楊海博

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015)

應(yīng)用濁度法評價氣田水回注儲層適應(yīng)性實驗

楊海博

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015)

摘要：油氣田污水長期回注對油層傷害很大，但因含聚污水中聚合物、固體懸浮物、原油在含聚污水中的相對含量較少，常規(guī)的實驗方法難以進行定量分析，因此引入濁度分析的方法。介紹了濁度法評價機理，以川中某氣田為例，用濁度法分析了回注污水與地層水的配伍性，實驗結(jié)果表明，濁度法為各種配方實驗的配伍性分析提供了一個簡便、準確、快捷的方法。

關(guān)鍵詞：濁度儀；濁度；注水開發(fā)；配伍性實驗

目前，在油田注水開發(fā)過程中，測量懸浮液中微量固體顆粒濃度的方法除重量法外，還有原子吸收法、濁度法等[1-3]。污水中懸浮固體顆粒濃度的測定一般采用重量法，但該方法的缺點是不能對懸浮液顆粒濃度進行快速、連續(xù)測量，而且要求懸浮顆粒粒徑不能小于0.45μm。尤其是在評價回注水與地層水的配伍性時，由于沉淀物的粒徑小于0.45μm，不能正確測定結(jié)垢含量。原子吸收法可用于測量懸浮液中微量、甚至痕量元素的含量，但是又不夠經(jīng)濟。而濁度法可以綜合兩者的優(yōu)點又規(guī)避其缺點，可以有效地評價配伍性的好壞。

氣田水回注在川中油氣礦應(yīng)用越來越普遍，但是必須要求水質(zhì)穩(wěn)定，與地層水配伍不發(fā)生沉淀[4],否則對油氣層傷害很大，因此評價氣田水與地層水之間的配伍性是非常必要的。但常規(guī)方法評價含聚污水回注對巖心傷害存在以下幾個問題[5-9]：一是評價時間長，過程繁瑣；二是實驗結(jié)果不準確，不能定量評價，不夠直觀。因此，本文提出一種快速、準確評價污水傷害的新方法——濁度法。

1濁度儀的評價原理

濁度表現(xiàn)液體的混濁程度，它是水體透明程度的量度，可能是由微小顆粒，如淤泥、黏土、微生物及有機物等引起[10]。一個標準濁度單位簡稱為1度，單位NTU，是指1L水中含有1mgSiO2對光線透過時發(fā)生的阻礙程度，它不僅與水中懸浮物質(zhì)及含量有關(guān)，還與懸浮物的形狀、大小和折射系數(shù)等有關(guān)。其計算公式為：

(1)

式中：T——光學(xué)濁度，NTU；b——光徑；K——消光系數(shù)；L——光透過懸浮液厚度；C——懸浮液質(zhì)量濃度，mg/L；D——顆粒直徑，μm。

不難發(fā)現(xiàn)，當光徑b、消光系數(shù)K、光透過懸浮液厚度L為一定值時，某一顆粒粒徑下測得的懸浮物濁度與懸浮液濃度成正比關(guān)系。

值得注意的是，在使用濁度儀進行測量時要進行校準，做好零濁度水的標定。

2實驗條件與方法

2.1實驗儀器

2100P型濁度儀采用微處理控制操作和HACH的專利Ratio光學(xué)設(shè)計，直接以NTU單位讀數(shù)，具有很高的精確度、靈敏度和可靠性，便于隨身攜帶、野外測試。

量程：0～9.99，0～99.9，0～1000NTU；精度：讀數(shù)的±2%；分辨率在最低量程為0.01NTU；樣品要求每次15mL。

2.2實驗水樣

須家河組(T3x)、嘉二(T1j2)、長興組(P2ch)氣田產(chǎn)出水和珍珠沖段(J1z)地層水組成成分見表1。T3x、T1j2、P2ch為回注污水，J1z為回注層地下水，水型均為CaCl2型，其中J1z地層水Ba2+含量1 649mg/L，氣田水Ba2+含量為0。

