Journal of Oil and Gas Technology
Vol.40 No.06(2018), Article ID:28178,4 pages
10.12677/JOGT.2018.406123

The Method for Scaling Prediction for ASP Flooding in Qidong 1 Area and Its Application

Yuxin Chen1, Min Zhang2, Yong Wang2, Liang Wang3

1Research Institute of Engineering Technology, Xinjiang Oilfield Company, Karamay Xinjiang

2Oil Testing Company, Xibu Drilling Engineering Co. Ltd., Karamay Xinjiang

3Xingang Company, Xinjiang Oilfield Company, Karamay Xinjiang

Received: Sep. 30th, 2018; accepted: Oct. 28th, 2018; published: Dec. 15th, 2018

ABSTRACT

In allusion to the problem of scaling of weak alkali ASP flooding in Qidong 1 Area of Xinjiang Oilfield, the quality of produced water was analyzed. The results indicated that the scaling ion was mainly of Ca2+, the scaling composition was calcium carbonate scale. The analysis of ion concentration and pH variation rules in the produced water showed that the test area was in the period before scaling. The Davis-Stiff saturation index method, Rynar stability index method and Oddo-Tomson saturation index method were used to predict the scaling tendency of calcium carbonate. The Skillman thermodynamic solubility method and Oddo-Tomson saturation index method were used to predict the scaling tendency of sulphate scales. The results indicate that the calcium carbonate scaling is obvious, calcium sulfate scale has no condition of scaling.

Keywords:ASP Flooding, Quality of Produced Water, Prediction of Scaling Tendency, Calcium Carbonate Scaling

新疆油田七东1区弱碱三元复合驱结垢 预测方法及应用

陈禹欣1,张敏2,王勇2,王亮3

1新疆油田公司工程技术研究院,新疆 克拉玛依

2西部钻探工程有限公司试油公司,新疆 克拉玛依

3新疆油田公司新港公司,新疆 克拉玛依

作者简介:陈禹欣(1986-),男,工程师,现主要从事提高采收率、油气田腐蚀与防护方面的研究工作。

收稿日期:2018年9月30日;录用日期:2018年10月28日;发布日期:2018年12月15日

摘 要

针对新疆油田七东1区弱碱三元复合驱结垢问题,对采出水水质进行了分析。结果表明,成垢离子主要是Ca2+,垢质成分为碳酸钙垢。根据采出液离子浓度及pH值的变化规律分析,试验区处于结垢前期。应用Davis-Stiff饱和指数法、Rynar稳定指数法及Oddo-Tomson饱和指数法对碳酸钙垢结垢趋势进行了预测;应用Skillman热力学溶解度法及Oddo-Tomson饱和指数法对硫酸盐垢结垢趋势进行了预测。预测结果表明,碳酸钙垢结垢趋势明显,硫酸钙垢不具备成垢条件。

关键词 :三元复合驱,采出水水质,结垢趋势预测,碳酸钙垢

Copyright © 2018 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

矿物质的沉积结垢,尤其是CaCO3的结垢预测一直是国内外的研究热点 [1] 。2015年10月七东1区正式注入弱碱三元复合驱主体段塞。地面处理系统垢样分析结果表明,主要成垢离子是Ca2+,垢质成分为碳酸钙。通过分析试验区块产出水水质,注入弱碱三元复合驱主体段塞前和注入后的一个月CO32−的质量浓度为0, HCO 3 和Ca2+的质量浓度以及pH值都比较稳定;2016年6月水质检测数据开始发生明显的变化,pH值增大,CO32−质量浓度增加, HCO 3 、Ca2+质量浓度减少;2017年7月,pH值减小, CO 3 2 质量浓度减少, HCO 3 、Ca2+质量浓度增加。针对产出井离子浓度的变化,应用Davis-Stiff饱和指数法 [2] 、Rynar稳定指数法及Oddo-Tomson饱和指数法 [3] 对碳酸钙垢结垢趋势进行了预测;应用Skillman热力学溶解度法 [4] 和Oddo-Tomson饱和指数法,对硫酸盐垢结垢趋势进行了预测。

2. 产出水水质分析

根据刘俊廷对大庆采油三厂西北二区弱碱三元复合驱的结垢研究,通过采出液离子浓度及pH值的变化规律,将弱碱三元复合驱机采井结垢分为结垢前期、结垢初期、结垢中期、结垢后期4个时期 [5] 。

结垢前期, CO 3 2 处于上升阶段,离子质量浓度大于2500 mg/L。Ca2+、Mg2+质量浓度之和处于上升阶段,离子质量浓度大于80 mg/L,此阶段并未出现结垢现象,但其离子质量浓度出现明显变化,为结垢提供了化学条件基础 [6] [7] 。

通过对试验区14口井产出水水质分析(表1),可以得出:① 试验区平均pH值由7.10增加到8.78,单井pH值最高达9.02,14口水质检测井中,9口井出现OH,平均质量浓度417.88 mg/L;② HCO 3 质量浓度则急剧下降,从注入初期3974.17 mg/L下降到2358.23 mg/L, CO 3 2 质量浓度从0增加到1759.83 mg/L;单井 CO 3 2 质量浓度最高达2945.14 mg/L;③ Ca2+、Mg2+质量浓度从136.85 mg/L下降到72.22 mg/L。

