CN101525986A - 油田注入水脱硫酸根防垢方法 - Google Patents

油田注入水脱硫酸根防垢方法 Download PDF

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Abstract

油田注入水脱硫酸根防垢方法，应用于油田油水井防垢。特征是：首先通过高压泵使注入水进入粗滤系统进行粗过滤处理；然后，进入精滤系统处理；再将经粗滤系统和精滤系统两级过滤注入水泵入纳滤系统进行处理。经过处理后的注入水分为清水和浓缩水。清水直接回注到井下目的层位。在注入水进入精滤系统之前，加入三元复合物清垢剂。效果是：采用纳滤膜脱除注入水中硫酸根离子，解决油田注入水与地层水不配伍生成的钡锶垢，防垢率可达80％以上；在注入水进入精滤系统前往注入水中添加三元复配物清垢剂，使处理后的清水能降低地层结垢，并且获得降低纳滤系统纳滤膜结垢，一举两得。

Description

油田注入水脱硫酸根防垢方法
技术领域
本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油田油水井防垢方法，是一种采用纳滤膜物理过滤处理油田水，注入水脱硫酸根的油水井防垢方法，解决由于注入水的水型与地层水的水型不配伍，而生成钡锶垢的技术难题。
背景技术
油井注水作为一种有效的开发手段，在油田的稳产方面发挥着重要的作用。而由于注入水的水型与地层水的水型不配伍，导致地层结垢堵塞，使得注水压力升高；采出管线结垢而影响正常采油生产的事情时有发生。结垢现象带来的原油产量下降所产生的经济损失巨大。因此，油田每年在处理地层结垢、采出管线结垢问题投入的人力、物力、财力数量相当庞大。
目前，油田预防结垢技术可分为物理法、化学法和工艺法三种。物理法防垢采用超声波、磁化、高频电场等物理仪器设备来抑制垢的形成，常用的有磁力防垢，这些方法实施有效期短，作用范围小。如中国专利公开号：CN101376132，提供了一种电磁超声防垢器。化学法防垢是通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、晶体畸变作用阻止垢物形成，但化学方法实施效果极为有限，而且药剂性能会随着时间、pH值、地层温度变化而变化，垢一旦生成酸碱不溶，很难处理。如中国专利公开号：CN1487048，提供了一种井下固体防蜡阻垢剂。公开号：CN101089118，提供了一种酸化剂组合物。工艺法防垢是通过改变或控制流程条件来破坏或减少垢的生成机率。
发明内容
本发明的目的是：提供一种油田注入水脱硫酸根防垢方法，利用纳滤膜脱硫酸根装置及配套的注水方法，从源头上脱除注入水的水型与地层水的水型不配伍的硫酸根离子，从根本上解决油田开发过程中油层结垢、油井采出管线结垢，达到降低注水压力，实现油田稳产。
本发明采用的技术方案是：油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：主要采取纳滤膜脱硫酸根装置对注入水进行预处理，使注入水分为清水和浓缩水，然后将清水注入井下。
纳滤膜脱硫酸根装置预处理的整个流程为：
A、首先注入水进入源水罐，再通过高压泵使源水罐内的注入水进入粗滤系统进行粗过滤处理。粗滤系统是一种压力式多介质过滤器，它采用不同粒径石英砂和无烟煤作为填充材料，是一个预处理工艺。通过石英砂和无烟煤的截留作用，去除水中存在的悬浮物微粒，水合状态的金属氧化物、含钙化合物、胶体化合物、有机物、余氯、异味以及细菌等污染物。粗滤系统的型号是XLDJZ-4。
B、然后经粗滤系统过滤处理后的注入水，进入精滤系统处理。在精滤系统内进一步除去水中残留的机械杂质。精滤系统的型号是XLJM-3。
C、注入水经过粗滤系统3和精滤系统两级过滤后，由高压泵将注入水泵入纳滤系统进行处理。纳滤系统的纳滤膜能选择性地截留盐和硫酸根离子，经过处理后的注入水分为两部分：清水和浓缩水，清水中硫酸根离子含量和矿化度较低，浓缩水中硫酸根离子含量和矿化度较高。清水进入清水箱，浓缩水进入浓缩水箱。纳滤系统3采用的是HH-NF型。整个纳滤工艺采用自动操作方式。
D、配套的现场实施工艺：在注水时，实现了清水、浓缩水分开回注，清水直接回注到目的层位。浓缩水可以与源水罐中的注入水按照1∶3～10重量比例混配稀释后，回注到与之水型相配伍的层位。
为了降低纳滤系统纳滤膜结垢，在注入水进入精滤系统前通过加药装置往注入水中添加三元复配物清垢剂。
所述的三元复合物清垢剂的加入比例范围是注入水重量的3～10％，均匀加入。
所述的三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)70～50份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)45～35份；阴离子表面活性剂(LAS)1～0.3份。常温混合搅拌均匀得到三元复合物清垢剂。
为了清洗纳滤系统的纳滤膜，将纳滤系统分离出来的清水，通过高压泵泵入纳滤系统的进口端，清洗纳滤系统的纳滤膜。清洗纳滤系统的纳滤膜是断续的，当需要清洗时才使清水进行循环。
粗滤系统选择的是北京先路水处理新技术有限公司生产的XLDJZ-4型多介质过滤器。
精滤系统选择的是北京先路水处理新技术有限公司生产的XLJM-3型精滤器。
苏州华环环保科技工程有限公司HH-NF型纳滤系统，纳滤系统选择的是美国陶氏公司生产的NF90-4040I型膜。I型膜脱盐率适中，经过试验不会引起地层盐敏，不会破坏地层介质平衡。
在清垢主剂二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)，配方中复配阴离子表面活性剂(LAS)，能起到协同作用，提高注入水的驱替效率。同时阴离子表面活性剂(LAS)可以降低油水界面张力，增加原油流动能力。然后再应用该工艺处理注入水。
本发明所用的清垢剂主剂二乙烯三胺五乙酸(DTPA)，淄博三威化工厂生产，其结构式为：