表1　實驗水樣組成成分

2.3實驗步驟

(1) 為排除水樣雜質(zhì)等的干擾，首先應(yīng)將回注污水和地層水進行精細過濾；

(2) 將回注污水(T3x、T1j2、P2ch)與地層水(J1z)按照實驗設(shè)計比例充分混合，密封于試管中；

(3) 為使其充分反應(yīng)，將試管置于高溫高壓反應(yīng)釜，在儲層溫度、壓力條件下靜置2小時以上；

(4) 然后將試管拿出通過觀察實驗現(xiàn)象和測定濁度值的方法，評價回注污水與地層水之間的配伍性。

(5) 用濁度計進行濁度的測量，取2次平行樣的算術(shù)平均值作為其濁度值T。

3配伍性實驗結(jié)果

結(jié)垢是在外來流體與儲層流體不配伍時，或地層水中原有平衡遭到破壞時，流體間相互作用產(chǎn)生無機物沉淀或有機物沉淀，常見的無機沉淀如碳酸鈣、碳酸鍶、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鍶。這些沉淀吸附在巖石表面成垢、縮小孔道、或隨液體運移堵塞流動通道，使儲層造成嚴重的損害。結(jié)垢預(yù)測參照中國石油天然氣總公司頒布的《油田水結(jié)垢趨勢預(yù)測》(SY/T0600-1997)進行。

通過觀察實驗現(xiàn)象、預(yù)測結(jié)垢趨勢等手段，應(yīng)用濁度儀對混合水樣的濁度進行了測試，定量評價了水質(zhì)配伍性。實驗結(jié)果見表2，可以看出：

(1)J1z、T3x、T1j2、P2ch單一產(chǎn)出污水不同程度出現(xiàn)了一定量的微量沉淀，但是含量很低，水質(zhì)比較清澈、穩(wěn)定。

(2) 對三種氣田水進行了等比例混合正交試驗，表明：T1j2+P2ch配伍性最好，水質(zhì)清澈，T3x+P2ch配伍性一般，T3x+T1j2、T3x+T1j2+P2ch配伍性較差。

(3) 固定地層水(J1z)一半比例不變，改變氣田水進行等比例混合正交試驗，表明：T3x、T1j2+P2ch與地層水配伍性最好，其他組合均呈現(xiàn)不配伍，有大量沉淀產(chǎn)生。

表2　配伍性評價實驗結(jié)果

實驗過程中發(fā)現(xiàn)，地層水J1z與T1j2、P2ch、T3x+T1j2、T3x+P2ch、T3x+T1j2+P2ch等比例混合后，可觀察到水質(zhì)明顯渾濁，有沉淀產(chǎn)生附于試管壁上，說明上述水質(zhì)與回注層地層水不配伍。實驗結(jié)束后，往沉淀液體中加入鹽酸，發(fā)現(xiàn)沉淀大部分消失，表明主要成分為鈣質(zhì)組分，與熱力學(xué)結(jié)垢預(yù)測結(jié)果相吻合。

回注層位珍珠沖段J1z地層水與其他層位氣藏產(chǎn)出污水混合后的濁度值變化對比可判斷配伍性的好與差。

圖1為氣田水正交試驗濁度值柱狀圖，可以得到，單層產(chǎn)出水在回注層溫度壓力下，平均濁度值為4.72NTU，水質(zhì)穩(wěn)定；將三種氣田水(T3x、T1j2、P2ch)等比例正交混合，T1j2+P2ch濁度值僅為3.44NTU，水質(zhì)明顯好于其他三種情況,說明T1j2與P2ch配伍性最好。

圖2為地層水與氣田水配伍性實驗濁度值柱狀圖，固定回注層地層水J1z一半比例不變，改變其他三種異層產(chǎn)出污水(T3x、T1j2、P2ch)進行正交試驗，J1z與T3x、T1j2+P2ch等比例混合配伍性最好，濁度值小于10NTU，與其它層位產(chǎn)出水混合后濁度普遍偏高，其他組合情況濁度值大于382NTU，不配伍。

圖1　氣田水正交試驗濁度值柱狀圖

圖2　地層水與氣田水配伍性實驗濁度值柱狀圖

從測定的濁度值大小來看，T3x不能與T1j2、P2ch混合回注，珍珠沖段作為回注層，回注T3x、T1j2+P2ch的能力強于回注其他氣藏產(chǎn)出水，而且配伍性好，與其他產(chǎn)出水不配伍。

4結(jié)論

(1)應(yīng)用濁度法來評價水質(zhì)配伍性是一種新的實驗方法，該方法具有更為準確、更為快捷的優(yōu)點，頗具推廣價值。

(2)對珍珠沖段回注層而言，回注T3x、T1j2+P2ch的能力強于回注其他氣藏產(chǎn)出水，配伍性表現(xiàn)好，目前在礦場實踐亦得到驗證。

參考文獻

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編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)02-0116-03

收稿日期：2015-10-29

作者簡介：楊海博，碩士，工程師，1984年生，2010年畢業(yè)于西南石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)實驗方面研究工作。

基金項目：國家科技重大專項“勝利油田特高含水期提高采收率技術(shù)”(2011ZX05011-003)。

中圖分類號：TE341

文獻標識碼：A