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某海上油田注水系统注水水质不合格原因分析

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彭远志等：某海上油田注水系统注水水质不合格原因分析第8卷第11期某海上油田是油田群的注水中心，海水经过注水设备的逐级处理注水水质合格后一部分作为本油田注入水注入地层，另一部分输送至其他油田注水系统。

2017年4月份油田注水水质V30日常化验时发现化验不合格，为了防止不合格注入水对地层的伤害，油田暂停注水系统进行注水水质变差的问题排查。

1某油田注水流程简介某油田注水流程:从海水提升泵过来的海水先通过粗过滤器，使95%直径大于或等于80μm的悬浮颗粒被祛除。

PAP海水提升泵的海水经过PAP粗过滤器过滤后与A平台粗过滤器水出口汇合。

经初步过滤的海水有一部分供给其它用户，大部分汇合PAP粗过滤器过来的海水一起进入细过滤器，使98%直径大于或等于5μm的悬浮颗粒被除去。

为了提高过滤效果，在细过滤器的入口处注入两种化学药剂：聚合物和杀虫剂，杀虫剂每周注入一次，在不注杀虫剂期间注入次氯酸钠进行杀菌。

经细过滤器过滤的海水过入脱氧塔，通过真空泵使脱氧塔形成真空，海水中的游离氧在真空条件下从海水中分离出来，使海水中氧的降低于0.01mg/L。

同时，为了提高脱氧塔的脱氧效果，在增压泵到脱氧塔的回流管线上注入脱氧剂，脱氧剂经海水稀释从脱氧塔中部均匀喷撒在塔内。

为防止地层结垢在脱氧塔出口管线注入钡锶防垢剂。

油田注水各项水质指标[1]要求见表1。

表1某油田注水水质要求注水水质指标溶解氧含量/(mg·L-1)自由氯含量/(mg·L-1)硫酸盐还原菌含量/(个·L-1)混浊度(现场无设备)/NTU-1要求数值≤0.050.5～0.9≤10≤0.1注：V30是在特定条件（滤膜直径47mm、孔径0.45μm。

过滤时膜滤器进口压力恒定在0.14MPa）下，30min内过滤水量的体积。

经脱氧后的海水进入增压泵，被增压到3300kPa 使海水的压力满足注水泵的吸入压力。

一部分进入注水泵进一步增压后作为油田注水水注入地层，另一部分输送至合作平台纳滤系统进一步处理，处理之后的海水输送至下游油田注水系统[2]。

油田注水设备及设计处理量见表2。

表2某油田注水设备性能参数注水设备海水提升泵A台粗过滤器PAP粗过滤器细过滤器脱氧塔真空泵注水增压泵注水泵设备数量41131222设计排量/(m3·h-1)500880440196(EACH)360268366(EACH)346(EACH)某海上油田注水系统注水水质不合格原因分析彭远志郑树伟（中海石油（中国）有限公司湛江分公司）摘要：为了辨析某海上油田注水系统注水水质变差的原因，采用鱼骨图分析法找出了影响该海上油田注水水质变化的所有因素，并逐项排查。

研究结果表明，导致该油田注水水质不合格的根本原因是细过滤器滤料失效。

进而采取以下应对措施：首先对细过滤器进行彻底的清罐防腐并对集水器、分水器结构进行仔细检查，然后选择合适粒径的细石榴石、粗石榴石和无烟煤3种滤料，按照设计滤料厚度更换滤料。

滤料更换完成后，该油田注水系统水质恢复正常。

结论认为，鱼骨图分析法可以为海上油田注水系统水质变化原因辨析提供新的方法和思路。

关键词：鱼骨图分析；注水系统；注水水质；细过滤器；粗过滤器DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2018.11.013第一作者简介：彭远志，工程师，2005年毕业于中国地质大学（武汉）（石油工程专业），从事海洋油气生产工艺系统研究工作，E-mail：pengyzh@，地址：广东省湛江市坡头区南油一区，524057。

