蜀南氣田水資源回注方法分析

蜀南氣田水資源回注方法分析

一、氣田水回注井的選擇氣田水處理包括回注層、平衡和回轉(zhuǎn)法、閃蒸法、膜法、綜合利用法等。目前，國(guó)內(nèi)外最常用的方法是回注層。從蜀南氣礦的回注情況分析,回注效果的好壞一方面取決于回注井回注層的滲透性與有效儲(chǔ)集空間的大小,另一方面取決于回注水質(zhì)情況,主要是地層水組分、水中懸浮物、氧化物與回注井地層巖石的配伍情況。氣田水回注井應(yīng)具備如下條件:(1)地層裂縫、孔洞發(fā)育,滲透性能好;(2)有較大的儲(chǔ)水空間;(3)井身結(jié)構(gòu)良好,注入水不竄至地面;(4)距離出水井較近,地面建設(shè)投資較小。根據(jù)蜀南地區(qū)氣田水回注經(jīng)驗(yàn),有以下幾類井可供選擇:選擇有漏層的地方鉆回注井;利用有漏層的報(bào)廢井進(jìn)行試修,恢復(fù)其漏層;采氣枯竭井。如蜀南地區(qū)約30余口氣田水回注井均選擇采氣枯竭井。這類井注水性能好,地面工程投資工作量小。選擇枯竭氣井作回注井時(shí),其儲(chǔ)水空間可由式(1)計(jì)算:V=0.101325(Σqsc/(pf/Z)+Σqw(1)式中:V—儲(chǔ)水容積,m3;Σqsc—累積采氣量,m3;Pf—原始地層壓力,MPa;Z—壓縮因子;Σqw—累積產(chǎn)水量,m3。二、注入壓力的確定1.管道回注壓力目前所選回注井多為采氣枯竭井,井深一般超過(guò)1000m,注水時(shí),其井筒液柱壓力也在10MPa以上,因而對(duì)于采氣枯竭氣藏,注水壓力常常為0。有時(shí)注水速度較高,地層吸收較慢,注水壓力稍有上升,但1～2MPa也足夠。在集氣站,常利用疏水閥的壓力直接注水,這時(shí),回注壓力就是疏水閥的排出壓力,見(jiàn)式(2)pZ=pt+Δp(2)式中:pZ—注水壓力,MPa;pt—油管壓力(從油管注水),MPa;Δp—疏水閥出口至回注井口管線的壓力損失,MPa。Δp可根據(jù)氣井水產(chǎn)量(輸水量)、管道情況(管徑、長(zhǎng)度、材質(zhì))、管道沿線高程變化等進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)排水管道沿線高程變化較小時(shí):Δp=9.81×10-4×λ×(γu2L/2gd)(3)式中:Δp—排水管線壓力降,MPa;λ—摩阻系數(shù);γ—液體密度,取1030kg/m3;u—流速,m/s;L—管道長(zhǎng)度,m;g—重力加速度,9.81m/s2;d—管道內(nèi)徑,mm。2.地層及井內(nèi)油管有時(shí),所選回注井地層滲透性差,需經(jīng)過(guò)壓裂人工造縫后,才能回注。如川中油氣礦的磨69井,地層經(jīng)過(guò)壓裂后進(jìn)行注水,該井注水層位為大安寨砂巖,孔縫較差,井段1371～1353m,井內(nèi)油管為51mm玻璃鋼下至1345.95m。2004年4月6日～20日試注,累積注水量296m3,注水泵壓由6MPa上升至19MPa,目前注水泵壓力保持在25MPa左右,每日注水10h,日注水量20m3,從2004年11月至2005年5月已累積注水6110m3。三、碳酸鹽巖的干燥氣藏在井中，并在水質(zhì)分析中回歸1.地層水的組分不同氣田、不同產(chǎn)水層位其所產(chǎn)地層水的組分不一樣,但對(duì)蜀南地區(qū)氣田主產(chǎn)層三迭系嘉陵江氣藏和二迭系茅口氣藏而言,其氣田水的組分主要為鉀、鈉、鎂離子和氯根、碳酸根離子,還有少量的碘、溴、硼離子等,其他重金屬離子如汞、鋇等離子一般很少。從井中采出的地層水除含有上述組分外,還含有一些固體物質(zhì)如鉆井時(shí)漏入地層中的鉆井液、巖屑等,此外還有地層水對(duì)管道、設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的腐蝕余物。這些雜質(zhì)在注入回注井前要經(jīng)過(guò)處理,盡可能去除,以確?；刈⒕槐欢氯档突刈⑿阅堋?.地層水的回注標(biāo)準(zhǔn)制定回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在大量調(diào)研,弄清回注層情況、水質(zhì)情況的基礎(chǔ)上分別對(duì)待,其原則是:在確?