清水与污水配伍性微观评价方法

2014年8月大庆石油地质与开发Aug，2014第33卷第4期Petroleum Geology and Oilfield Development in DaqingVol. 33 No. 4DOI: 10. 3969/J. ISSN.1000-3754. 2014. 04. 019清水与污水配伍性微观评价方法高建崇’刘义刚’.山金城'张岭'文鑫’唐洪明3(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津300452; 2.中海石油(中国)有限公司深圳分公司广州研究院，广东广州510240; 3. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500)摘要:清、污水混注是海上中高含水油田普遍采用的注水开发方式，但清水与污水混合容易结垢，伤害储层。为评价清污混注过程中清水与污水的配伍性，对垢物重量法加以改进，将悬浮固体分为沉降垢和悬浮垢，运用偏光显微镜、X-射线衍射、扫描电镜和能谱分析等微观分析手段，建立了一套系统评价清污配伍性的新方法和实验流程。评价结果准确、可靠且直观。关键词:清污配伍性;评价方法;垢物重量法; X-射线衍射;扫描电镜中图分类号: TE992. 2文献标识码: A文章编号: 1000-3754 (2014) 04-0091-05MICROSCOPIC EVALUATING METHOD OF THE COMPATIBILITYBETWEEN THE FRESH WATER AND SEWAGEGAO Jianchong', LIU Yigang' ，SHAN Jincheng' , ZHANG ling' ，WEN Xin2，TANG Hongming'(1. Tianjin Branch of CNOOC China Limited , Tianjin 300452, China; 2. Research Instiute of Shenzhen Branchof CNOOC China Limited，Guangzhou 510240, China; 3. National Key Laboratory in Petroleum Geologyand Development Engineering of Southwest Petroleum Universiy, Chengdu 610500, China)Abstract: The mixed injection between the fresh water and sewage is generally adopted waterflooding method in theoffshore oilfields in the periods of medium and high water cuts, but the mixture is prone to scale and damage thereservoirs. In order to evaluate the compatibility between the fresh water and sewage in the process of the abovemixed ijetion, the scale gravimetric method is improved, thus the suspended solids can be divided into the stledand suspended scales, with the help of the fllowingg microscopic analyzing methods such as POM (polarizing mi-croscope), XRD, SEM, EDAX (energy dispersive analysis X-ray) and so on, a set of new methods and experi-mental flow charts are established to systeaically evaluate the above compatibility. The evaluated results are pre-cise , reliable and intuitive.Key words: fresh water sewage compatibility ; evaluating method; scale weight/ gravimetric method; XRD (X-raydiffraction); SEM ( scanning electron microscope )产出污水中含有大量的悬浮物、油、无机盐以境污染 和水资源浪费，最好的方法是回注地层['3。