王珊 （中海油研究總院，北京100027）

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)行，注水開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為海上油田普遍采用的二次采油方式，水的注入能有效維持和進(jìn)一步補(bǔ)充儲(chǔ)層壓力與地層能量，提高采收率。若注入水水質(zhì)不穩(wěn)定或與儲(chǔ)層不配伍，不但達(dá)不到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的效果，而且可能對(duì)儲(chǔ)層造成傷害［1，2］。下面，筆者通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析了墾利3－2油田地層水及水源水的水質(zhì)成分，對(duì)注入水自身結(jié)垢趨勢(shì)、注入水與儲(chǔ)層之間的配伍性進(jìn)行了研究，為現(xiàn)場(chǎng)注水開(kāi)發(fā)提供技術(shù)依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 墾利3－2油田地層水與水源井水?dāng)?shù)據(jù)

墾利3－2油田明化鎮(zhèn)組水借用渤中34－1－B4井明化鎮(zhèn)組水質(zhì)數(shù)據(jù)，東營(yíng)組水借用渤中34－6－1井東營(yíng)組水質(zhì)數(shù)據(jù)，水源水借用BZ34－1－A34館陶組水質(zhì)數(shù)據(jù)，詳細(xì)見(jiàn)表1。

表1 墾利3－2油田明化鎮(zhèn)組、東營(yíng)組與館陶組水質(zhì)數(shù)據(jù)

1.2 墾利3－2油田注入水方案

采用墾利3－2油田產(chǎn)出水與墾利3－2油田水源井水混合水樣作為墾利3－2油田注入水，其中產(chǎn)出水采用明化鎮(zhèn)組或東營(yíng)組地層水水質(zhì)數(shù)據(jù)，水源井水采用館陶組水質(zhì)數(shù)據(jù)。

1.3 墾利3－2油田注入水結(jié)垢趨勢(shì)分析

對(duì)水樣結(jié)垢趨勢(shì)的預(yù)測(cè)采用Oddo－Tomson飽和指數(shù)法［3，4］。通過(guò)成垢物質(zhì)的飽和指數(shù)Is來(lái)表征是否有垢生成。預(yù)測(cè)模型為：

式中，Ksp為溶度積，是溫度（t）、壓力（p）和離子強(qiáng)度（Si）的函數(shù)；［Me］為陽(yáng)離子活度，如［Mg2＋］、［Ca2＋］等；［An］為陰離子活度，如［CO］、［SO］等。

結(jié)垢趨勢(shì)判斷如下 ：Is＜0，表示不結(jié)垢；Is＝0，表示處于平衡狀態(tài)；Is＞0，表示結(jié)垢。

1.4 墾利3－2油田注入水防垢措施研究

試驗(yàn)方法參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油田用防垢劑性能評(píng)價(jià)方法》［5］。

1.5 墾利3－2油田注入水與儲(chǔ)層巖心的配伍性研究

室內(nèi)利用巖心流動(dòng)試驗(yàn)從動(dòng)態(tài)方面對(duì)墾利3－2油田儲(chǔ)層保護(hù)進(jìn)行研究。具體步驟如下：選取墾利3－2油田儲(chǔ)層巖心，經(jīng)洗油、洗鹽、烘干后用與注入水礦化度相同KCl鹽水抽真空飽和并浸泡老化40h后，測(cè)定巖心在80℃下的初始滲透率K1；在相同流速與溫度下，用注入水驅(qū)替，測(cè)定不同注入量PV數(shù)與巖樣滲透率Kr的關(guān)系；計(jì)算滲透率保留值：

2 墾利3－2油田注入水自身結(jié)垢分析

由水質(zhì)數(shù)據(jù)表可以看出，水中所含的成垢陽(yáng)離子為Ca2＋和Mg2＋，而陰離子為HC、SO，由于MgCO3的溶度積明顯大于CaCO3，另外MgSO4是溶于水的，因此初步分析墾利3－2油田注入水成垢的類型只可能為CaCO3和CaSO4。

2.1 注入水在不同溫度下結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

對(duì)墾利3－2油田注入水在不同溫度下的CaSO4垢和CaCO3垢飽和指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于純注入水，不存在CO2分壓的影響，CaCO3垢飽和指數(shù)按單相系統(tǒng)計(jì)算。CaSO4垢和CaCO3垢飽和指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2～表5。

1）墾利3－2油田明化鎮(zhèn)組產(chǎn)出水與館陶組水源井水。由表2與表3可以看出，在50～120℃溫度范圍內(nèi)墾利3－2明化鎮(zhèn)組產(chǎn)出水與館陶組水源井水2種水相互混合會(huì)產(chǎn)生CaCO3垢，不會(huì)產(chǎn)生CaSO4垢。當(dāng)館陶組產(chǎn)出水與明化鎮(zhèn)組水源井水2種水混合比例為1∶3時(shí)，結(jié)垢趨勢(shì)最大（Is為1.52～3.27）。

表2 館陶組產(chǎn)出水與明化鎮(zhèn)組水源井水混合在不同溫度下的CaSO4垢飽和指數(shù)Is

表3 館陶組產(chǎn)出水與明化鎮(zhèn)組水源井水混合在不同溫度下的CaCO3垢飽和指數(shù)Is

2）墾利3－2油田東營(yíng)組產(chǎn)出水與館陶組水源井水。由表4與表5可以看出，墾利3－2油田東營(yíng)組產(chǎn)出水與館陶組水源井水2種水相互混合在50～120℃溫度范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生CaCO3垢，不會(huì)產(chǎn)生CaSO4垢。館陶組水源井水與東營(yíng)組產(chǎn)出水2種水混合比例為2∶2時(shí)，結(jié)垢趨勢(shì)最大（Is為0.90～2.66）。

