1.1　注水水源選擇及水質要求

1.1.1　注水水源的選擇

水源的選擇主要考慮四個問題：一是必須要有充足的水量，水源既能滿足油田目前日注水量的要求，又能滿足注水設計年限內所需要的總注水量；二是水源水質穩定良好，處理的工藝過程簡單；三是要充分地利用含油污水，以減少環境污染；四是在選擇水源時要考慮水的二次利用。

目前，國內各油田作為注水用的水源主要有以下幾種類型。

1.1.1.1　地下水

淺層地下水一般產于河流沖積沉積層中，其水量豐富，水質較好，一般不受季節影響，且具有較小腐蝕性。深層地下水的礦化度較地面水高，水中含有鐵、錳等離子，對于含鐵較高的水應進行除鐵。

1.1.1.2　地面水

地面水主要有江河水、湖泊水以及水庫水等。江河水水量豐富，礦化度低，但泥砂含量大，用于油田注水時需要澄清處理。湖泊、水庫水具有良好的澄清能力，水中泥砂含量較江河水少，但淺水湖泊水或水庫水由于水中溶解氧充足，水生動植物大量繁殖，常有異常氣味及膠體，用作油田注水時亦需作水質處理。地面水水質和水量受季節影響變化較大。

1.1.1.3　油田污水

油（氣）田水與石油、天然氣一同被開采出來后，經過原油脫水工藝進行油水分離形成原油脫出水，天然氣開采過程分離出游離水，這兩部分共稱為產出水。產出水又叫油田污水，其保持了油（氣）田水的主要特征，由于具有高含鹽、高含油的特性，直接外排將會造成環境污染。實際上，油田污水不僅僅是油田產出水，還包括了石油、天然氣勘探、開發、集輸等生產作業過程中形成的各類污水，如鉆井、油田酸化、壓裂等作業污水以及注水管線、注水井清洗水等，但油田污水以產出水為主。

（1）采油污水

經過一段時間注水后，注入的水將和與原油天然伴生的地層水一起隨原油被帶出，隨著注水時間的延長，采出流體含油率在不斷下降，而含水率不斷上升，這樣便產生了大量的采油污水。由于采油污水是隨著原油一起從油層中被開采出來的，又經過原油收集及粗加工過程，因此，采油污水中雜質種類及性質都和原油地質條件、注入水性質、原油集輸條件等因素相關，該類水是含有固體雜質、溶解氣體、溶解鹽類等多種雜質的廢水。

（2）采氣污水

在天然氣開采過程中隨天然氣一起被采出的地層水稱為采氣污水。與采油污水相比，采氣污水較為潔凈，量也較少。

（3）鉆井污水

在鉆井作業中，泥漿廢液、起下鉆作業產生的污水，沖洗地面設備及鉆井工具而產生的污水和設備冷卻水等統稱為鉆井污水。鉆井污水所含雜質和性質與鉆井泥漿有密切關系，即不同的油氣田、不同的鉆探區、不同的井深、不同的泥漿材料，在鉆井過程形成的污水性質亦不盡相同。一般鉆井污水中的主要有害物質為懸浮物、油、酚等。

（4）洗井污水

向油層注水的注水井在經過一段時間運行后，由于注入水中攜帶有未除凈的（或在注水管網輸送過程中產生）懸浮固體（腐蝕產物、結垢物、黏土等）、油分、膠體物及細菌等雜物，在注水井吸水端面或注水井井底近井地帶形成“堵塞墻”，從而導致注水井注水壓力上升，注水量下降。故通道需定期反沖洗，以清除“濾網”上沉積的固體及生物膜等堵塞物，使注水井恢復正常運行，該過程則會產生洗井污水。洗井污水為水質極其惡化的污水，表現為懸浮物濃度高、鐵含量高、細菌含量高、顏色深，且含有一定量的原油和硫化氫成分。

（5）油田作業廢水

在原油、天然氣的生產過程中，通常要采用酸化、壓裂等油田作業措施來提高原油、天然氣的產量，在這過程中也會形成一定量的廢液或污水。該類廢液或污水在油田污水中所占的比例相對較小，但由于水質特殊，其處理起來仍具有較大的難度。

（6）海水

海灣沿岸和海上油田注水一般會使用海水。由于海水含氧量和含鹽量高，腐蝕性強，懸浮固體顆粒隨季節變化大，因此，施工過程中通常會在海岸打淺井做水源井，并使用密封系統，使其過濾從而減少水的機械雜質。

1.1.2　注水水質指標

注水水質是指溶解在水中的礦物鹽、有機質和氣體的總含量，以及水中懸浮物含量及其粒度分布。在注水過程中，當注入水與地層水、儲層巖石礦物不配伍，注入條件變化及不溶物造成的地層堵塞均會傷害油層。注水引起的地層損害類型及產生原因和影響如表1-1所示。

