宋薇　王長(zhǎng)權(quán)　張光明　王子雨

摘要：HH油田屬于典型的低孔特低滲儲(chǔ)層油田。注入水與儲(chǔ)層流體的配伍性對(duì)注水開發(fā)方案設(shè)計(jì)極為重要。通過(guò)開展HH油田注入水與C8、C9儲(chǔ)層地層水的水質(zhì)測(cè)定、結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)和靜、動(dòng)態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)以及注入水與儲(chǔ)層原油的配伍性實(shí)驗(yàn)，明確了HH油田注入水與C8、C9儲(chǔ)層流體配伍性。結(jié)果表明，HH油田注入水與C8、C9地層水不配伍，存在碳酸鈣垢趨勢(shì)，且隨著注入水比例的增加、溫度的升高，碳酸鈣結(jié)垢越嚴(yán)重，注入水與地層水比例為9：1時(shí)結(jié)垢指標(biāo)SI值為2.354，SAI值為2.873，結(jié)垢程度嚴(yán)重；注入水與地層原油之間配伍性良好。該研究結(jié)果對(duì)HH油田注水水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)制定、注水開發(fā)方案制定及水質(zhì)處理等研究提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：HH油田；注入水；配伍性；結(jié)垢預(yù)測(cè)；水質(zhì)分析

中圖分類號(hào)：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0460（2017）01-0074-04

HH油田位于甘肅鄂南鎮(zhèn)涇油氣勘查區(qū)塊內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南部，北西向傾斜，局部發(fā)育小型低幅度鼻狀隆起。HHC8儲(chǔ)層平均孔隙度為11.9%，平均滲透率為0.37×10^-3μm²；c9儲(chǔ)層平均孔隙度為13.1%；平均滲透率為1.3×10^-3μm²，均屬于低孔特低滲儲(chǔ)層。低滲透油田孔喉小，滲透率低，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，目前大部分油田在注水開發(fā)過(guò)程中，存在注水壓力高，吸水指數(shù)低，注水見效慢等問(wèn)題，主要是注入水與儲(chǔ)層流體不配伍產(chǎn)生結(jié)垢而造成儲(chǔ)層堵塞。為合理確定注水水源及水質(zhì)處理措施，通過(guò)從注入水的水質(zhì)特征，結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)，注入水與地層原油的配伍性，注入水與地層水的靜態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，為油田注水開發(fā)和油田污水處理工藝提供科學(xué)依據(jù)，從而提高該油田整體開發(fā)效率，對(duì)該油田開發(fā)具有重要意義。

1 注入水與地層水水質(zhì)分析

按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T5523-2006油氣田水分析方法》，利用原子吸收光譜法和色譜法對(duì)HH油田注入水、C8、C9儲(chǔ)層的地層水水樣進(jìn)行了水質(zhì)分析，結(jié)果見表1。由結(jié)果中可知，該油田注入水礦化度為55120mg，L，水型為CaCl₂；地層水礦化度為65000～67200mg/L，水型為CaCl₂。注入水屬于地層產(chǎn)出的污水，因此各種離子含量所占比重與地層水大致相同，含有大量成垢陽(yáng)離子Ca²⁺、Mg²⁺和成垢陰離子HCO₃^-、SO₄^2-。由于Mg²⁺濃度明顯小于Ca²⁺濃度，且在相同的條件下，碳酸鎂的溶解度大于碳酸鈣。從地層水離子類型分析來(lái)看，該油田成垢類型可能為碳酸鈣，硫酸鈣等。下面分別對(duì)不同配比的注入水和地層水水樣中碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行結(jié)垢預(yù)測(cè)。

2 注入水與地層水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2.1 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法

結(jié)合HH油田注入水和C8、C9儲(chǔ)層地層水的性質(zhì)分析結(jié)果，參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T0600-2009油田水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)》，對(duì)注入水和地層水進(jìn)行結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)條件分別為：模擬地層溫度C8為69℃、C9為63℃，地層壓力C8為19.44MPa、C9為18.27MPa，注入水與地層水混合比例分別為1：9、3：7、1：1、7：3和9：1，碳酸鈣結(jié)垢預(yù)測(cè)趨勢(shì)選擇Davis-Stiff飽和指數(shù)法和Rynar穩(wěn)定指數(shù)法；硫酸鈣結(jié)垢預(yù)測(cè)趨勢(shì)選擇Skillman法和Odd-Tomson法，判別標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.2 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果

