榮林柏

（中國石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢430223）

八面河油田南區(qū)聯(lián)合站的日處理水量目前為18 000 m3，擔負著南部油區(qū)全部和北部油區(qū)部分原油伴生水和生產(chǎn)施工產(chǎn)出水的處理和凈化任務(wù)，同時面向八面河南區(qū)的面1區(qū)、面2區(qū)、面4區(qū)、面12區(qū)、面14區(qū)、面22區(qū)（22、23塊）、面10區(qū)和北區(qū)的面127區(qū)幾個區(qū)塊注水。目前南區(qū)注水管網(wǎng)水質(zhì)惡化十分嚴重，管線普遍結(jié)垢，從沿程水質(zhì)監(jiān)測指標來看，平均結(jié)垢率普遍大于標準值0.1mm／a，嚴重影響了開發(fā)效果。

1 南區(qū)注水系統(tǒng)及管網(wǎng)

八面河油田南區(qū)于1986年投入注水開發(fā)，初期即建有聯(lián)合注水站，隨著開發(fā)規(guī)模的不斷擴大，目前有五大干線，即老北和新北注水干線、老西和新西注水干線以及東注水干線，累計長度23.25Km，63座配水間，219口注水井（見圖1）。

圖1 南區(qū)聯(lián)合站注水管網(wǎng)分布圖

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合站站內(nèi)水質(zhì)長期處于受控狀態(tài)，平均結(jié)垢率均在標準范圍內(nèi)，而各配水間的水質(zhì)惡化十分嚴重，平均結(jié)垢率指標普遍超標，大于0.1mm／a，17#配水間平均結(jié)垢率甚至達到0.43mm／a（見表1）。

表1 聯(lián)合注水管網(wǎng)水質(zhì)變化表

整個南區(qū)注水系統(tǒng)包括1、2、3、5四個采油隊，五條注水干線，共有配水站點39座，配水間48個（野營房21處，露天計量2處），219口注水井，其中結(jié)垢嚴重的有77口，占總井數(shù)的35.16%，部分管線使用不到3年，管損已十分嚴重，據(jù)統(tǒng)計有71條單井注水管線由于結(jié)垢造成管損大于1.0MPa，如4－8－31管線投用不到三年管線縮頸50↓25mm，管損3MPa。東干線1#站附近2010年底新?lián)Q的干線，2012年3月份發(fā)現(xiàn)結(jié)垢已很嚴重。另外，管線最大排量達不到洗井排量要求，造成洗井成本高，管損大造成部分井欠注，影響開發(fā)效果（見表2）。

表2 管線結(jié)垢欠注統(tǒng)計表

2 注水管網(wǎng)水質(zhì)及垢物分析

2.1 注入水水質(zhì)

南區(qū)注水管網(wǎng)的水源為八面河南區(qū)聯(lián)合站處理完成的采出污水。根據(jù)聯(lián)合站歷年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，注水泵出口水質(zhì)長期處于受控狀態(tài)，注入水水質(zhì)極佳，水色呈無色透明狀。但各注水井入口水質(zhì)卻有極大差異，大部分呈惡化狀態(tài)，水色烏黑。

對南區(qū)注水管網(wǎng)水質(zhì)指標進行數(shù)據(jù)分析（見表3），數(shù)據(jù)顯示南區(qū)聯(lián)合站站內(nèi)管理制度完善，各級處理裝置工作正常。但注水線路水質(zhì)惡化十分嚴重，具體表現(xiàn)為懸浮物、含油指標上升，結(jié)垢加劇，總鐵含量惡化，M4－5－25井經(jīng)過長時間排放，水色依舊呈現(xiàn)烏黑狀態(tài)，含油量達到1 360.08mg／L，懸浮物也高達643.89mg／L。

表3 南區(qū)注水管網(wǎng)水質(zhì)指標

2.2 注水管網(wǎng)結(jié)垢產(chǎn)物分析

面4－8－x131注水管線管內(nèi)垢物十分厚實，顏色呈黃色略偏紅，敲擊取樣時，發(fā)現(xiàn)垢物十分致密，經(jīng)測量，垢物厚度已超10mm，50mm內(nèi)徑的管線，其實際流通直徑僅25mm～30mm，這必然給注水系統(tǒng)帶來各種危害。

對南區(qū)聯(lián)合站三相出口、過濾器前端及M4－8－x131井口垢物進行分析（見表4）。從表4中明顯看到南區(qū)聯(lián)合站三相來水處所結(jié)垢物主要含油泥質(zhì)、原油、鐵化合物及部分無機鹽，以泥質(zhì)硅酸鹽及原油為主，碳酸鈣垢含量極少；當南區(qū)聯(lián)合站水樣經(jīng)多級處理后，輸送至過濾器前端時，大量懸浮物及原油已被脫離，因此這里所結(jié)垢物主要以含鐵化合物為主，其次還有部分泥質(zhì)硅酸鹽及部分無機物，碳酸鈣垢含量略有增加；當注入水輸送至M 4－8－x131井口時，此時垢物組成中鐵化合物的含量大量增加至57.13%，碳酸鈣垢含量則有明顯下降，垢物中出現(xiàn)硫化亞鐵，仍含有部分硅酸鹽。

對M4－8－x131和M4－8－13井口垢物的能譜進行分析（見圖2），也證明垢物中主要成分為鐵氧化合物、硫化亞鐵、少量無機鹽及微量鈣物質(zhì)。這表明井口結(jié)垢主要是以腐蝕產(chǎn)物堆積而成，碳酸鈣垢含量極少。