及各种难分解的有机物，直接排放会造成严重的环清、污水混注是海上中高含水油田普遍采用的注水收稿日期: 2013-08-11改回日期: 2013-11-25中国煤化工作者简介:高建崇，男，1979 年生，工程师，现主要从事采油工艺方面的研HCNMHGE-mail :gaojch@ cnooc. com. cn.92●大庆石油地质与开发2014年.开发方式，但清水与污水混合容易结垢，伤害储定义为悬浮垢，将锥形瓶内壁上的垢定义为沉降层(4+7]。目前对油田注人水与地层水配伍性研究还垢，沉降垢与悬浮垢总称悬浮固体。具体实验评价没有统一的评价方法，国内主要采用静态实验评方法:价8-1]，也有学者用动态实验评价方法[12.13]。配伍(1)洗净250 mL锥形瓶，于100 C干燥箱中性评价方法主要有成垢离子分析法、透光率(浊.烘干2h，在每个锥形瓶中放入一片载玻片，便于.度)分析法和垢物重量分析法3类，当生成的垢实验结束后对沉降垢进行观察分析，锥形瓶冷却到量较少、且在静置期间生成的垢基本黏附在容器壁室温后采用精度为0.1 mg的天平精确称重待用。上时，采用垢物重量分析法会因其有过滤、干燥等(2)将预处理后的清水与污水在锥形瓶中按不程序致使实验误差较大14.15]，且悬浮固体质量浓同体积比例(1 :0、5:1. 3:1、2:1、1:1、1:2、度测定忽略了附着于实验瓶壁上的垢。运用多种微1:3、1 :5、0:1) 混合，每样次取200 mL,之后观分析方法对清污配伍性实验进行评价，提高了结将锥形瓶密封置于60 C的恒温烘箱中反应8 h。果的精确性和直观性。(3)按照行业标准(SY/T 5329- -2012) 用滤膜过滤法测试悬浮垢质量浓度，并用滴定法测定过1实验部分滤后水样中的Ca2+ 质量浓度，将锥形瓶放人100 C干燥箱中烘干2 h后冷却称重,计算沉降1.1主要试剂与实验仪器主要试剂:海上油田现场采集的清水和污水。垢质量浓度。实验所用仪器:恒温烘箱; SHZ-D ( I)循环水式(4)将实验后滤膜上悬浮垢烘干进行X-射线真空泵及配套的玻璃砂心过滤装置; Quanta450 环衍射测试、环境扫描电镜观察、能谱分析,对载玻境扫描电子显微镜(带能谱分析)，美国America.片上沉降垢进行偏光显微镜观察、环境扫描电镜观公司生产; X-Pert PRO粉末X-射线衍射仪，荷兰察、能谱分析。帕纳科公司生产;分析天平(精度为0.1 mg);(5)测试项目(1)、 (2)、 (3)全部内容，测试项目(4) 样品制备在海上平台完成，其余测0.45 μm纤维滤膜;锥形瓶;载玻片。试和研究内容在陆上实验室完成。1.2实验方法1.2.1实验准备按照SY/T 5523- 2000[16]1 《油气田水分析方2实验结果与讨论法》在海上平台水源井口采集清水、核桃壳过滤2.1实验水样离子分析器出口采集污水，并分析水样组成。清水和污水的水质分析结果如表1,利用行业现场采集的清水水质清澈，不含油，直接经标准(SY/T 0600- -2009)[18] 对清水与污水进行结0. 45 μm纤维滤膜精细过滤后使用;现场采集的污垢预测。结果表明，不同比例清水与污水混合有严水水质混浊，含油量与悬浮固体质量浓度都很高,重的结CaCO3垢趋势，且随温度升高，结垢趋势水样透光率极低，故将污水除油后进行2次粗过加强。滤，然后再用0.45 μm纤维滤膜在溶剂过滤器上清污不同比例混合水中Ca2+质量浓度分析结果抽滤2次至水样无色透明。如图1,假设清污水完全配伍，混合水的离子组成1.2.2配伍性实验应该是清水与污水的等比例混合即计算值。由图1将清水与污水混合产生的沉淀分为悬浮垢和沉可知，实际测得混合水中的Ca2*质量浓度低于计算降垢2类，将清污混合水中按照行业标准(SY/T值，即存在Ca2*损失，可能以垢的形式析出，说明5329- -2012)[7) 用小于0. 45 μm滤膜抽滤出的垢清水与污水配伍性可能较差。随混合水中污水比例表1某油田清水 和污水水质分析结果Table 1 Water quality analyzed results of the fresh water and sewage for an olfeld类型水型质量浓度/ (mg.L-")总矿化度K* +Na*Mg*Ca2+CIso,HCO,CO,2/ (mg.L"')清水CaCl21 112.7145. 9953.93 752.46中国煤化工6 078.3污水NaHCO;1 583. 