其它杂质的工艺过程。
过滤罐 (或池、器 )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，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。
按过滤速度滤罐可分为 慢速 和 快速 两种。
慢速滤罐 一般在 0.1～ 0.3 m/h，
快速滤罐 可达 15 m/h；
按工作压力滤罐又可分为 重力式,压力式 滤罐。
重力式滤罐,滤罐的水面与大气相连通，利用进出口水位差过滤的；
压力式滤罐 滤罐完全密封，水在一定压力下通过滤罐 。
滤罐的工作强度,指在单位时间内从单位面积滤罐通过的水量 (过滤速度 )。
3.
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塞油田 常用的杀菌剂 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
4.
地面水源与空气接触常溶有一定量的氧,有的水源水中还含有碳酸气和硫化氢气体,这些气体对金属和混凝土均有腐蚀性,因此注水前要用物理法或化学法除去注入水中所溶解的 O2,CO2,H2S等气体 。
(1)
脱氧剂 Na2SO3,N2H4等可脱除水中的氧 。
常用 Na2SO3的价格低,使用方便,其原理为：
4232 SO2 N aOSONa2 2
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。
(2)
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 。
当水源水含有大量的过饱和碳酸盐,如重碳酸钙和重碳酸镁钙及重碳酸亚铁等,因其化学性质都不稳定,注入地层后因温度升高可能产生碳酸盐沉淀而堵塞孔道 。 因此,在注入地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 。
5,曝晒四,
1.
地面淡水主要是河流,湖泊水,常常含有少量的机械杂质,细菌等,需要沉淀,过滤与杀菌等,
经处理的水沿输水管道送到注水泵站 。
2.
由于地下水常含有铁质,主要为二价铁,常以
Fe(HCO3)2 的形式存在,二价铁极易水解,生成
Fe(HO)2,氧化后生成 Fe(HO)3,易堵塞地层,对用地下水为水源的注水井,需要先除铁 。
除铁方法主要有,自然氧化法 (石英砂过滤 )适用于 pH
＜ 6.8的含重碳酸亚铁的地下水,但效率极低；
接触催化法 (天然锰砂过滤 )适用于 pH≥6.0,水中含铁不超过 30 mg/L的地下水,应用较普遍；
人工石英砂法 利用在石英砂表面人工制成的活性滤膜,
可加快三价铁氧化,效果与天然锰砂相近 。
3.
(1)
含油污水处理目的是除去水中的油及悬浮物,处理方法
1) 自然沉降法 。 靠污水中原油颗粒自身的浮力实现油水分离,除去浮油及颗粒较大的分散油 。
2) 絮凝分离法 含油污水中油粒小于 10 μm以下时,自然沉降难以分离 。 通常油粒带有负电荷,若选择在水中溶解后产生正电荷的絮凝剂就能使油滴聚集上浮达到油水分离的目的 。 实验证明,氯化亚铁,硫酸亚铁作絮凝剂,
有较好效果 。
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 )
4.
海水处理可分为净化及脱氧两大部分 。
净化部分目前一般采用多级过滤净化处理,依次为砂滤器,硅藻土滤器和金属网状筒式过滤器三级过滤 。
砂滤器普遍用石英砂,也有用石榴石,活性炭,无烟煤,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 。
