歧口17-2油田属于中孔中渗油田，平均渗透率为1 326.9×10-3μm2，平均孔隙度为31.14%，储集层的连通性较好，2001年开始注清水开发，2009年6月改为清水与污水混合回注注水开发[1]。目前，歧口17-2油田共有注水井8口，日均注水量2 800 m3，配注量6 000 m3/d，8口注水井均因注入压力高，达不到配注要求。注清水期间，注水压力较低，注入量与配注量基本持平，酸化有效期在1年以上。清污混注后，注入压力逐渐上升，注入量一直达不到配注量，部分水井酸化频繁，有效期均较短，仅在20天~3个月，远低于其他同类型油藏酸化有效期。现场调研认为，清水与污水不配伍导致井口注水水质达不到控制标准是注水压力高、欠注的主要外因。鉴于此，本文着重对注水中悬浮物进行分析，研究结果可作为注水井增注措施及对策的直接参考。
岐口17-2油田生产来液经过油气水三相分离后，原油直接外输，分离出的生产污水经处理与经过处理后的清水在注水缓冲罐Ⅴ501混合，再经注水泵注入各注水井。
根据现场流程，对清水、污水以及混合后的注水悬浮物含量及粒径中值进行监测，结果见表 1。由表 1可知，混合前污水、清水悬浮物含量、粒径中值符合控制指标；混合后，悬浮物质量浓度增加了1.8 ~5.1 mg/L，超出注水控制标准。造成这种情况的原因可能是清污不配伍导致悬浮固体含量有所上升；另一方面，注水管线可能较脏，污染了水质。超标的悬浮物注入到地下，长期积累必然引起注入压力的上升[2-3]。
清水与污水不配伍主要表现在二者按不同比例混合，产生沉淀[4]。表 2为不同温度条件下清水与污水的配伍性实验结果，由表 2可知，在75 ℃、85 ℃下，清水与污水比例为15:15时，混合水样悬浮物质量浓度增加了0.19~0.55 mg/L；清污比例为10:15时，悬浮物质量浓度增加了0.34 ~0.74 mg/L；当清污比例达8:15以下时，悬浮物质量浓度显著增大，最高增加量可达3.73 mg/L，说明歧口17-2油田清水与污水是不配伍的，且随着污水比例及温度的上升，清污不配伍性更加明显。
利用扫描电镜对注水悬浮物进行观测，照片见图 1。由图 1可知，清水中悬浮物颗粒主要为片状、块状地层矿物以及少量絮团状物质，污水中悬浮物颗粒主要以小絮团物质为主，粒径分布较为均匀，絮团状悬浮物粒径在2 ~20 μm之间，细粒居多。清污混注水中悬浮物颗粒可见菱形和方形碳酸岩矿物，推测是清污不配伍产物，另外也存在清水与污水中的片状颗粒、絮团状物质。
注入水中悬浮物颗粒粒径在5~60 μm之间，多数颗粒在5 ~15 μm之间，远大于库尔特粒度分析仪测试数据，也超出了注水控制标准(< 3.0 μm)的要求。注入储层肯定会成为桥堵储层孔喉的主要物质，随注水量的累积，对储层伤害程度必然增大。
图 2为清水、污水、Ⅴ501出口混合水以及注水井P9井井口注入水所对应的滤膜悬浮颗粒的X-射线衍射曲线。由图 2可知，清水、污水、Ⅴ501出口混合水的衍射曲线无任何衍射峰，由此判断悬浮物组分多数以有机物质或隐晶质物质为主。注水井P9井井口注水悬浮物衍射曲线仅有一个SiO2的衍射峰，说明P9井井口悬浮物含少量的地层矿物SiO2，但组分仍以有机物质或隐晶质物质为主。
由于滤膜悬浮物对应的衍射曲线无衍射峰，并不能确定出悬浮物组分，因此将滤膜悬浮物继续进行X射线荧光分析。表 3为岐口17-2油田不同类型水样的悬浮物元素分析结果。