415.573. 21 662. 110MYHCNMH G .4612.1.第33卷第4期高建崇等: 清水与污水配伍性微观评价方法●95●表3清污混合水悬浮固体能谱组分分析Table 3 Spectral component analyses of the suspended solids in the mixture of the fresh water and sewage各原子数占总原子数的比例/ %类型(CaMgsiFeNa悬浮垢24.5839. 1236. 30沉降垢22. 2542. 4233. 02.1.21. 04伍性研究[J]. 石油与天然气化工， 2011， 40 (4): 401-405.3结论[9] 吴新民，付伟，白海涛，等.姬塬油田注入水与地层水配伍性研究[J].油田化学, 2012, 29 (1): 33-37.(1)清污配伍性评价方法结合了垢物重量法、[10]房会春，樊家油田樊4块水源水与储层配伍性研究[J]. 油离子分析法和微观分析等方法，评价结果相互验气地质与采收率，2007, 14 (4): 79-81.[1]王骏骐，史长平,史付平，等注人水配伍性静态试验评价证，准确可靠。(2)提出沉降垢的概念并对其进行了评价,方法研究[J]. 石油天然气学报:江汉石油学院学报,2010，32 (4): 135-139.沉降垢与悬浮垢的特征差异大，对储层损害机理也[12]李连江，曾庆辉.商河油田商二区注人水与储层配伍性研究不同，应当引起重视。[J].江汉石油学院学报，, 2003, 25 (1): 77-78.(3)微观分析方法可直接测定垢的成分，同[13]吕秀芝曲9-21块沙三段储层注人水与储层配伍性研究时对垢的微观形貌进行研究，结果精确而直观，能[J]. 油田化学, 2012, 29 (2): 176-179.[14]尹先清，伍家忠、纯化油田回注污水结垢性与配伍性研究对清污配伍性进行快速、半定量的评价。[J]. 油田化学，2002， 19 (2): 157-159.参考文献:[15]杨旭，李刚、油田注人水配伍性及阻垢试验研究[J]. 油田化学，1992. 9 (4): 337-341.[1]屈撑囤，王晓飞，谢娟，等、港东采油污水回注可行性研究[16]国家能源局.中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T[J]西安石油大学学报:自然科学版，2011，265523- - 2000油气田水分析方法[S]. 北京:石油工业出版(1): 51-53.社，2000.[2]杜春安，潘永强，吴晓玲.海上油田污水处理技术研究进展[17]国家能源局、中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T[J]. 化工进展，2012, 31 (5): 1149-1151.5329- 2012 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法[S]. 北[3]唐洪明，刘鹏，黎菁，等.含聚污水处理系统HPAM形貌特京:石油工业出版社, 2012.征及胶状产物成因[J]特种油气藏，2012，1918]国家能源局，中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T(2): 130-132.000-209油田水结垢趋势预测[S].北京:石油工业出版[4]陈华兴，白健华，刘义刚，等、岐口17-2油田清水污水混注社，2009.配伍性实验研究[J].石油钻采工艺，2012, 34 (增刊):[19]程学峰,陈华兴,唐洪明，等.渤海L油田Ed储层修井过程114-116.伤害机理及对策[J特种油气藏，2013， 20 (2):[5]钟平，陈瑛，石红燕，等注水过程中油层结垢对储层物性的134-136. .影响[J]. 大庆石油地质与开发，2007, 26 (4): 59-61.[20]晋勇，孙小松，薛屺. x射线衍射分析技术[M]. 北京:国[6]陈华兴，刘义刚，唐洪明，等绥中36-1油田注人井欠注原.防工业出版社，2008.因及治理建议[J]. 特种油气藏， 2011， 18 (3); 130-132.[21]耿后安，张殿英，高良豪，等烧结矿中亚铁的x射线衍射[7] 贾忠伟，杨清彦，张江，等.大庆油田低渗透油层注水伤害实定量分析[J].物理测试，2007, 25 (4): 13-14.验研究[J]， 大庆石油地质与开发， 2007, 26 (1): 72-74.[8]唐洪明，黎菁,刘鹏，等.旅大10-1油田含聚污水与清水配扁辑:周琴中国煤化工MYHCNMHG.