注水工艺技术研究(2)

　　（3）组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀。

　　（4）注水井地层压力上升。

　　（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) 。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) +8CO

b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。

      Ca + SO + CO +8H CaCO + H S+3H O

（3）细菌堵塞

　　根据国内外的一些研究表明，注入水中含有的细菌，(如硫酸盐还原菌、铁菌等)在注水系统和地层中进行繁殖将引起地层孔隙的堵塞,使吸水能力降低。这些菌的繁殖除了菌体本身造成地层堵塞外，还由于它们的代谢作用生成的硫化亚铁FeS及氢氧化铁Fe(OH) 沉淀也会堵塞地层。

　　硫酸盐还原菌的生存和繁殖不需要氧，是厌氧性细菌，又能适应环境上的较大差异，生长的温度范围283~313K，pH值在4.0~9.6。其适应温度为298~308 K，适宜的pH值在6.7~7.3。而经过脱氧的水，正是厌氧硫酸盐还原菌生存和繁殖的适宜环境。例如，某油田注入水进行净化站处理前菌含量较低（2.5×10 个/mL），进入脱氧塔后的密闭流程中，则得到大量繁殖，含菌量迅速增加，到注水井口时，可达1.0×10 个/mL。

　　铁菌与硫酸盐还原菌相反，它离开氧便不能生长和繁殖，但是由于注入水中往往含有氧，因而给它的生长和繁殖造就了一定的条件。

    由于注入水中所含有细菌和水一起进入地层会在一定范围内生长繁殖，通过对一些井的发现，带入地层的硫酸盐还原菌按排液量计算的活泼发育半径为3～5m。因此，菌体和代谢产物对地层造成的堵塞不只是在井壁渗滤表面，而且会发生在较深地带。这样，将给解除细菌所造成的堵塞增加一定的困难。

　　（4）粘土遇水膨胀

     砂岩油层均存在着粘土夹层，岩石胶结物中亦含有一定数量的粘土。因此，在注水过程中往往由于粘土遇水膨胀造成堵塞，甚至在井壁处造成岩石崩脱和坍垮。

     粘土遇水膨胀的程度与构成土矿物的类别和含量有关。蒙脱石组成的粘土矿物膨胀性最大，而高岭石组成的粘土矿物膨胀性最小。因此，粘土膨胀程度随蒙脱石的含量的增多而增大。此外，粘土膨胀与水的性质也有关，通常清水比盐水更容易使粘土膨胀，所以，注地层水可以减少粘土的膨胀。

    由于不同的油田上油层岩石中粘土含量与组成不同，以及注入水性质不同，因此粘土的膨胀程度以及对注水井吸水能力的影响程度也有所不同，有的甚至没有明显影响。

　　在注水的过程中，根据上述影响吸水能力的因素，找出具体存在的影响吸水能力降低的原因，采取措施加以解决。

　　1.2吸水能力的研究与测试方法

　　1.2.1分层吸水能力的研究

　　为了满足分层采油的需要必须分层注水.在分层注水的井内,必须研究各小层的吸水能力的大小。研究分层吸水能力，主要采用下面的几个指标：

　　（1）注水井指示曲线   注水井指示曲线是表示在稳定流动情况下，注入压力与注水量之间的关系曲线。在分层注水情况下，小层指示曲线表示各小层注入压力（指经过水嘴后的压力）与小层注水量之间的关系，如图所示。

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           图1 注水指示曲线

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