Figure A20091008222900071
二乙烯三胺五乙酸(DTPA)毒性小，热稳定性好，可在较高温度下使用。二乙烯三胺五乙酸(DTPA)每个分子有8个活化配位健(3N和5O)，它可在一个自由金属离子周围提供8个配位键，是一种性能优良的金属离子鳌合剂。
本发明所用的另一种清垢剂主剂乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)，山东省泰和水处理有限公司生产，其结构式为：
乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)是含氮有机多元膦酸盐，能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在200℃下仍有良好的阻垢效果。在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使垢正常结晶破坏。
阴离子表面活性剂(LAS)是直链烷基苯磺酸钠。直链烷基苯磺酸钠通式为R-C6H4-SO3Na，其中R为10-18个碳原子的烷基。
在表1中列出了清垢剂中单一螯合剂对油田硫酸钡垢的溶解率和复配后的溶解率以及加入表面活性剂后油水界面张力的降低率。
表1螯合剂对硫酸垢溶解试验结果
Figure A20091008222900081
本发明的有益效果：本发明油田注入水脱硫酸根防垢方法，采用纳滤膜脱除注入水中硫酸根离子，解决油田开发过程中由于注入水与地层水不配伍生成的钡锶垢，防垢率可达80％以上，从根本上达到降低注水压力，保证油田稳产。适用于油田注入水中硫酸根含量在800mg/L以上，地层水中钡锶离子含量在600mg/L以上，特别针对钡锶2000mg/L含量更高的水质，存在注入水与地层水存在严重不配伍的情况，
该方法针对现场不同情况，配套有相应的化学剂复合解堵前处理技术，解决已存在结垢堵塞的地层问题，提高注入水的驱替效率。
在注入水进入精滤系统4前通过加药装置5往注入水中添加三元复配物清垢剂，使处理后的清水能降低地层结垢，并且获得降低纳滤系统纳滤膜结垢，一举两得。该方法在油田注水中应用的前景较大。
附图说明
图1是油田注入水脱硫酸根防垢方法的注入水处理工艺流程图。
图中，1.源水罐，2.高压泵，3.粗滤系统，4.精滤系统，5.加药装置，6.纳滤系统，7.清洗水罐，8.清水罐，9.浓缩水罐。
具体实施方式
实施例1：油田注入水脱硫酸根防垢方法，采取纳滤膜脱硫酸根装置对注入水进行预处理，使注入水分为清水和浓缩水，然后将清水注入井下。
纳滤膜脱硫酸根装置预处理的整个流程为：
A、首先注入水进入源水罐1，再通过高压泵2使源水罐1内的注入水进入粗滤系统3进行粗过滤处理。粗滤系统3采用的型号是XLDJZ-4。
B、然后经粗滤系统3过滤处理后的注入水，进入精滤系统4处理。精滤系统4采用的型号是XLJM-3。
C、注入水经过粗滤系统3和精滤系统4两级过滤后，由高压泵2将注入水泵入纳滤系统6进行处理。清水进入清水箱8，浓缩水进入浓缩水箱9。纳滤系统3采用的是HH-NF型。
D、配套的现场实施工艺：在注水时，实现清水、浓缩水分开回注，清水直接回注到新开始注水井的目的层位。浓缩水与源水罐中的注入水按照1∶7重量比例混配稀释后，回注到与地层水不结垢的层位，包括较长时间注水井的目的层位并没有发生结垢现象的注水井的目的层位。较长时间是在一年以上。
在注入水进入精滤系统4前通过加药装置5往注入水中添加三元复配物清垢剂。
所述的三元复合物清垢剂的加入比例范围是注入水重量的3.5％，均匀加入。
三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)59.7份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)39.8份；阴离子表面活性剂(LAS)0.5份，阴离子表面活性剂(LAS)采用的是十二烷基苯磺酸钠。常温混合搅拌均匀得到三元复合物清垢剂。
为了清洗纳滤系统6的纳滤膜，将纳滤系统6分离出来的清水，通过高压泵2泵入纳滤系统6的进口端，清洗纳滤系统6的纳滤膜。清洗纳滤系统6的纳滤膜是断续的，当需要清洗时才使清水进行循环。
实施例2：与实施例1不同点是：三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)63.1份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)36.2份；直链烷基苯磺酸钠(LAS)0.7份，阴离子表面活性剂(LAS)采用的是十四烷基苯磺酸钠。
实施例3：与实施例1不同点是：三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)58.5份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)41.1份；阴离子表面活性剂(LAS)0.4份，阴离子表面活性剂(LAS)采用的是十二烷基苯磺酸钠。
实施例4：与实施例1不同点是：三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)56.4份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)43份；直链烷基苯磺酸钠(LAS)0.6份，阴离子表面活性剂(LAS)采用的是十四烷基苯磺酸钠。
实施例5：与实施例1不同点是：三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)54.1份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)45.1份；阴离子表面活性剂(LAS)0.8份，阴离子表面活性剂(LAS)采用的是十六烷基苯磺酸钠。
采用不同数量碳原子的烷基的阴离子表面活性剂(LAS)，具有改变亲水性的效果。