碳酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果如表3。從結(jié)果中可以看出，不同條件下，HH注入水與C8、C9儲(chǔ)層地層水混合后均有嚴(yán)重的碳酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)，且隨注入水比例越大，結(jié)垢趨勢(shì)越明顯，當(dāng)注入水與地層水混配比例為9：1時(shí)，SI值為2.354，SAI值為2.873，表現(xiàn)出嚴(yán)重的結(jié)垢程度。因此，在實(shí)際注水過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)注入水進(jìn)行處理，提高水質(zhì)質(zhì)量，或者加入一些阻垢劑，從而減少地層結(jié)垢量，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

硫酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果如表4。從結(jié)果中可以看出，HH油田注入水與C8、C9儲(chǔ)層地層水混配后，硫酸鈣濃度的允許值S比其實(shí)際含量值C大，SI值小于0，表現(xiàn)出無(wú)硫酸鈣垢結(jié)垢趨勢(shì)。

3 注入水與地層原油配伍性評(píng)價(jià)

在注水作業(yè)中，注入水注入地層后可能會(huì)與原油相遇形成有機(jī)垢從而堵塞地層，因此開展注入水與原油的配伍性評(píng)價(jià)非常重要。利用顯微鏡（600倍放大倍數(shù)）觀察法開展了HH油田注入水與c8、C9儲(chǔ)層原油的配伍性實(shí)驗(yàn)，其中C8儲(chǔ)層原油密度0.79g/cm³、粘度3.20mPa·s；C9儲(chǔ)層原油密度0.82g/cm³、粘度3.73mPa·s，均為低含硫、輕質(zhì)的常規(guī)原油。分別開展了過(guò)濾后注入水、未過(guò)濾注入水、蒸餾水及表活劑四種樣品與C8、C9儲(chǔ)層原油的配伍性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1、圖2所示。由圖可知，HH油田注入水與C8、C9儲(chǔ)層原油混合后無(wú)固體物質(zhì)產(chǎn)生，原油液滴周圍也沒有見到牢固的膜，沒有出現(xiàn)形成淤泥的趨勢(shì)，說(shuō)明注入水中沒有酸性物質(zhì)使原油發(fā)生聚沉，同時(shí)也表明原油和注入水混合后沒有乳狀液生成。這說(shuō)明注入水中無(wú)表面活性物質(zhì)，pH值呈中性，注入水與地層原油有較好的配伍性。

4 注入水與地層水配伍性評(píng)價(jià)

4.1 靜態(tài)配伍性評(píng)價(jià)

通過(guò)觀察注入水與地層水按不同比例混合后是否生成沉淀來(lái)判斷兩者是否配伍，從而對(duì)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。將HH注入水與C8、C9地層水按1：9、3：7、5：5、7：3、9：1的比例進(jìn)行混配，在常溫常壓和模擬地層溫度、常壓條件下恒溫放置15d，觀察不同比例混配液是否產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象，將混配水用0.45μm濾膜進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，秤得其混合液中生成的沉淀的質(zhì)量。

不同比例混配液結(jié)垢情況如表5所示?；炫渌Y(jié)垢現(xiàn)象均不明顯，常溫下容器水面有一層少量垢沉淀，地層溫度下容器水面和管壁有少量垢沉淀。從實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果看出，注入水與地層水在混合體積比為9：1時(shí)沉淀量最多。注入水含量越大，沉淀越多，這是由于注入水量越大，其鈣、鎂離子含量與碳酸根含量越接近，這就為產(chǎn)生碳酸鹽沉淀提供物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)分析知，垢樣主要為碳酸鈣垢，常溫下已經(jīng)有垢物生成，在高溫下結(jié)垢趨勢(shì)更明顯。這個(gè)結(jié)果與結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果是相符合的。

