注水是油田开发的重要方式,那么多的水从哪里来呢?注水的用水量又有多大?
油田注水量是海量的,简单做一个计算,假如一个油田日产油1万吨,由于油的密度比水小,这些油在地下占据的孔隙体积要大于1万立方米,因此,为了保证油田持续稳产,要每天向开采石油的同一地下层位注水1万多立方米,才能保证油层压力平衡和物质平衡。
随着开发时间延长,由于流体对孔隙的冲刷,油层中的孔隙通道会发生变化,这时部分注入水会在地下无效循环,刚刚注入地层的水很快会从采油井采到地面,导致注水量还要进一步增加。同样日产1万吨油,到油田开发后期就需要日注水几万立方米。由此推算,1年的用水量,10年、20年的用水量就是个非常大的数字。因此,注入水的水源是否稳定、是否可保证长期供应关系到油田能否长期稳定开发。
注入水的水源,可以是淡水或海水,也可以是油田开发中随原油产出的地层水。淡水水源可以是江、河、湖、泉或浅层地下水。因为淡水资源匮乏,地面水又是农业用水的主要来源,加上受自然条件的限制和季节变化的影响,地面水水源极不稳定;同时,地面水水中杂质和各种细菌含量较高,往地层注入前净化处理的成本也非常高,一般油田都尽量不用其作为主要水源。
油田注水所用的水都是靠打水源井取水,有浅井,也有深井。浅井的水是淡水,一般很少用。深井地层水可能是淡水,也可能是高矿化度水,深井水是油田注水的主要来源。
最有发展前途的是用海水,近海或海上油田多以海水作为注入水。但因海水高含氧和盐,腐蚀性强,净化处理和防腐问题也会增加注水的成本。
油田开发初期,为保证高速开发,时间、地理、地质等原因造成对水源的选择余地较小,多为就地取材,通俗一点就是有啥用啥。
在油田开发中后期,注入的水或地层原有的水随原油大量产出,可将这些水进行油水分离、净化处理后作为注水的主要水源。
为了节约地球上的水资源,注入油层的水大部分来自从原油中脱出的水,油田上称之为污水。各油田污水的使用率已经占了注水总量的80%左右。我国油田开发大多采用的是水驱开发方式,地层产出液含水率越来越高,普遍达到90%左右,有些甚至高达99%以上。这些伴随着石油产出地面的水,经过脱水、处理、过滤,最后又回注到地层,既做到了重复利用,又防止了排放造成的环境污染。
石油科学家提出井下油水分离、同井注采的设想,就是利用井下油水分离设备对地下生产层的采出液进行油水分离,再将含水率很低的采出液举升至地面,同时将分离出的水再次回注到注入层,实现同一井筒内同时采出与注入,实现一井两用。这种创新设计,可实现大部分地下水不采到地面,在井下循环回注再利用,构建了一种新的注采体系,解决了将大量地下水采出、再注入地下的无效循环的世界级油田开发技术难题。