环保·安全/Environment Protection &Security2问题过程描述2017年4月20日3:00～6:00在某油田注水系统下游用户反映纳滤系统调试过程中入口保安滤器5μm、压差高1MPa，拆检发现滤芯有较大藻类味道，没发现什么明显的堵塞物，疑似有点像藻类和生物堵塞。

说明上游水质可能变差。

当天V 30测试为9L。

2017年4月22日5:00再次发生纳滤系统保安滤器堵塞，某油田化验增压泵出口V 30=（5.0L，5.2L）＜7L，通知各下游平台停止注水，排查原因。

油田最近10天V 30化验数据如图1。

图14月份某油田注水V 30水质变化情况3问题排查由于注水系统只有增压泵出口每天进行注水水质的监控，在注水系统水质发生变化时，不能根据每个设备的处理效果分析判断设备运行情况，所以在案例中，油田采用了鱼骨图分析法，从设备、操作、化学药剂、环境4个方面进行分析，共找出影响注水水质变化的因素20条，并制作了鱼骨分析图[3-6]见图2。

按照先易后难的分析步骤，首先对易于排查的化验结果不准、絮凝剂失效等11条要素进行了分析、验证，排除影响因素11条；然后逐步对海水提升泵滤器、粗过滤器、细过滤器关键节点水质进行逐步排查。

3.1对海水提升泵出口滤器进行排查1）切换海水提升泵滤器，对切换前后海水进行V 30化验分析，化验结果无明显变化（表3）。

表3海水提升泵出口滤器切换前后V 30对比单位：L滤器切换前3.33.23.53.6滤器切换后3.13.53.83.12）将海水提升泵滤器拆开检查，滤网有轻微破损，但是对注水水质基本无影响。

3.2对粗过滤器及PAP 粗过滤器影响因素进行分析1）将PAP 海水粗过滤器退出系统后，对细过滤器进口水质进行V 30化验分析；注水水质无明显变化，化验结果见表4。

表4PAP 粗过滤器退出前后V 30对比单位：L滤器退出前4.54.24.04.1滤器退出后4.24.64.34.12）对A 平台粗过滤器反洗排海阀进行开关测试，发现执行机构开关正常，但是粗过滤器压力基图2某油田注水系统问题排查鱼骨图彭远志等：某海上油田注水系统注水水质不合格原因分析第8卷第11期本无变化，怀疑排海阀执行机构与阀门之间的键槽脱开，退出粗过滤器后对阀门进行维修，维修完成后恢复粗过滤器系统。

对粗过滤器出口水质进行V 30化验分析。

化验数据基本无变化（表5），排除此阀门对注水水质影响。

表5A 台粗过滤器反洗阀修复前后V 30对比单位：L阀门维修前4.54.24.04.1阀门维修后4.74.54.44.03）对粗过滤器旁通阀进行内漏检测，将粗过滤器下游各个用户用水全部关闭，然后将粗过滤器出口阀慢慢全部关上，粗过滤器出口压力维持在5.0kg，将出口压力泄压至零后，关闭泄压阀，出口压力基本无上涨，说明粗过滤器旁通阀无内漏现象。

3.3对细过滤器进行排查由于粗过滤器2016年下半年进行过内部检修，失效可能性较小而且粗过滤器拆检工程量相对较大，先对细过滤器进行开罐检查；滤料剩余不到一半，表面的无烟煤基本消失，而且滤料中大量泥土类杂质，基本确定细过滤器失效。

随后根据细过滤器滤料要求，从仓库调拨合适粒径的细石榴石，粗石榴石，无烟煤3种滤料，对细过滤器进行彻底的清罐防腐，对集水器分水器结构进行了检查并按照设计滤料厚度更换滤料。

