1.1　注水水源选择及水质要求

1.1.1　注水水源的选择

水源的选择主要考虑四个问题：一是必须要有充足的水量，水源既能满足油田目前日注水量的要求，又能满足注水设计年限内所需要的总注水量；二是水源水质稳定良好，处理的工艺过程简单；三是要充分地利用含油污水，以减少环境污染；四是在选择水源时要考虑水的二次利用。

目前，国内各油田作为注水用的水源主要有以下几种类型。

1.1.1.1　地下水

浅层地下水一般产于河流冲积沉积层中，其水量丰富，水质较好，一般不受季节影响，且具有较小腐蚀性。深层地下水的矿化度较地面水高，水中含有铁、锰等离子，对于含铁较高的水应进行除铁。

1.1.1.2　地面水

地面水主要有江河水、湖泊水以及水库水等。江河水水量丰富，矿化度低，但泥砂含量大，用于油田注水时需要澄清处理。湖泊、水库水具有良好的澄清能力，水中泥砂含量较江河水少，但浅水湖泊水或水库水由于水中溶解氧充足，水生动植物大量繁殖，常有异常气味及胶体，用作油田注水时亦需作水质处理。地面水水质和水量受季节影响变化较大。

1.1.1.3　油田污水

油（气）田水与石油、天然气一同被开采出来后，经过原油脱水工艺进行油水分离形成原油脱出水，天然气开采过程分离出游离水，这两部分共称为产出水。产出水又叫油田污水，其保持了油（气）田水的主要特征，由于具有高含盐、高含油的特性，直接外排将会造成环境污染。实际上，油田污水不仅仅是油田产出水，还包括了石油、天然气勘探、开发、集输等生产作业过程中形成的各类污水，如钻井、油田酸化、压裂等作业污水以及注水管线、注水井清洗水等，但油田污水以产出水为主。

（1）采油污水

经过一段时间注水后，注入的水将和与原油天然伴生的地层水一起随原油被带出，随着注水时间的延长，采出流体含油率在不断下降，而含水率不断上升，这样便产生了大量的采油污水。由于采油污水是随着原油一起从油层中被开采出来的，又经过原油收集及粗加工过程，因此，采油污水中杂质种类及性质都和原油地质条件、注入水性质、原油集输条件等因素相关，该类水是含有固体杂质、溶解气体、溶解盐类等多种杂质的废水。

（2）采气污水

在天然气开采过程中随天然气一起被采出的地层水称为采气污水。与采油污水相比，采气污水较为洁净，量也较少。

（3）钻井污水

在钻井作业中，泥浆废液、起下钻作业产生的污水，冲洗地面设备及钻井工具而产生的污水和设备冷却水等统称为钻井污水。钻井污水所含杂质和性质与钻井泥浆有密切关系，即不同的油气田、不同的钻探区、不同的井深、不同的泥浆材料，在钻井过程形成的污水性质亦不尽相同。一般钻井污水中的主要有害物质为悬浮物、油、酚等。

（4）洗井污水

向油层注水的注水井在经过一段时间运行后，由于注入水中携带有未除净的（或在注水管网输送过程中产生）悬浮固体（腐蚀产物、结垢物、黏土等）、油分、胶体物及细菌等杂物，在注水井吸水端面或注水井井底近井地带形成“堵塞墙”，从而导致注水井注水压力上升，注水量下降。故通道需定期反冲洗，以清除“滤网”上沉积的固体及生物膜等堵塞物，使注水井恢复正常运行，该过程则会产生洗井污水。洗井污水为水质极其恶化的污水，表现为悬浮物浓度高、铁含量高、细菌含量高、颜色深，且含有一定量的原油和硫化氢成分。

（5）油田作业废水

在原油、天然气的生产过程中，通常要采用酸化、压裂等油田作业措施来提高原油、天然气的产量，在这过程中也会形成一定量的废液或污水。该类废液或污水在油田污水中所占的比例相对较小，但由于水质特殊，其处理起来仍具有较大的难度。

（6）海水

海湾沿岸和海上油田注水一般会使用海水。由于海水含氧量和含盐量高，腐蚀性强，悬浮固体颗粒随季节变化大，因此，施工过程中通常会在海岸打浅井做水源井，并使用密封系统，使其过滤从而减少水的机械杂质。

1.1.2　注水水质指标

注水水质是指溶解在水中的矿物盐、有机质和气体的总含量，以及水中悬浮物含量及其粒度分布。在注水过程中，当注入水与地层水、储层岩石矿物不配伍，注入条件变化及不溶物造成的地层堵塞均会伤害油层。注水引起的地层损害类型及产生原因和影响如表1-1所示。

