本文针对在油田实际操作中的出现的结垢、腐蚀等问题,从离子的角度出发,就注入水水处理和水质调控问题研究了一套全新的理论和方法。 在国内各油田地质资料的统计基础上,归纳出了油田储集层的岩性、岩石矿物成分、含量以及各种矿物的物化性质;以及各含油气盆地油田水、各油田产出水的化学成分及其分布、变化规律;并对油田注入水的类型、所含成分的物化性质进行了详细地描述。 根据上述离子组分的分析结果,针对油田上普遍存在的注水系统结垢、腐蚀问题以及地层的结垢、敏感性问题,从微观的角度出发深入研究了两个主要问题:一是注水过程中注入水和系统水的离子之间发生的各种化学反应、反应机理、这些离子反应会对系统和地层造成哪些伤害以及反应的影响因素等;二是注入水和注水层内部岩石的离子之间发生的化学反应、机理及由此引发的粘土膨胀、微粒运移、酸敏、碱敏、速敏等各种问题和影响因素等。 根据这些化学反应的机理,文中提出了以调整和控制离子种类及含量为主要手段的水质调控新方法——离子调控方法,离子调控方法,是针对注水过程中的水处理环节而言的一项方法,它以水质调控为基础,以油田化学和化学反应机理为依据,在常规的水处理作业之后,通过向注入水中加入一定量的化学剂或者采取一定的物理手段,使原有离子发生一系列物化反应,从而调整和控制原有离子的种类及数量,进而改变注入水的pH值、水型、水性(也即水质),让注入水和注水系统的水、岩更为配伍,达到降低伤害提高注水效率的目的。 为了获得离子调控所需添加剂的种类和数量,我们要了解油田实际是否存在结垢腐蚀问题以及问题的严重程度;需要运用一些方法对结垢腐蚀情况进行预测和程度评价。经过大量调研,文中归纳了几个准确性高、应用广泛的预测评价方法,包括:溶解度系数法、饱和度指数法、结垢最大量预测方程、模糊综合评判和神经网络法等。文中以一具体油田为例,预测了该油田可能出现的结垢和腐蚀情况之后,给出了相应的解决措施,论证了上述观点和方法的科学性和可行性。 根据本文的研究成果,将离子调控技术运用于注入水的水处理过程中能够有效地改善和提高注入水水质,降低注水系统中出现结垢、腐蚀等问题的可能性,将地层伤害程度降到最低,从而降低二次采油过程中的水处理成本及注水系统的维护费用,真正达到维持注水效率的目的。因而,可以在油田实际注水作业中加以推广。