根據(jù)注水管內(nèi)部垢物成分分析，可以推斷南區(qū)注水管網(wǎng)垢物組成應(yīng)當以含鐵化合物為主，間雜泥質(zhì)硅酸鹽及少量無機鹽，碳酸鈣含量很少。從南區(qū)聯(lián)合站至注水井井口，鐵氧垢含量逐步增加，碳酸鈣垢逐步減少，垢物中新增硫化物。

表4 南區(qū)注水管網(wǎng)現(xiàn)場垢物分析結(jié)果

圖2 南區(qū)注水管網(wǎng)懸浮物分析圖片

3 注水管網(wǎng)結(jié)垢機理分析

結(jié)垢是影響油田生產(chǎn)的重要因素之一。油田注入水的結(jié)垢涉及到許多因素，除了水的組成、溫度和壓力等熱力學(xué)條件之外，其他因素如垢的附著力、生產(chǎn)中的流體動力學(xué)、藥劑作用等在垢的形成過程中都起著很很重要的作用。在系統(tǒng)結(jié)垢之前解決防垢問題是有效防垢的最佳選擇，

而防垢必須首先研究其結(jié)垢機理，然后找到結(jié)垢的要因，繼而才能采取相應(yīng)對策。

結(jié)合以上分析可以清楚地了解到南區(qū)注水系統(tǒng)的結(jié)垢問題是十分嚴重的，由于注水系統(tǒng)的水中含有大量鐵離子及鈣鎂離子、碳酸氫根離子，加之注水干線水質(zhì)惡化嚴重，水中具有較多懸浮物和含油（見表3），且注入水溫度較高，即會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)通過結(jié)晶作用或沉降作用形成各種鐵化合物和碳酸鈣、硫酸鹽及污泥等沉淀形成水垢。

對南區(qū)部分注水井水樣懸浮物進行分析（見圖3），可以清楚地看到南區(qū)聯(lián)合站樣品顏色呈黃色，基本不含油，厚度較薄，懸浮物含量較低，能譜分析顯示，懸浮物成分基本以鐵氧化合物、硅鹽及少量鈣鹽為主，含有微量硫，能譜分析不能測出氫元素，判斷鐵氧化合物基本以氫氧化鐵及氫氧化亞鐵為主。

圖3 南區(qū)注水管網(wǎng)懸浮物分析圖片

M14－6－x531與 M14－4－X1樣品顏色黃中帶有略黑，表明懸浮物中含有少量油質(zhì)，厚度略厚，懸浮物含量比南區(qū)聯(lián)合站泵進有所增加，能譜分析顯示，懸浮物成分中鐵質(zhì)明顯增加，硅鹽及鈣鹽含量有所下降。

M4－5－25樣品顏色呈棕黑色，厚度大于1mm，表明該注水井出口水中含有大量油質(zhì)及懸浮物，這與表3的實測數(shù)據(jù)相吻合，能譜分析顯示，懸浮物中有機化合物的比例明顯增加，硫化物及泥質(zhì)硅鹽含量也有所增加。

通過對注水管網(wǎng)結(jié)垢產(chǎn)物分析中對M4－8－x131井口垢物的分析，可以判斷南區(qū)注水管網(wǎng)垢物基本以含鐵化合物為主，間雜泥質(zhì)硅酸鹽及少量無機鹽，碳酸鈣含量很少。而通過對各注水井口樣品中懸浮物的分析可以清楚看出，各注水井中懸浮物成分與其所結(jié)垢物成分基本類似，也是以鐵化合物為主，間雜部分油質(zhì)及硅鹽、少量無機鹽，微量鈣鹽。這表明注水管網(wǎng)結(jié)垢基本為水中雜質(zhì)膠結(jié)而成

4 結(jié)論

南區(qū)聯(lián)合站三相來水中存在大量鐵質(zhì)，其產(chǎn)物中不溶于水的物質(zhì)如氫氧化鐵等在站內(nèi)完善的水處理工藝條件下，與懸浮物、油質(zhì)、細菌殘留等易沉積的機械雜質(zhì)一起被有效去除，注入水中的其余成垢離子在阻垢劑的作用下形成螯合物，也以離子形態(tài)溶于水中而未能在站內(nèi)沉積，并隨注水線路輸送至各個注水井，在輸送過程中，由于緩蝕劑及殺菌劑的濃度逐漸下降，其對注入水的緩蝕、滅菌性能也隨之減弱，導(dǎo)致注水干線中的細菌大量滋生，金屬管材腐蝕加劇，水中鐵含量迅速增加，加之管線長期污染，井口返油等原因，導(dǎo)致懸浮物含量和含油量也迅速增大，這種水在流動過程中，水中的鐵銹、粘土、泥渣等同時受到重力沉降和水流剪切等的相互作用逐步附著在注水管內(nèi)壁，油含量增加導(dǎo)致水中懸浮物也更加容易吸附在管內(nèi)壁，從而形成以鐵化合物為主，間雜少量油質(zhì)、泥質(zhì)硅鹽及無機鹽的垢，其中含鐵化合物垢樣包括Fe2O3、FeS、Fe（OH）3和FeCO3、Fe（OH）2等，其主要是腐蝕的產(chǎn)物。

［1］胡雪濱，李澤華.江漢油區(qū)注入水水質(zhì)指標及確定方法［J］.江漢油田職工大學(xué)學(xué)報，2002，15（02）:25－26.

［2］徐仲其.注水系統(tǒng)效率影響因素分析與對策［J］.江漢油田職工大學(xué)學(xué)報，2012，25（02）:20－22.

［3］唐桂萍，胡秀容，歐志東.新溝油田注水系統(tǒng)腐蝕原因及治理研究［J］.江漢油田職工大學(xué)學(xué)報，2013，26（02）:22－24.