在现代石油工业中,注水开采作为一种广泛应用的提高石油采收率的技术手段,其效果在很大程度上取决于注入水的水质。注入水在驱替原油过程中,其成分和性质可能对地层产生复杂的物理化学作用,从而影响水井测试的各项指标。因此,深入探究注入水水质对水井测试的影响机理,不仅有助于提升水井测试数据的准确性和可靠性,更是实现油田高效、绿色、可持续开发的关键环节。
一、水质对水井测试的影响
(一)水质对水井测试数据准确性的影响
水质成分可以直接影响水井测试结果的准确性。如,如果水中含有高浓度的溶解盐类、重金属离子、酸碱度偏高等,可能会对测试仪器产生干扰,如电导率仪、pH计、离子选择性电极等,导致读数不准确。若水中含有悬浮颗粒物或生物黏泥,可能会在测试过程中堵塞取样装置或测量管路,使得测量流量、压力、温度等参数失真。对于石油行业的注水井测试而言,注入水的水质不合格可能导致注水井吸水能力下降,注水剖面不准,进而影响对各分层压力、产能评估的精确性。
(二)水质对水井结构和设备的影响
长期注入高矿化度或高腐蚀性的水会加速水井内部管材和设备的腐蚀,缩短使用寿命,增加维护成本。若水中含有的硫化氢、二氧化碳等气体或腐蚀性物质较高,会导致井筒内壁腐蚀,甚至引发安全隐患,如井下管柱破裂、套管损坏等问题。对于水井过滤器和防砂设备,不良水质会加快滤料的堵塞和失效,影响井的正常供水功能。
(三)水质对地下水资源的保护和管理的影响
地下水水质的好坏直接影响到水资源的安全性和可持续利用性。在地下水资源保护和管理方面,水质监测是重要的环节,水质不符合标准可能需要采取更严格的开采限制措施,或者加大污水处理和回灌的成本。如果注水井注入了未经充分处理的污水或其他有害物质,不仅会直接污染地下水体,还会改变地下水的化学成分和物理特性,破坏地下水环境,影响其他用水户的利益以及地质环境的健康。因此,合理的水质管理对于地下水资源的合理开发和有效保护至关重要。
二、注入水对水井测试的影响及设备影响
(一)憋压的影响
注入水的水质不佳可能导致注水井内的杂质沉积和结垢,使得井筒内径变小或过滤器堵塞,进而引起憋压现象[1]。憋压会增加注水压力,使得注水井的启动压力增大,测试期间不易达到设计的注水量,从而影响测试结果的准确性。当注入水中的悬浮物或结垢物质浓度超过一定阈值(如每升水中大于50毫克的悬浮固体量),会导致注水管线直径缩小约5%,从而增加至少10%以上的注水压力。如,在油田实际运行中,由于未及时处理注入水中的钙镁离子,导致注水管线结垢严重,注水压力由原设计的30MPa上升至40MPa以上,严重影响了水井测试时对地层压力和注水量的准确判断。
(二)流量计和水表存在差异
注入水中的悬浮物、腐蚀产物或其他污染物可能影响流量计和水表的工作性能。当水质中的颗粒物含量超过10ppm时,涡轮流量计的测量误差可能会增加5%-10%。在际应用中,由于注入水未经过精细过滤,流量计显示的注水量与水表记录的数据相差高达每日数百立方米,增加了生产调度难度和储量计算误差。
(三)注入水对井下工具及测试的影响
注入水中的各种化学成分可能与井下工具材料产生化学反应,加速工具腐蚀或产生沉淀,如遇高压封隔器、配注工具等精密设备,可能导致设备失效或功能受限。经长期跟踪研究,发现井下工具如封隔器、配注阀等在接触到矿化度高于10000mg/L的硬水环境下,腐蚀速率比理想条件下快2-3倍,工作寿命明显缩短。此外,一次实际的分层注水测试中,由于注入水中的氯离子含量过高引发了地层敏感性问题,导致原本预计能获得良好注水效果的油层吸水量减少了约30%,大大影响了测试结果的精准性。
(四)注入水对水井层段合格率的影响
注入水水质差可能导致注入水在地层中的分布不均匀,形成层间窜流或局部堵塞,使得注水层段的合格率降低[2]。合格率是指能够有效接受注入水并具有良好驱油效果的地层比例。在大型油田的统计数据分析中,注入水水质较差(例如矿化度过高或悬浮物过多)的区块,其注水层段合格率平均下降了15个百分点,从原本的85%降至70%左右。这意味着更多的注水并未能有效进入目标油层,而是在非目的层段形成了无效循环或地面浪费,对油藏整体的注水增产效果产生了明显的负面影响。通过对注入水进行有效净化和处理后,注水层段合格率得到了一定的提升,证实了改善水质对提高注水效益的重要性。
三、减少注水水质对测试影响的方法
通过设置多级过滤系统,去除注入水中的悬浮物、颗粒物和其他机械杂质,降低堵塞风险。对高硬度水质进行软化处理,减少钙、镁离子含量,避免形成水垢,维持管柱畅通。对于矿化度较高的水源,采用反渗透、蒸馏等脱盐技术降低水中的溶解盐含量。运用化学药剂或紫外线等方法消除水中的微生物,防止微生物滋生导致的腐蚀和堵塞。
定期对注入水进行全面的化学成分分析,确保各项指标符合油田开发要求。根据地层岩性特点和油藏特性,调节注入水的pH值、氧化还原电位等参数,减少地层伤害。在必要时加入缓蚀剂、阻垢剂等化学药剂,保护注水管线和地层不受腐蚀和结垢影响[3]。
加强注水井洗井操作,采用高效的洗井液配方,彻底清除井筒内壁的垢层和杂质。定期实施分层洗井,特别是对那些存在问题的层段,确保各层段都能得到有效清洗。使用先进的分层测试技术和工具,精确控制注水过程,减少层间串通和无效注水。
选用耐腐蚀、抗结垢材质的注水设备和井下工具,延长设备使用寿命,确保测试数据的准确性。定期对注水设备进行检查和保养,发现问题及时维修更换。
结束语:
水质是地下水资源利用的重要基础,对水井测试具有重要的影响作用。通过加强水质监测、采用水质改善技术和完善水质管理政策,可以有效降低水质对水井测试的影响,提高测试数据的准确性和可靠性。
参考文献:
[1]刘艳峰.注入水水质对水井测试的影响[J].化学工程与装备,2021,(11):150-151.
[2]王丹,黄震,杨凤凯.注入水水质对水井测试的影响[J].化学工程与装备,2021,(03):55-56.
[3]李强.注入水水质对水井测试的影响[J].中国新技术新产品,2010,(13):149.