；刈⒕L(zhǎng)期穩(wěn)定回注的前提下,氣田水經(jīng)過(guò)較簡(jiǎn)便的工藝處理就能達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn),以便盡可能節(jié)約成本。對(duì)于以孔隙為主儲(chǔ)水的地層和以裂縫為主儲(chǔ)水的地層,回注地層水在地下的運(yùn)移和儲(chǔ)集的機(jī)理是不一樣的,其回注水的水質(zhì)和處理工藝也不一樣。對(duì)于以孔隙為主(砂巖層)的回注井,地層的孔隙既是滲濾通道,又是儲(chǔ)集空間,一旦井底附近孔隙被堵,則回注水就不可能向遠(yuǎn)處地層流動(dòng)。因?yàn)榭紫吨睆胶苄?這就要求回注水中固體微粒的處理就要更精細(xì),根據(jù)《油田含油污水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》,顆粒直徑≤5～10μm,這一要求是很高的?；刈⑺仨氁?xì)過(guò)濾才能達(dá)到,而增加精細(xì)過(guò)濾,則設(shè)備和能耗增加,水處理成本更高。對(duì)于以裂縫、溶洞為主的(碳酸鹽巖層)回注井,地層的裂縫、溶洞既是儲(chǔ)集空間又是滲透通道,這類井的孔隙、微孔隙、微裂縫所占空間比例很小,一般只有10%以下,這類空間處于低滲透帶所儲(chǔ)存的氣很難采出,因而也很難通過(guò)滲濾流進(jìn)回注水。這就是說(shuō),對(duì)于碳酸鹽巖裂縫性地層作回注層時(shí),回注地層水的水質(zhì)就不如象孔隙性地層要求那樣高。經(jīng)過(guò)蜀南地區(qū)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為回注水標(biāo)準(zhǔn)中主要應(yīng)控制機(jī)械雜質(zhì)的含量,指標(biāo)建議:pH:6～9;懸浮固體物:≤100mg/L;顆粒直徑:≤10μm;石油含量:≤15mg/L。如果回注水中不含油,在水處理時(shí)就不進(jìn)行油的處理。西南油氣田分公司目前暫定氣田回注水標(biāo)準(zhǔn)為固體懸浮物≤100mg/L,油含量<15mg/L,pH為6.5～8.5。還應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于回注地下的水與回注井的地層、地層水應(yīng)有相容性,即不產(chǎn)生結(jié)垢、沉淀而堵塞注水通道。四、氣田水處理技術(shù)1.氣田水回收處理技術(shù)的選擇(1)回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);(2)氣田水的類型;(3)回注目標(biāo)井儲(chǔ)集類型。2.單元工藝和設(shè)備選型影響運(yùn)行成本的因素處理后水與地下水的配伍性;回注水的特定指標(biāo);降低投資;盡量降低運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)合理性;設(shè)備易維護(hù);濾料再生能力;減少在污水處理過(guò)程中帶來(lái)的二次損害及產(chǎn)生污泥量;各單元工藝的選型和設(shè)備選型對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性的影響;各集成單元的遷移性能。3.氣田水回收過(guò)程見(jiàn)圖13.1沉淀池(1)功能調(diào)節(jié)水質(zhì)水量,隔油沉砂。對(duì)原有沉淀池改造,增加斜管、堰板,起沉淀、隔油作用。(2)沉船時(shí)間10h。(3)主要設(shè)備斜管、堰板、隔板、粗格柵、提升泵兩臺(tái)(一用一備)。3.2斜管沉淀(1)功能繼續(xù)隔油沉砂,對(duì)懸浮物進(jìn)行聚結(jié)沉淀。(2)施工過(guò)程指標(biāo)出口懸浮物在50～100mg/l,含油≤5mg/l。(3)主要設(shè)備WSC-30分離器。