1.1.2.1　注水水質基本要求

在注水過程中控制注水水質是預防地層損害、提高注水效果的最直接和最主要的途徑。注水水源除要求水量充足、取水方便和經濟合理外，還必須符合以下要求：

①水質穩定，與油層水相混不產生沉淀；

②水注入油層后不使黏土產生水化膨脹或產生懸濁；

③不得攜帶大量懸浮物，以防注水時堵塞油層滲濾端面；

④對注水設施腐蝕性小；

⑤當一種水源量不足，需要采用第二種水源時，應首先進行室內試驗，證實兩種水的配伍性好，對油層無傷害才可注入。

1.1.2.2　注水水質的指標體系

根據油田注水的特殊用途，對油田注水水質主要考慮以下三個方面。

（1）注入性

油田注入水的注入性是指注入地層（儲層）的難易程度。在儲層物性（如滲透率、孔隙結構等）相同的條件下，懸浮固體含量低、固相顆粒粒徑小、含油量低、膠體含量少的注入水易注入地層，其注入性好。

（2）腐蝕性

在油田注水的實施過程中，地面涉及注水設備（如注水泵）、注水裝置（如沉降罐、過濾罐等）、注水管網；地下涉及注水井油套管等。這些設備、管網、裝置等大多是金屬材質，因此，注入水的腐蝕性不僅會影響注水開發的正常運行，且還會影響生產成本。影響注入水腐蝕性的主要因素有：pH值、含鹽量、溶解氧、CO2、H2S、細菌和水溫。

（3）配伍性

油田注入水注入地層（儲層）后，如果作用結果不影響注水效果或不使儲層的物理性質如滲透率變差，則可認為油田注入水與儲層的配伍性好，反之則油田注入水與儲層的配伍性差。油田注入水與儲層的配伍性主要表現為結垢和礦物敏感性兩個方面，二者都會造成儲層傷害，影響注水量、原油產量及原油采收率。

因此，水質指標可分為三大類，即腐蝕類控制指標、堵塞類控制指標以及檢驗腐蝕和堵塞控制效果的綜合評價指標，表1-2為水質指標體系及分類。而對于某一特定的油氣層，合格的水質必須滿足各項注水水質指標。

注入水中的懸浮物會沉積在注水井井底，造成細菌大量繁殖，腐蝕注水井油套管，縮短注水井使用壽命；還能造成注水地層堵塞，使注水壓力上升，注水量下降，甚至注不進水。從理論上講，注入水中懸浮固體的含量越低、粒徑越小，其注入性就越好，但其處理難度就越大、處理成本也就越大。因此，注入水中懸浮固體的含量以及粒徑大小指標應從儲層實際需要、技術可行性與經濟可行性三方面來綜合考慮。

注水開發過程是一個龐大的系統工程，涉及的金屬材質的設備、管網、油套管等數量眾多，投資巨大。國內外注水開發油田實踐表明，減緩注入水的腐蝕性，對于提高油田注水開發的經濟效益意義重大。注入水中的油分產生的危害與懸浮固體類似，主要是堵塞地層，降低水的注入性。油田污水中的油分按油珠粒徑大小可分為四類：浮油、分散油、乳化油、溶解油。

注入水膜濾系數的大小與許多因素有關。如懸浮固體的含量以及粒徑大小、含油量、膠體與高分子化合物濃度等。膜濾系數越大，注入水的注入性就越好。在油田產出水中本來僅含微量的氧，但在后來的處理過程中，與空氣接觸而含氧量增加。淺井中的清水、地表水含有較高的溶解氧。在大多數天然水中都含有溶解的CO2氣體。油田采出水中CO2主要來自三個方面：由地層中地質化學過程產生，為提高原油采收率而注入CO2氣體，采出水中的在減壓、升溫條件下分解。油田水中的H2S氣體，一方面來自含硫油田伴生氣在水中的溶解；另一方面來自硫酸還原菌分解。

在適宜的條件下，大多數細菌在污水系統中都可以生長繁殖，其中危害最大的為硫酸還原菌、黏泥形成菌（也稱腐生菌或細菌總數）以及鐵細菌。

1.1.2.3　注水水質標準

隨著人們對油田注水開發認識的深入和對注水油藏保護的逐步重視，碎屑巖油藏注水水質推薦標準由早先的1988版不斷修改和完善到現用的2012版。表1-3為2012版碎屑巖油藏注水推薦水質主要控制指標。

注：1.1<n<10。

水質的主要控制指標若已達到注水要求且注水順利，可以不考慮輔助性指標；如果達不到要求，應查其原因并進一步檢測輔助性指標。注水水質輔助性指標包括溶解氧、硫化氫、侵蝕性二氧化碳、鐵、pH值等。表1-4為推薦水質輔助性控制指標。

注：1.侵蝕性二氧化碳含量等于零時此水穩定；大于零時此水可溶解碳酸鈣并對注水設施有腐蝕作用；小于零時有碳酸鹽沉淀出現。
　　2.水中含亞鐵離子時，由于鐵細菌作用可將二價鐵轉化為三價鐵而生成氫氧化鐵沉淀。當水中含硫化物時，可生成FeS沉淀，使水中懸浮物增加。