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海上注水井 海水水源的“是是非非”

海上注水井 海水水源的“是是非非”

受海上環境因素制約,海上注水提高采收率往往會直接采用海水。本文詳細介紹了注海水面臨的挑戰、應對措施和推薦做法,并對海水注入項目的實施現狀進行了概述。

海上油田注海水所面臨的挑戰主要有:由懸浮物和細菌引起的堵塞;注入水對儲層造成損害;海水對注入系統產生的腐蝕;當海水注入與生產水重注一起使用時的成垢效應;以及儲層變酸等。本文所給出的緩解措施主要包括:使用海水過濾系統、進行原地殺菌、添加化學試劑,使用曝氣系統以及脫硫系統等。最后,文章還推薦了業內海水注入系統的一些經驗做法。

海水注入面臨挑戰

油田注入海水的目的是為了保持儲層壓力,其也是一種提高采收率的方法,即通過注入海水將油從注入井推掃到生產井。因此,注海水的兩個目的及其原因為:首先,注入海水保持儲層壓力,因為隨著生產活動的進行,儲層壓力會逐漸枯竭;其次,注入海水提高采收率,因為油田初次采收的原油量有限。

海水注入面臨的挑戰包括:

1.由于海水懸浮物造成的堵塞;石油圈原創www.h29736.cn
2. 注入水對儲層造成損害;
3.腐蝕;石油圈原創www.h29736.cn
4.結垢;石油圈原創www.h29736.cn
5.儲層變酸。石油圈原創www.h29736.cn

懸浮物堵塞

當懸浮物堵塞儲層的吼道時,便減小了儲層的孔隙度,也減小了井眼的可注入能力并增加了所需的注入壓力。因此,可以使用過濾器來降低注入海水中懸浮物造成堵塞的風險。

注入水對儲層造成損害

儲層損害主要以表皮效應為特征。表皮效應可以作為近井眼區域損害程度的測量指標。近井眼區域損害主要是由于成垢、碳氫化合物發生相變或其他生產活動引起的儲層滲透率降低的現象。注入水對儲層造成的損害可以通過修井作業來進行修復。

腐蝕

腐蝕是一種電化學的還原和氧化過程,包括發生在金屬表面的陰陽極反應。腐蝕會導致金屬材料的消耗、浪費,可致使金屬發生脆化和裂化,這都可能導致設備發生損害失效。腐蝕是一個不可逆的化學過程,處理腐蝕的措施主要包括如下幾種:

1.海水注入采用防腐合金材料(CRAs);
2.添加化學試劑進行防腐,如注入腐蝕抑制劑、殺菌劑以及硝酸鹽等;
3.海水曝氣處理(機械的和化學的),避免發生氧腐蝕。

防腐合金材料石油圈原創www.h29736.cn

防腐合金材料即具有一定防腐級別的一系列合金材料。

腐蝕抑制劑石油圈原創www.h29736.cn

使用化學腐蝕抑制劑可以避免電解池作用的形成,從而防止腐蝕的發生。腐蝕抑制劑有無機物和有機物兩種。
無機的腐蝕抑制劑有兩種作用原理,即:鈍化化學反應的金屬陽極;直接作為化學反應的陰極。前者主要是通過在金屬表面形成一層不參加反應的薄膜起到防腐作用,而后者主要是通過抑制水還原生成氧氣起到防腐作用。
有機腐蝕抑制劑(也稱作成膜式腐蝕抑制劑)主要應用在油、氣儲運煉化過程中,它們作用于整個金屬表面,從而形成一道保護屏障。

曝氣

海水曝氣可以通過機械或者化學處理的方式完成。機械曝氣主要是使用曝氣塔來減少海水中的溶解氣含量,降低到20ppb以下。有些還會采用氣體剝離、真空曝氣、壓縮脫氧處理(如MINOX系統)以及濕式燃燒催化處理等方法?;瘜W曝氣主要采用氧氣清除劑與水中的溶解氧氣反應以將其去除。氧氣清除劑可使用亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和亞硫酸(氫)銨等。

結垢

水垢是一種無機沉積,主要是從產出液體的水相中沉積而來,包括方解石硬石膏(CaCO3)、重金石(BaSO4)、巖鹽(NaCl)、硫化鐵(FeS)、硫酸鈣(CaSO4)以及菱鐵礦(FeCO3)等。

防止水垢形成的主要措施包括:

1.使用化學水垢抑制劑;
2.清除成垢成分。

水垢抑制劑

工程中一般使用水垢抑制劑來避免水垢的形成,其機理是抑制晶體成核,延遲晶體的生產速率,或是對結垢成分起到分散或者螯合的作用。該抑制劑可以進行持續注入,也可以進行間歇注入或者采用擠注方式處理水垢。

清除成垢成分

清除成垢成分可以使用硫酸鹽清除裝置(SRP)。其清除方法為一種膜分離方法,主要是避免硫酸鋇(很難清理)的形成。SRP可以將海水中的硫酸鹽含量降至20ppm以下。SRP的納米級過濾系統可以大幅減少海水中的硫酸根離子,可將其含量從2,800mg/l減少到100mg/l或者更低,這會大大降低硫酸鹽水垢的形成。但是,使用SRP時需要花費一筆大的資金進行購買,且該重型設備的占地面積也較大。

儲層變酸

儲層變酸是指:儲層起初為非酸性的(若無H2S產出),然后隨著H2S的產出,逐漸變成酸性儲層。由于硫酸鹽還原菌會代謝產生H2S,因此,注入含硫酸鹽的海水之后,可能會產生大量的H2S,從而使儲層變酸。

儲層變酸的化學處理方式包括注入好氧菌微生物抑制劑、厭氧菌微生物抑制劑以及硝酸鹽等,也可使用SRP來減少注入水中硫酸鹽的含量,從而抑制儲層中的硫酸鹽還原菌數量。

海水注入推薦經驗做法

以下是關于海水注入的一些推薦做法:

1.注入優質的清潔海水,確保海水注入系統吸水口的水深低于海平面50m;
2.避免氧氣通過管道連接處以及設備的泄漏點侵入,防止發生氧腐蝕;
3.要定期對真空泵進行適當的維保,以確保海水的曝氣效果;
4.要確保監測系統的可靠性;
5.采用在線的固體顆粒測量系統,時刻監測注水系統中的固體分布情況;
6.定期檢查海水注入參數,如海水注入速率、壓力等,不穩定的注入速率都可能是發生問題的征兆。

深水海水注入項目地理分布情況

下表和圖展示了正在進行中的以及計劃進行的深水海水注入項目的地理位置分布情況,主要是想讓讀者對目前全球范圍內深水海水注入項目有一定程度的了解。

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上表和上圖為正在進行的或者計劃進行的深水海水注入項目數量;根據表和圖可以看出,北美(含墨西哥灣)及歐洲的深水海水注入項目(包括正在進行的項目以及計劃進行的項目)數量總和超過了全球數量的一半。

來自/Wordoil ?譯者/白小明 ?編輯/魏亞蒙

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檸檬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。如需獲取更多技術資料,請聯系我們。
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