3.3過(guò)濾的詳細(xì)過(guò)程(1)功能粗過(guò)濾,對(duì)懸浮物和油進(jìn)行預(yù)處理,反洗水回到沉淀池。(2)施工過(guò)程指標(biāo)出口懸浮物≤10mg/l,含油≤5mg/l,設(shè)計(jì)壓力0.6MPa。(3)主要設(shè)備過(guò)濾泵一臺(tái);反洗泵一臺(tái);過(guò)濾器一臺(tái)。3.4干化池(1)功能將沉淀池、沉淀罐內(nèi)的污泥收集在干化池內(nèi)干化。(2)主要設(shè)備真空泵一臺(tái),運(yùn)泥推車一輛。3.5儲(chǔ)水罐蓄水,供過(guò)濾器反洗用水。3.6綜合設(shè)備區(qū)(1)夜班監(jiān)控室控制值班用;(2)工具室存放工具、零配件用;(3)泵房安裝注水泵和離心泵。4.投加藥劑過(guò)濾該流程針對(duì)性較強(qiáng),根據(jù)氣田水水質(zhì)特點(diǎn),主要考慮懸浮物和油的過(guò)濾處理,操作簡(jiǎn)單,關(guān)鍵是不投加藥劑,避免投加藥劑產(chǎn)生的大量污泥量,運(yùn)行費(fèi)用低。與加藥和精濾流程比,每個(gè)回注站可節(jié)約投資200～300萬(wàn)元,每立方米的處理費(fèi)可節(jié)省3～5萬(wàn)元。五、納溪?dú)馓锛{8井從蜀南氣礦所選回注井的儲(chǔ)層資料可知,氣藏儲(chǔ)層絕大多數(shù)為碳酸鹽巖裂縫型氣藏,裂縫既是儲(chǔ)氣空間,又是滲透通道,選擇這類井注氣田水,主要是靠裂縫儲(chǔ)水而不是靠孔隙儲(chǔ)水,更不是靠微細(xì)裂縫和微細(xì)孔隙儲(chǔ)水,因而微小粒徑的懸浮物對(duì)裂縫滲流通道不會(huì)產(chǎn)生堵塞,這就對(duì)回注水的水質(zhì)指標(biāo)要求與孔隙性氣藏不一樣,即回注水處理工藝中可以少去精細(xì)過(guò)濾或加藥工藝設(shè)施,可大大節(jié)省工程的投資與運(yùn)行成本。這里以納溪?dú)馓锘刈⒕{8井為例作一說(shuō)明。納溪?dú)馓锛{8井于1964年6月9日投產(chǎn),生產(chǎn)層位為茅口組碳酸鹽巖,產(chǎn)層中部井深2077.50m。該井原始地質(zhì)儲(chǔ)量為0.42×108m3,1976年已枯竭,計(jì)算的儲(chǔ)集空間為17.6×104m3。納8井于1977年1月開始作為地層水回注井,至今已累計(jì)回注16.8×104m3地層水。納8井回注層位是茅口組,屬裂縫孔隙型氣藏,在長(zhǎng)期的回注中,鹵水只經(jīng)過(guò)污水池沉淀與隔油池初級(jí)處理而未進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾就回注,至今已回注26年,從未發(fā)生堵塞,現(xiàn)回注量已接近該井的儲(chǔ)集空間,仍在回注。由圖2可知,該井儲(chǔ)集空間主要是裂縫系統(tǒng),由于裂縫發(fā)育,滲流通道連通好,因此對(duì)回注水質(zhì)的要求不高,氣田鹵水只經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀處理就可以實(shí)現(xiàn)正?；刈?。從納8井這一類型的回注井可以得出以下結(jié)論:氣田回注井主要是利用地下大縫大洞形成的儲(chǔ)集空間,儲(chǔ)層為裂縫-孔隙型的井,儲(chǔ)水能力較強(qiáng)。因此,具有裂縫-孔隙型儲(chǔ)層的回注井,在水處理工藝中,可以不考慮精細(xì)處理流程,只需沉淀、粗過(guò)濾就能順利回注。通過(guò)蜀南氣礦已有精細(xì)過(guò)濾裝置的運(yùn)行成本分析,如不搞精細(xì)過(guò)濾,每立方米水的處理成本可以降低10元以上。根據(jù)計(jì)算,大裂縫與大溶洞體積為16.75×104m3,占整個(gè)氣藏孔隙體積的95.17%,而微裂縫微孔隙體積不足整個(gè)氣藏孔隙體積的5%,對(duì)回注水的儲(chǔ)存起的作用較小。六、碳酸鹽巖裂縫性低質(zhì)地層水回注的處理工藝對(duì)于氣田水處理工藝的選擇,主要應(yīng)認(rèn)識(shí)清楚兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是