滤料更换完成后，注水系统恢复正常（图3）。

图3某油田细过滤器填料更换后注水V 30化验4结论1）通过鱼骨图分析法找出了影响某油田注水系统注水水质变化的所有因素，并逐项排查，最终找到了注水水质不合格的根本原因为细过滤器滤料失效，问题解决后及时恢复了注水系统。

2）由于日常注水水质监测只在注水增压泵出口一个取样点进行，导致注水系统每个设备的处理效果不能及时有效监测，给问题的排查带来了极大困难。

注水系统恢复正常后，在固定用水量的前提下，对注水系统各个关键节点进行V 30及粒子中值加密取样监测，建立注水水质更换填料后的原始数据，方便日后注水系统水质问题的对比分析排查[7]。

3）注水系统是油田的关键设备，以后要加强对注水水质的监测以及注水设备的定期问题排查。

特别是细过滤器的填料漏失情况，要定期通过观察孔进行观察，通过滤料高度的对比（添加填料后已经做了标记），及时分析查找滤料漏失问题。

4）细过滤器填料为无烟煤、石榴石等不易变质的材料，而且油田群有多套注水系统，建议基地仓库进行一定数量的填料备件，以便有问题时能及时进行更换。

参考文献：[1]刘维震.关于油田注水水质标准及水质评价的探讨[J].石油工业技术监督，2003（3）：3-6.[2]黄延平，靖大为.纳滤及反渗透系统脱除有机物的试验研究[J].供水技术，2015（1）：7-10.[3]郑照宁，武玉英，包涵龄.用鱼骨图与层次分析法结合进行企业诊断[J].中国软科学，2001（1）：20-21.[4]吴红，常飞.基于鱼骨图和模糊综合评价的有效技术创新识别认定研究[J].科技进步与对策，2013（1）：33-37.[5]张志荣.鱼骨图法及TQM 法在治理科研不端行为中的可行性分析[J].科学大众（科学教育），2018（3）：158.[6]樊灵，廖茂林，刘超，等.海上平台注水系统优化设计[J].油气田地面工程，2011（9）：30-32.[7]王平儒.浅谈鱼骨图分析法在污水处理出水水质中的应用[J].华东科技（学术版），2013（5）：22-24.收稿日期2018-09-12（编辑王古月）。

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油田水处理工艺及存在问题

油田水处理工艺及存在问题


4、 含聚污水没有有效处理工艺
油田产出27×104m3/d含聚污水，由于污水聚合物的 影响，乳化程度高，油水混相严重，含聚污水水质大 大超出常规分离没备处理的要求进水的条件。仅靠目 前的重力除油、混凝加药、过滤等工艺不能满足处理 要求，致使处理后污水水质严重超标。
5、 工艺配套性、整体性不足
(1)内臵式混凝反应沉降罐与流程不配套，成为低效配臵。 (2)排泥系统排泥不畅，给过滤系统带来很大压力，大罐 底部排泥系统不畅，污泥无法及时排出，只能靠定期 的人工清理，一般是一年清理1-2次，因此造成积泥区 过高，占据了清水区的容积，影响出水水质。 (3)缺少精细过滤器保护的除油单元，影响正常的精细过 滤性能，并造成精细过滤器滤芯损坏，使用寿命降低。 (4)过滤器反洗没有质量保障配套设施。
水是石油的天然伴生物。目前我国大部分油 田采用了注水开发方式，每生产1吨原油约需要 注2-3吨水，因而水和石油生产的关系极大。
随着油田注水的进行，带来了两个问题
一是注入水的水源问题，人们希望得到能提 供供水量大而稳定的水源；二是原油含水量不 断上升，含油沼水量越来越大，污水的排放和 处理是个大问题。在生产实践中，人们认识到 油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确 途径。
3、 过滤单元进水水质差，出水水质波动大
在使用的过滤器设定的进水水质要求比较低，适应范围广，但 实际应用过程中出于进水水质较差，造成过滤器不能有效地发挥作用， 使过滤后水质波动较大，尤其是对精细过滤器的影响更大。通过对目 前油田广泛应用的核挑壳滤料过滤器综合分析，存在的主要问题包括 以下几个方面： (1)滤料受污染后的出水指标达不到设计要求 (含油和悬浮物均小 于5mg/L)； (2)核挑壳滤料具有较好的亲油性能，过滤器存在反洗不彻底， 滤料恢复能力差，导致反洗剧期缩短，由2次/天增加到3-4次/天。 (3) 过滤器存在反冲洗缺陷，每台过滤器反洗后，过滤出水 30min后水质才正常。 胜利油田使用精细水处理装臵主要有两种类型：金属膜、改 性纤维过滤。从在用精细装臵的现场运行情况分析，主要存在的 共性问题是：①对含油污水适应能力差，反冲不彻底。②达标运 行寿命短，一般在 10 个月左右， 10 个月以后处理效果和处理量就 会下降。
注水井分层测试异常问题分析