由表 3可知：①无论是清水、污水还是注入水，悬浮物中以C、O元素为主。空白滤膜C、O元素占99.57%，说明各水样中的C、O元素主要是滤膜的背景值所致，并非悬浮物本身为含C、O等的有机物质。由此，推测各水样滤膜悬浮物衍射曲线无衍射峰主要是因为悬浮物以隐晶质的无机组分为主；②清水中悬浮物无机组分元素组成以Fe、Si、S为主，其次是Ca、Al、Mg元素。Fe、S一般是腐蚀产物的主要成分[5-7]，Si、Al元素是地层矿物的主要成分，Ca、Mg元素主要来自碳酸盐垢。由此，说明清水中悬浮物无机组分主要是以铁硫化合物为主的腐蚀产物，其次是以硅铝为主的地层矿物，另外还含有少量的碳酸盐垢；③污水中悬浮物无机组分主要为Si、S、Fe、Al，微量的Ca、Mg元素，且各元素质量分数低于清水。说明污水中悬浮物无机组分含量低于清水中悬浮物，主要是硅铝为主的地层矿物，其次是以铁硫化合物为主的腐蚀产物，另外还含微量碳酸盐垢；④井口注入水中悬浮物元素组成与Ⅴ501出口混合水相同，但Fe、S、P元素含量明显增加，也即腐蚀产物有所增加，由此可推测Ⅴ501出口到井口段管线较脏，污染了水质。另一方面，钙镁的成分也略高于Ⅴ501出口，说明钙镁垢也有所增加，由此可见随清水与污水混合时间的延长，注水中的钙镁垢含量会有所上升。但钙镁元素含量相对于清水而言，明显少了很多，说明钙镁质成分在清污混合后损失了，且大部分可能在管汇中以垢的形式存在，仅少部分悬浮于注水中。
(1) 针对清水与污水混合后，悬浮物质量浓度增加，即清水与污水不配伍的事实，建议在平台负荷和承载允许的条件下，实施清水与污水分注，这样可以保证入井的水质符合控制指标。考虑到清水与污水分注工程施工量巨大，实际实施难度大，建议采用化学手段来解决更为可行。为此，选择两种常用的化学药剂加入到混合水样中实施考察。
从表 4可知，未加任何化学药剂的清污混合水样悬浮物质量浓度明显地高于混合前的清水、污水，与之对应的Ca2+质量浓度则低于混合前，说明溶液中Ca2+以垢的形式析出，宏观表现为悬浮物质量浓度上升。加入30 mg/L的95% ATMP后，悬浮物质量浓度明显低于未加药剂混合水样，且与混合前的单一清水、污水悬浮物质量浓度相近，溶液中Ca2+质量浓度变化小，说明加入一定质量浓度的95% ATMP可用于解决该油田的注水配伍性问题。在陆地油田应用良好的90% HEDP则不适用于该油田，说明该化学药剂并非具有普适性，同时也说明各油田需根据自身注入水性质筛选适合的药剂。因此，建议在注水流程中增加95% ATMP药剂注入点，在药剂质量浓度为30 mg/L条件下可以稳定注水水质，对不配伍问题有明显效果。另一方面，可在注水井井口加一级过滤器，进一步确保注水水质的达标注入。
(2) 注水井井口悬浮物质量浓度高于注水缓冲罐Ⅴ501出口，说明从Ⅴ501出口到注水井井口管线可能较脏，污染了水质，对该段管线进行适当清洗，保证水质不被流程污染。
(3) 注入水中悬浮物主要成分为以铁硫化合物为主的腐蚀产物和以硅铝为主的地层矿物，少量是以钙镁为主的碳酸盐垢。因此，建议酸化体系中加强对含铁硫化合物的腐蚀产物的酸化力度，以保证对地层堵塞物的深度溶解，疏通管道，提高注水效果。
(1) 岐口17-2油田处理后的清水与污水混合后悬浮物质量浓度明显升高，主要是清水与污水不配伍、流程较脏所致。建议实施清污分注或者在注水流程中加入30 mg/L的95% ATMP防垢剂，同时在井口加装过滤器以保证水质稳定，达标注入。
(2) 注入水中悬浮物多数呈刚性颗粒产出，粒径主要集中在5 ~15 μm之间，是以铁硫化合物为主的腐蚀产物和以硅铝为主的地层矿物，少量以钙镁为主的碳酸盐垢。通过在酸化体系中加强对铁硫化合物的酸化力度，同时在前置液中适当加大盐酸用量用以解除碳酸盐垢，可达到对地层堵塞物的深度溶解，改善注水效果。
2013, Vol. 42 Issue (2): 192-195
2013, Vol. 42 Issue (2): 192-195