盐长油田双河油区混层注水结垢分析与控制

这对油水管理为何重要

在许多油田，老井通过向地下抽注水来维持产出。但当不同类型的水混合时，会在管道和地下微细通道内留下坚硬的沉积物。本文研究了中国一处油田中的此类问题，并展示了理解所涉水体化学如何将一个堵塞且浪费的体系转变为更顺畅、更高效的体系。

混合不同水体的挑战

盐长油田双河油区用于注入的水来自三种来源：随油产出的采出水、另一含水层的含水以及当地的地表水。为节约用水和成本，三者被汇集、共同处理后回注地下。问题在于这些水的盐类成分差异很大：一种水富含钙、钡和锶，而另一种富含硫酸盐和碳酸盐。当这类水相遇时，它们会像两种绝不应混合的清洁剂那样发生反应，生成能堵塞金属管道和油藏岩石微孔的固体矿物。

管道与岩石内的沉积物成分

为弄清具体情况，研究人员首先分析了每种水源中溶解的盐类成分，然后利用专用软件在地层的压力、温度和酸碱度条件下预测混合后会形成何种矿物。预测显示主要有三类结垢产物：碳酸钙、硫酸钡和硫酸锶。两种采出水的混合尤其成问题，产生的固体远多于任一采出水与地表水混合时的情况。从堵塞管道上刮取的样品证实了预测：一份样品主要是碳酸钙，而另一份则为硫酸钡和硫酸锶的混合物。

温度与酸碱度如何影响沉积

团队还测试了温度和pH（衡量水的酸碱性）变化对结垢的影响。他们发现，较高温度和偏碱性条件会大幅促进碳酸钙从水中析出并覆盖表面。硫酸钡和硫酸锶对这些变化的敏感性则小得多，在测试范围内几乎保持同样难溶。换言之，操作条件的微小变化会显著影响一种结垢类型，却几乎不影响其他类型。这一认识使研究者能把注意力集中在最有效的控制点上。

设计更智能的处理工艺

研究人员没有依赖持续投加化学药剂，而是重新设计了地面处理工艺。他们增加了一个预混罐，在可控条件下将两种采出水混合，促使钡和锶与硫酸根反应生成可在地表去除的固体颗粒，而非带入地下。同时，他们将最终注入水的pH调整到与主油藏天然水接近，保持略酸性以抑制碳酸钙的形成。现场监测显示，注入水中的硫酸盐含量显著下降，pH维持在期望的窄范围内。

用岩心样品验证效果

为了验证这一新工艺是否真正保护油藏，研究团队在实验室中让不同类型的水流过小块油藏岩心。使用未经处理的混合水时，岩心的渗透能力几乎损失了一半，表明发生严重堵塞。而经预混和pH控制处理的水导致的损害约降至五分之一左右。这意味着更多微小通路保持畅通，现场注入相同水量所需的压力将降低。

对油田的意义

对读者来说，关键结论是：注入水的化学性质能决定油田注水效率的成败。该研究表明，通过精确测量水中成分、预测它们的反应，并据此设计处理流程，可以大幅减少不希望出现的矿物沉积。将大部分结垢从隐蔽的油藏深处转移到可控的地表罐中，能使井口运行更顺畅，同时减少对长期化学投加的依赖。双河的做法为其他存在类似混合水问题的油田提供了可按自身条件调整的蓝本。

引用: Qi, C., Xia, Y. & Tang, S. The analysis and control of scale accumulation for mixed layer injection of water for the Shuanghe oil area in Yanchang Oilfield. Sci Rep 16, 15733 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47479-6

关键词: 注水驱油, 结垢, 注入水, 油藏损害, 油田化学