注水井分层测试异常问题分析

注水井分层测试异常问题分析注水井分层测试是石油勘探中的一项重要工作，通过给井中注水并观察流体的压力变化来确定地下油藏中的储层性质和油水分布情况。

在注水井分层测试过程中，由于各种因素的影响，可能会出现异常问题，需要进行问题分析和解决。

1. 压力变化不明显问题：在注水过程中，如果井中的储层存在严重的渗流阻力或井漏问题，可能导致注入水量大，但井底压力的变化不明显。

这时需要检查井口阀门、管道连接等处的泄漏情况，并进行相应的修复工作。

2. 增注注水井孔隙度和渗透率计算错误问题：在注水井分层测试中，需要根据流体压力变化计算储层的孔隙度和渗透率。

如果计算结果与实际情况相差较大，可能是由于流量计算出错、数据采集不准确或是储层参数建模错误等原因导致。

此时需要重新检查数据采集仪器的准确性，确保输入的数据准确可靠。

3. 注水井渗透率不均匀问题：在注水井分层测试中，如果发现井底压力的变化不一致、渗透率较大或较小的区域交替出现，可能是由于储层渗透率分布不均匀、注入水量不均匀或储层的渗流能力不同等因素导致。

这时需要重新评估储层的渗透率分布情况，优化注入水量和注入位置，以提高测试的准确性。

5. 数据采集不完整或不准确问题：在注水井分层测试中，如果数据采集不完整或不准确，可能会导致对储层性质的分析和评估不准确。

需要采用合适的数据采集仪器和方法，确保数据的完整性和准确性，以提高测试结果的可靠性。

6. 压力传递问题：在注水井分层测试中，要确保储层压力能够充分传递到井底，否则会影响分析结果的准确性。

如果发现井底压力的变化不明显，可能是由于管道堵塞、阀门泄漏或井底沉积物积聚等原因导致。

这时需要检查管道的通畅性，清理井底的沉积物，以确保压力能够充分传递到井底。

1. 检查井口阀门、管道连接等处的泄漏情况，进行相应的修复工作，以确保井底压力的变化明显。

2. 重新检查数据采集仪器的准确性，确保输入的数据准确可靠，避免增注注水井孔隙度和渗透率计算错误。

油田注水系统流程

油田注水系统流程

二、配水间流程：配水间是调节、控制注入水井注 水量的操作间。结合现场具体情况，一般分为单井 配水间和多井配水间两种。
三、 注水井的管理
1 注水目的：补充能量，保持油层压力，延长自 喷采油期，提高油田开采速度，提高采收率。
2 注水管柱：笼统注水管柱和分层配水管柱。常 用的有空心活动配水管柱和偏心配水管柱。
注水站
注水站主要是将供水站来水经 精细过滤、隔氧、加药等杀菌水质 净化工艺后，利用高压柱塞泵，将 高压水供至配水间或阀组，再分配 到各单井的作用。
（中二）注水站流程示意图
1#罐
2#罐
3#罐
中二供水站
中二区 中 301 配 中 208 配 中 209 配
空头
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加
加
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药
