【颗粒攻略】库尔特计数器对油田回注水的质量控制

能源在各国经济发展中发挥着至关重要的作用，石油产量与储量是最重要的资源之一。石油开采通常会产生采出水（油田盐水）这一废水流。随着生产井进入成熟期，采出水量会不断增加，成为油气勘探开发作业中产量最大的流体流。仅在美国，目前就有57.3万口已钻井用于开采原油，其中43.3万口被归为边际井，日均产原油2.2桶。尽管这些边际井的油藏中仍留存着原始油量的40%-70%，但部分井的含水率可高达99:1（即每产出1单位原油伴随99单位水）。此类油井对经济效益变化较为敏感，若开采方因经济原因关停油井，其产能与储量将永远损失。

随着采出油中含水率的升高，在原油产量相同的情况下，总产油量与能源消耗量会同步增加，油水分离后的废水量也会随之增多。采出水的处理与处置往往成为石油生产的瓶颈，对油井经济效益起着重要影响。若含油污水未经妥善处理直接排放，不仅会污染环境，还会浪费宝贵的水资源。因此，必须对其进行适当处理并回收利用，以获取经济与社会效益。

石油开采过程中的采出水包括地层水、盐水、回注水及其他水体。地层水与盐水会随油气一同被开采出来；回注水则是为提高石油采收率而被泵入地层的水，且会受到石油、无机盐及化学物质的污染。

油水分离后的采出水成分复杂，且其组成会因石油开采工艺及地下地层条件的不同而存在差异。采出水中含有残余油、硫酸盐化合物、苯酚、细菌、固体颗粒、杀菌剂，以及石油开采过程中添加的其他化学试剂等。这类废水通常排放量较大，若直接排放，会对环境造成严重影响，因此必须处理至符合法规要求后才可排放。

经妥善处理后的油田勘探采出水，常见的利用途径有三种：

在陆上油田开采中，采出水可用于注水开发或回注处置。注水开发是将采出水回注油藏的含油层或稳压含水层，以将孔隙中的原油驱至生产井；回注处置则是将采出水回注地下地层（如盐穴）中，通过该环境实现长期封存，确保处置过程的环境安全性。在海上油田开采中，除回注外，经处理的采出水在符合严格法规要求的前提下，更常直接排入海洋环境。明确采出水回注方案中的水质要求，至关重要。

在高效的水处理及提高石油采收率的回注作业中，分散烃与悬浮物的浓度及粒径分布是最需重点监测的指标。对于石油公司而言，采出水处理与回注往往是单项运营成本中最高的部分——全球每年的采出水回注量超过1000亿桶，相关成本超过500亿美元。

目前全球范围内的采出水处理工艺基本类似，核心流程均包括除油与过滤。若处理后的水主要用于回注，水质要求需根据地层特性确定：对于渗透性较好的地层，通常仅需在除油后进行粗过滤；对于渗透性较差的地层，则需进行多阶段过滤处理。

回注水有很高的标准。主要控制指标为油的浓度、固体颗粒含量及粒径分布，因为在注水过程中，残留油和颗粒是导致注水井吸水能力下降、堵塞含油层孔隙的两个主要因素。当吸水能力下降时，要回注等量的水就需要更高的压力，这会降低回注效率与原油采收率，并增加能耗。

因此，减少回注水中的固体颗粒含量对于降低成本、提高回注速度和原油采收效率至关重要。回注水精细过滤技术是当前研究与开发的活跃领域。良好的过滤工艺可将固体颗粒浓度降至1 mg/L以下，且颗粒粒径小于1微米。

随着采出水（进而回注水）量的增加，对水质的要求也随之提高。回注水需满足以下基本要求：

1995年，中国石油天然气集团公司制定了《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法SY/T 5329-94》。该标准为回注水设定了11项质量指标，为中国各油田的回注水质量管理提供了依据。

根据该标准，回注水指标需依据含油层性质确定，并将含油层分为高渗透率（>0.6平方微米）、中渗透率（0.1~0.6平方微米）和低渗透率（<0.1平方微米）三类；每类又进一步划分为三个等级。表1列出了回注水九类等级中与颗粒浓度、颗粒中位粒径及含油量相关的主要指标。

随着水处理法规日益严格，以及更先进、高效的水过滤设备投入使用，颗粒浓度与粒径的测量已成为回注水处理过程中最重要的质量监测手段。

库尔特原理（电感应区法）利用颗粒通过小孔时，颗粒的体积和产生的电脉冲之间的关系直接计数和测量颗粒的直径。这种测量不受颗粒的颜色，形状和光学性质影响。甚至可以检测很低浓度的颗粒，因此特别适合检测回注水中的少量颗粒。在全球范围内，回注水的颗粒浓度和粒径监测最常使用的方法就是库尔特原理。

星空电竞官网入口下载公司作为库尔特原理的发明者，在颗粒表征领域已服务逾半个世纪。过去五十余年间，该公司已研发并推出二十余款库尔特计数器产品。其中，Multisizer 4e型库尔特计数器采用数字脉冲处理技术，能更精准地记录和分析每一个电脉冲；同时，用户可通过脉冲分析监测样品的变化，如絮凝、分解、细胞大小改变等。

由于油田地质构造不同，其渗透率存在差异，对回注水水质的要求也各不相同，进而导致回注水中颗粒的控制指标有所区别。目前，已有数百家油田企业及科研机构使用库尔特计数器对回注水进行检测与质量控制，其中多数采用星空电竞官网入口下载公司的Multisizer系列仪器。实际应用中，所使用的小孔管规格涵盖20微米至400微米，但以20微米、50微米和70微米规格为主，对应的可测量颗粒粒径范围分别为0.4~12微米、1~30微米和1.4~42微米。