Table 1. The data of water quality analysis of ASP flooding in Qudong 1 area

表1. 七东1区三元复合驱试验区水质分析数据

3. 七东1区结垢趋势预测

根据Davis-Stiff饱和指数法、Rynar稳定指数法和Oddo-Tomson饱和指数法对七东1区弱碱三元复合驱初期结垢趋势进行预测。

1) 根据Davis-Stiff饱和指数法,三元复合驱初期,采出水pH值为7.16, CO 3 2 质量浓度为64.01 mg/L, HCO 3 质量浓度为3974.17 mg/L, SO 4 2 质量浓度为29.22 mg/L,Ca2+质量浓度为115.84 mg/L,Mg2+质量浓度为21.01 mg/L。35℃时饱和指数为1.08,表明有碳酸盐垢结垢趋势。

2) 根据Rynar稳定指数法,初期碳酸盐垢稳定指数RI = 5.0,无结垢趋势;2016年6月,稳定指数RI = 4.1,小于初期稳定指数,表明结垢趋势逐渐增强;2017年7月,稳定指数RI = 4.68,与2016年6月相比结垢趋势降低。

3) Skillman热力学溶解度法硫酸盐垢趋势预测,初期CaSO4溶度积常数Ksp = 3.5 × 10−4,CaSO4结垢趋势预测值S = 99.25 mmol/L,CaSO4实际浓度C = 0.304 mmol/L,由于S > C,因此硫酸盐垢无结垢趋势。

4) 根据混合垢Oddo-Tomson饱和指数法预测,三元复合驱初期石膏(CaSO4∙2H2O)的饱和指数为−0.486,半水石膏(CaSO4∙0.5H2O)饱和指数为−0.366,无水石膏(CaSO4)的饱和指数为−0.681,碳酸钙垢的饱和指数为0.956。由于CaSO4的饱和指数均小于0,表明CaSO4处于欠饱和状态,无法形成垢。而碳酸钙垢的饱和指数大于0,表明CaCO3处于过饱和状态,有形成垢的条件。

2016年6月,石膏(CaSO4∙2H2O)的饱和指数为−1.286;半水石膏(CaSO4∙0.5H2O)饱和指数为−1.194;无水石膏(CaSO4)的饱和指数为−1.474;碳酸钙垢的饱和指数为2.0154。同理,CaSO4处于欠饱和状态,无法形成垢,而碳酸钙垢的饱和指数是初期时饱和指数的一倍以上,表明CaCO3形成垢的条件逐渐成熟。

2017年7月,石膏(CaSO4∙2H2O)的饱和指数为−0.560;半水石膏(CaSO4∙0.5H2O)饱和指数为−0.434;无水石膏(CaSO4)的饱和指数为−0.756;碳酸钙垢(CaCO3)的饱和指数为1.37。表明CaSO4仍处于欠饱和状态,无法形成垢。而碳酸钙垢的饱和指数大于0,但与2016年6月相比,碳酸钙垢的饱和指数减少,说明碳酸钙垢成垢后又开始建立新的平衡。

4. 结论

1) 通过对七东1区三元复合驱试验区产出水水质分析,认为碳酸钙结垢的可能性大,分析试验区处于结垢前期。

2) 应用Davis-Stiff饱和指数法、Rynar稳定指数法和Oddo-Tomson饱和指数对七东1区弱碱三元复合驱初期结垢趋势预测,3种方法均表明试验区有碳酸钙结垢趋势。

3) 应用Skillman热力学溶解度法和Oddo-Tomson饱和指数法预测硫酸钙垢,计算出试验区CaSO4仍然处于欠饱和状态,无法形成垢。

参考文献

[1] Arash, K., Farhad, G., Alireza, B., et al. (2014) Determination of the Equilibrated Calcium Carbonate(Calcite) Scaling in Aqueous Phase Using a Reliable Approach. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45, 1307-1313. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2014.03.009

[2] Stiff, H.A. and Davis, L.E. (1952) A Method of Predicting the Tendency of Oilfield Water to Deposit Calcium Carbonate. Journal of Petroleum Technology, 4, 213-216. https://doi.org/10.2118/952213-G

[3] Oddo, J.E. and Tomson, M.B. (1982) Simplified CaCO3 Saturation at High Temperature and Pressure in Brine Solution. Journal of Petroleum Technology, 34, 77-80.

[4] Skillman, H.F., McDonald Jr., J.P. and Stiff Jr., H.A. (1969) A Simple, Accurate, Fast Method for Calculating Calcium Sulfate Solubility in Oilfield Brine. In The Spring Meeting of the Southwestern Distict, API, lubbock, Texas.

[5] 朱宏伟. 喇嘛甸油田二类油层三元复合驱油井结垢规律[J]. 油气田地面工程, 2012, 31(12): 18-19.

[6] 侯志峰, 徐广天, 高清河, 等. 三元复合驱体系碳酸钙微粒形成的影响因素[J]. 油气田地面工程, 2015, 34(2): 7-8.

[7] Li, Z.M., Zhang, D.Y., Qing, G., et al. (2014) Studies on the Scaling of High Pressure and Low Permeability Oil Reservoir Water Injection Well. Advances in Petroleum Exploration and Development, 8, 1-8.

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