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注
注
注
注
注
泵
含油污水处理方法
自然浮升分离法：完全靠污水中原油颗粒自身浮力实现油 水分离，主要用于除去浮油及部分颗粒较大的分散油。
混凝浮升分离法：在污水中投加混凝剂，把颗粒较小的油 粒凝结成颗粒较大的油粒，加快油水分离速度，可除去粒 径较小的部分散油。
气浮升分离法：在污水中加入空气，吸附周围油粒，托带 上浮分离。
粗粒化法；让污水通过憎水亲油材料组成的填料层，把小 油粒吸附与材料表面聚结成大油粒，加快油水分离速度。
过滤法除油及悬浮物：用石英砂、无烟煤或其它滤料过滤 污水，除去水中小颗粒油粒及悬浮物。
注水流程
注水系统的整个流程是从水源---净化处理---注水 站---配水间---注水井
一、注水站流程：注水站的主要任务是将处理后符 合质量标准的水升压，使其满足注水井注入压力的 要求。注水站的主要设备有储水罐、汇水管、高压 离心泵、分水管汇、流量计等。
注水井吸水能力降低的原因分析

注水井吸水能力降低的原因分析

注水井吸水能力降低的原因分析（1）铁的沉淀在油田注水过程中，注入水在水源、净化站或注水站出口含铁量很低，但经地面管线到达井底的过程中，含铁量逐渐上升。

a氢氧化铁的生成根据电化学腐蚀原理，二价铁离子Fe 进入水中，生成氢氧化亚铁Fe(OH) ，注入水中溶解的氧进一步将Fe(OH) 氧化，生成氢氧化铁Fe(OH)3 。

生成的氢氧化铁，当水的pH值﹥3.3～3.5时，处于胶体质点状态；当pH值接近于6～6。

5时，处于凝胶状态；当pH值﹥8.7时，则呈棉絮状的胶体物，特别当pH值﹥4.5以后的氢氧化铁，注入底层后将发生明显的堵塞作用，从而降低吸水能力。

当注入水中含有铁菌时，铁菌的代谢作用也会产生氢氧化铁Fe(OH) 沉淀。

水中的铁菌由它周围环境中吸取二价铁盐和氧，而同时在它的机体内进行近似于下列方程的反应，从而生成氢氧化铁沉淀：4Fe(HCO ) +2H O+O 4Fe(OH) +8COb硫化亚铁沉淀的生成当注入水中含有硫化氢时，其腐蚀将变得更加严重。

硫化氢与电化学腐蚀产生的二价铁作用生成硫化亚铁的黑色沉淀物。

即使注入水中没有溶解硫化氢气体，当含有硫酸盐还原菌时，也会由于水中的硫酸根被这种菌还原成硫化氢：2H +SO +4H H S+4H O而硫化氢将与二价铁Fe 生成硫化亚铁沉淀。

在一些注水井内排出的水为黑色，并带有臭鸡蛋味就是含有硫化氢和硫化亚铁的缘故。

（2）碳酸盐沉淀当注入溶解有重碳酸钙、中碳酸镁等不稳定盐类时，注入地层后，由于温度变化，这些溶解盐被析出生成沉淀，堵塞地层孔道，降低吸水能力。

水中游离的二氧化碳、重碳酸根及碳酸根在一定的条件下，保持一定的平衡关系：CO +H O+CO 2HCO当注水入地层后，由于温度升高，将使重碳酸盐发生分解，平衡左移，溶解中的碳酸根离子的浓度增大。

当水中含有大量的钙离子时，在一定条件下将会有碳酸钙从水中析出，从而造成堵塞。

另外，在水中硫酸盐还原菌的作用下，由下面的反应也会生成白色的碳酸钙沉淀。