4.2 動(dòng)態(tài)配伍性評(píng)價(jià)

通過(guò)注入水與儲(chǔ)層地層水的結(jié)垢預(yù)測(cè)與靜態(tài)配伍實(shí)驗(yàn)可以看到，注入水與地層水混合時(shí)會(huì)有碳酸鈣垢產(chǎn)生。為了全面的了解注入水與地層水結(jié)垢對(duì)儲(chǔ)層傷害程度，利用室內(nèi)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定滲透率的變化值來(lái)反映其傷害程度。

為了避免注入水與儲(chǔ)層巖石可能產(chǎn)生不配伍性干擾，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用與儲(chǔ)層滲透率相同的人造巖心進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)用水來(lái)自油田注入水與地層水。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注入水分為兩種：用45μm的濾膜進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾與未過(guò)濾。實(shí)驗(yàn)條件為常溫25℃。實(shí)驗(yàn)裝置主要包括：平流泵、活塞容器、巖心夾持器等。實(shí)驗(yàn)流程如圖3所示。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：①巖心烘干稱干重；②測(cè)初始?xì)鉁y(cè)滲透率、孔隙度；③巖心高壓飽和精細(xì)過(guò)濾后的地層水，靜置老化24h；④泵設(shè)定某一流速將地層水注入巖心，記錄巖心入口端壓力與出口端流量，直至出口端流量與入口端壓力穩(wěn)定，利用達(dá)西公式計(jì)算此時(shí)的滲透率即為巖心的初始液相滲透率；⑤設(shè)定相同的流速，將注入水注入巖心，記錄不同驅(qū)替倍數(shù)下巖心入口端壓力與出口端流量，直至注入水驅(qū)替至50倍孔隙體積為止，記錄不同驅(qū)替倍數(shù)下巖心的傷害率。

通過(guò)4組巖心的注入水與地層水動(dòng)態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表6和圖4所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，巖心滲透率隨注入水注入的孔隙體積倍數(shù)增加而下降，注入水的注入量越大，對(duì)儲(chǔ)層的傷害就越嚴(yán)重，當(dāng)注入水驅(qū)替至50倍孔隙體積時(shí)，C8巖心傷害率低至31%、高至50%，C9巖心傷害率低至8%、高至59%；巖心滲透率越高，對(duì)儲(chǔ)層的傷害越嚴(yán)重，這是由于滲透率越高，注入水與巖石的接觸面積越大，不配伍程度就越嚴(yán)重；未過(guò)濾注入水的傷害率遠(yuǎn)大于過(guò)濾后的，這是由于未過(guò)濾注入水中含有更多顆粒雜質(zhì)更容易堵塞地層；HH注入水與C8、C9儲(chǔ)層地層水均具有結(jié)垢堵塞地層的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

（1）HH油田注入水和C8、C9地層水礦化度為55000～67500mg/L，水型均為CaCl₂，注入水與地層水混合后產(chǎn)生碳酸鈣和硫酸鈣垢。

（2）C8、C9儲(chǔ)層結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果表明，注入水與地層水不配伍產(chǎn)生的垢主要是碳酸鈣垢，無(wú)硫酸鈣垢，且注入水比例越多，碳酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)越明顯。

（3）原油液滴周圍沒有形成淤泥的趨勢(shì)，注入水與地層原油配伍性良好。

（4）靜態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，注入水與C8、C9地層水不同比例混配的垢物為碳酸鈣垢，注入水含量越大、溫度越高，垢沉淀越多，注入水與地層水混配比為9：1時(shí)產(chǎn)生的沉淀量最多。動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，注入水的注入量越大、巖心滲透率越高，對(duì)儲(chǔ)層的傷害越嚴(yán)重，未過(guò)濾注入水的傷害率遠(yuǎn)大于過(guò)濾后的，注入水與地層水均具有結(jié)垢堵塞地層的現(xiàn)象。

（5）HH油田注入水與C8、C9地層水配伍性較差，在注水作業(yè)時(shí)，應(yīng)加入阻垢劑進(jìn)行防垢處理，以減輕垢物對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害。