1.1.2.1　注水水质基本要求

在注水过程中控制注水水质是预防地层损害、提高注水效果的最直接和最主要的途径。注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外，还必须符合以下要求：

①水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；

②水注入油层后不使黏土产生水化膨胀或产生悬浊；

③不得携带大量悬浮物，以防注水时堵塞油层渗滤端面；

④对注水设施腐蚀性小；

⑤当一种水源量不足，需要采用第二种水源时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。

1.1.2.2　注水水质的指标体系

根据油田注水的特殊用途，对油田注水水质主要考虑以下三个方面。

（1）注入性

油田注入水的注入性是指注入地层（储层）的难易程度。在储层物性（如渗透率、孔隙结构等）相同的条件下，悬浮固体含量低、固相颗粒粒径小、含油量低、胶体含量少的注入水易注入地层，其注入性好。

（2）腐蚀性

在油田注水的实施过程中，地面涉及注水设备（如注水泵）、注水装置（如沉降罐、过滤罐等）、注水管网；地下涉及注水井油套管等。这些设备、管网、装置等大多是金属材质，因此，注入水的腐蚀性不仅会影响注水开发的正常运行，且还会影响生产成本。影响注入水腐蚀性的主要因素有：pH值、含盐量、溶解氧、CO2、H2S、细菌和水温。

（3）配伍性

油田注入水注入地层（储层）后，如果作用结果不影响注水效果或不使储层的物理性质如渗透率变差，则可认为油田注入水与储层的配伍性好，反之则油田注入水与储层的配伍性差。油田注入水与储层的配伍性主要表现为结垢和矿物敏感性两个方面，二者都会造成储层伤害，影响注水量、原油产量及原油采收率。

因此，水质指标可分为三大类，即腐蚀类控制指标、堵塞类控制指标以及检验腐蚀和堵塞控制效果的综合评价指标，表1-2为水质指标体系及分类。而对于某一特定的油气层，合格的水质必须满足各项注水水质指标。

注入水中的悬浮物会沉积在注水井井底，造成细菌大量繁殖，腐蚀注水井油套管，缩短注水井使用寿命；还能造成注水地层堵塞，使注水压力上升，注水量下降，甚至注不进水。从理论上讲，注入水中悬浮固体的含量越低、粒径越小，其注入性就越好，但其处理难度就越大、处理成本也就越大。因此，注入水中悬浮固体的含量以及粒径大小指标应从储层实际需要、技术可行性与经济可行性三方面来综合考虑。

注水开发过程是一个庞大的系统工程，涉及的金属材质的设备、管网、油套管等数量众多，投资巨大。国内外注水开发油田实践表明，减缓注入水的腐蚀性，对于提高油田注水开发的经济效益意义重大。注入水中的油分产生的危害与悬浮固体类似，主要是堵塞地层，降低水的注入性。油田污水中的油分按油珠粒径大小可分为四类：浮油、分散油、乳化油、溶解油。

注入水膜滤系数的大小与许多因素有关。如悬浮固体的含量以及粒径大小、含油量、胶体与高分子化合物浓度等。膜滤系数越大，注入水的注入性就越好。在油田产出水中本来仅含微量的氧，但在后来的处理过程中，与空气接触而含氧量增加。浅井中的清水、地表水含有较高的溶解氧。在大多数天然水中都含有溶解的CO2气体。油田采出水中CO2主要来自三个方面：由地层中地质化学过程产生，为提高原油采收率而注入CO2气体，采出水中的在减压、升温条件下分解。油田水中的H2S气体，一方面来自含硫油田伴生气在水中的溶解；另一方面来自硫酸还原菌分解。

在适宜的条件下，大多数细菌在污水系统中都可以生长繁殖，其中危害最大的为硫酸还原菌、黏泥形成菌（也称腐生菌或细菌总数）以及铁细菌。

1.1.2.3　注水水质标准

随着人们对油田注水开发认识的深入和对注水油藏保护的逐步重视，碎屑岩油藏注水水质推荐标准由早先的1988版不断修改和完善到现用的2012版。表1-3为2012版碎屑岩油藏注水推荐水质主要控制指标。

注：1.1<n<10。

水质的主要控制指标若已达到注水要求且注水顺利，可以不考虑辅助性指标；如果达不到要求，应查其原因并进一步检测辅助性指标。注水水质辅助性指标包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、pH值等。表1-4为推荐水质辅助性控制指标。

注：1.侵蚀性二氧化碳含量等于零时此水稳定；大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用；小于零时有碳酸盐沉淀出现。
　　2.水中含亚铁离子时，由于铁细菌作用可将二价铁转化为三价铁而生成氢氧化铁沉淀。当水中含硫化物时，可生成FeS沉淀，使水中悬浮物增加。