表4 館陶組水源井水與東營(yíng)組產(chǎn)出水混合在不同溫度下的CaSO4垢飽和指數(shù)Is

表5 館陶組水源井水與東營(yíng)組產(chǎn)出水混合在不同溫度下的CaCO3垢飽和指數(shù)Is

2.2 注入水在不同溫度下的結(jié)垢程度

由結(jié)垢趨勢(shì)判斷可知，墾利3－2油田注入水在50～120℃溫度范圍內(nèi)均會(huì)形成CaCO3垢。選結(jié)垢趨勢(shì)較大的2種混合水（V館陶組∶V明化鎮(zhèn)組＝1∶3與V館陶組∶V東營(yíng)組＝2∶2），參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油氣田水分析方法》［6］中EDTA絡(luò)合滴定分析法，由成垢前后Ca2＋濃度的變化換算結(jié)垢量，來(lái)表征其結(jié)垢程度，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，墾利3－2油田注入水在50～120℃溫度范圍內(nèi)都會(huì)不同程度結(jié)CaCO3垢，其結(jié)垢程度（CaCO3結(jié)垢量）隨著溫度升高而增大。

表6 混合水樣在不同溫度下CaCO3結(jié)垢量

3 墾利3－2油田注入水防垢措施研究

墾利3－2油田注入水會(huì)形成CaCO3垢，有必要采取適當(dāng)措施控制結(jié)垢。選擇結(jié)垢程度較大的混配水（V館陶組∶V東營(yíng)組＝2∶2）按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油田用防垢劑性能評(píng)價(jià)方法》［5］進(jìn)行防垢劑防垢性能評(píng)價(jià)。

3.1 防垢劑的篩選

對(duì)7種聚合物和有機(jī)膦酸鹽防垢劑在90℃下進(jìn)行篩選（恒溫時(shí)間12h，防垢劑加量為30mg／L），結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，當(dāng)防垢劑加量為30mg／L時(shí)，7種防垢劑中HEDP對(duì)混配水的防垢效果較好，防垢率可達(dá)95%以上。

3.2 防垢劑在不同加量下的防垢效果

考察HEDP防垢劑的加量分別對(duì)混配水防垢效果的影響（溫度90℃，恒溫時(shí)間12h），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，隨著HEDP防垢劑加量的增大，防垢率也隨著增大；當(dāng)HEDP防垢劑加量為20mg／L時(shí)，對(duì)混配水的防垢效果較好；隨后HEDP防垢劑加量再增大，防垢率增大不明顯。因此，HEDP防垢劑推薦加量為20～30mg／L，其防垢率≥90%。

3.3 溫度對(duì)HEDP防垢劑防垢效果影響

考察HEDP在不同溫度下分別對(duì)混配水的防垢效果（HEDP防垢劑加量為20mg／L，恒溫時(shí)間12h），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，HEDP在50～120℃范圍內(nèi)對(duì)館陶組水和混配水的防垢效果均比較好，其防垢率≥90%。

表7 不同防垢劑的防垢率

圖1 不同加量下HEDP的防垢率

圖2 不同溫度下HEDP的防垢率

4 注水過(guò)程儲(chǔ)層保護(hù)研究

選擇結(jié)垢程度較大的混配水（V館陶組∶V東營(yíng)組＝2∶2）作為注入水，測(cè)定不加防垢劑與加入25mg／L HEDP防垢劑的注入水在注入過(guò)程中，不同注入孔隙體積倍數(shù)與巖心滲透率保留值的關(guān)系，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，上述注水方案對(duì)儲(chǔ)層巖心滲透率造成的損害不容忽視，投加防垢劑后巖心滲透率保留值可達(dá)95%以上，可避免因地層流體不配伍而結(jié)垢造成的地層傷害。

圖3 不同注入孔隙體積倍數(shù)與巖心滲透率保留值的關(guān)系

5 結(jié)論

1）墾利3－2油田注入水自身不穩(wěn)定，在地層溫度范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生CaCO3垢，且CaCO3結(jié)垢趨勢(shì)隨溫度的升高而增大。這與注入水靜態(tài)結(jié)垢程度（CaCO3結(jié)垢量）隨溫度的變化規(guī)律一致。

2）針對(duì)墾利3－2油田注入水存在自身結(jié)垢問(wèn)題，優(yōu)選出防垢劑HEDP，其具有良好的防垢效果與抗溫性。當(dāng)加量為25mg／L時(shí)，其防垢率≥90%，可以大大減輕結(jié)垢對(duì)巖心滲透率損害，巖心滲透率保留值≥95%，滿足墾利3－2油田注水開(kāi)發(fā)的要求。

［1］余焱冰，高建崇.SZ36－1油田注入水與儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)研究 ［J］.工業(yè)水處理，2012，32（10）：68～71.

［2］李明忠，秦積舜，鄭連英 .注水水質(zhì)造成油層損害的評(píng)價(jià)技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2002，24（3）：40～42.

［3］尹先清，鄭瓊，李玫，等 .大港南部油田回注污水結(jié)垢性與配伍性研究 ［J］.工業(yè)水處理，2008，28（10）：24～26.

［4］鄭華安，田藝，梁玉凱，等 .潿洲油田群注入水傷害研究 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2014，36（3）：126～130.

［5］SY／T5673－1993.油氣田防垢劑性能評(píng)價(jià)方法 ［S］.

［6］SY／T5523－2006.油氣田水分析方法 ［S］.