Claims (5)

1、一种油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：主要采取纳滤膜脱硫酸根装置对注入水进行预处理，使注入水分为清水和浓缩水，然后将清水注入井下，
纳滤膜脱硫酸根装置预处理的整个流程为：
A、首先注入水进入源水罐(1)，再通过高压泵(2)使源水罐(1)内的注入水进入粗滤系统(3)进行粗过滤处理，
B、然后经粗滤系统(3)过滤处理后的注入水，进入精滤系统(4)处理，
C、注入水经过粗滤系统(3)和精滤系统(4)两级过滤后，由高压泵(2)将注入水泵入纳滤系统(6)进行处理，经过处理后的注入水分为两部分：清水和浓缩水，清水进入清水箱(8)，浓缩水进入浓缩水箱(9)，
D、现场实施回注工艺：在注水时，清水直接回注到井下目的层位。
2、根据权利要求1所述的油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：浓缩水与源水罐中的注入水按照1∶3～10的重量比例混配稀释后，回注到与地层水不结垢的层位。
3、根据权利要求1所述的油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：在注入水进入精滤系统(4)之前，通过加药装置(5)往注入水中添加三元复配物清垢剂，三元复合物清垢剂的加入比例范围是注入水重量的3～10％，均匀加入。
4、根据权利要求1、2或3所述的油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：所使用的三元复合物清垢剂的组分重量份为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)70～50份；乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)45～35份；阴离子表面活性剂(LAS)1～0.3份，常温混合搅拌均匀得到三元复合物清垢剂。
5、根据权利要求4所述的油田注入水脱硫酸根防垢方法，其特征是：所述的阴离子表面活性剂(LAS)是直链烷基苯磺酸钠。
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