南 源 馬雙政 陳小娟 曾金輝 張耀元 黃 云 李志蘭 鄭 磊 郝燕婷 趙新宇

（1、長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢430100 2、中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江524057 3、內(nèi)蒙古民族大學(xué)，國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，內(nèi)蒙古 通遼028000）

注水能夠保持地層能量以及提高采收率，如果注入水水質(zhì)的優(yōu)劣可能會(huì)影響油田的正常開采，較差的水質(zhì)可能會(huì)造成地層損傷，致使油水井頻繁作業(yè)[1-2]。大量實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)實(shí)踐證明：除泥漿等各種入井工作液對(duì)地層造成的傷害外，注入水水質(zhì)也會(huì)造成地層較大的傷害[3-6]。油田J 層的孔隙度在16%-23%之間，滲透率處于165mD-857mD 之間，儲(chǔ)集巖性主要以中- 細(xì)為主，巖石組成主要為長(zhǎng)石石英砂巖和巖屑石英砂巖，平均含量約為72.7%，粘土礦物平均含量為27.3%，粘土含量較高。本文通過實(shí)驗(yàn)開展了儲(chǔ)層巖性和物性分析、巖心敏感性評(píng)價(jià)、不同水質(zhì)的注入水對(duì)儲(chǔ)層巖心的傷害評(píng)價(jià)、注入水強(qiáng)度對(duì)吸水層的傷害評(píng)價(jià)等試驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法

1.1 主要儀器設(shè)備

IC-1000 離子色譜儀，美國(guó)熱電公司；DR5000分光光度計(jì), 美國(guó)哈希公司；888 型全自動(dòng)電位滴定，瑞士萬通公司；流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，海安石油科研儀器有限公司；動(dòng)態(tài)結(jié)垢污染儀，湖北創(chuàng)聯(lián)石油科技有限公司；ICAP7400 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀,美國(guó)熱電公司。

1.2 試驗(yàn)方法

本文注入水與地層水分析的實(shí)驗(yàn)方法參照標(biāo)準(zhǔn)：SY/T 5523-2016《油氣田水分析方法》;SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法對(duì)注入水水質(zhì)指標(biāo)》

2 注入水水源選擇

2.1 注入水與地層水化學(xué)成分分析

從M 油田J 層地層水與水源井水A、水源井水B、海水水質(zhì)分析結(jié)果（表1）可以看出：水源井B 鋇離子、鍶離子、重碳酸鹽、硫酸根等小于水源井A，其他水質(zhì)分析結(jié)果較相近，總體而言，水源井B作為注入水導(dǎo)致的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)較水源井A低。

2.2 注入水水質(zhì)分析

由表2 注水水質(zhì)分析可知：a.懸浮固體含量以及懸浮顆粒粒徑中值：水源井水B＜水源井A，從處理水難易程度考慮，水源井水B更適合于用作注入水源；b.三種注入水主要存在的細(xì)菌為腐生菌，最高濃度達(dá)到2500 個(gè)/mL，在水處理時(shí)需要進(jìn)行殺菌處理；c.從N80 掛片平均腐蝕速率可看出，25℃和60℃下平均腐蝕速率順序：水源井B＜水源井A＜海水，60℃時(shí)，水源井A 和海水的平均腐蝕速率超過了標(biāo)準(zhǔn)的要求值，所以，水源井B 能滿足注入水要求，其他的注入水需要進(jìn)行緩蝕處理。

表1 地層水與注入水水質(zhì)分析表

表2 注入水水質(zhì)分析

表3 不同結(jié)垢預(yù)測(cè)方法結(jié)果對(duì)比表

2.3 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析

結(jié)合注入水分析數(shù)據(jù), 運(yùn)用Oddo-Tomson 飽和指數(shù)法和Scalechem 軟件對(duì)三種可供選擇注入水在不同溫度和壓力條件下結(jié)垢趨勢(shì)，進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算并對(duì)結(jié)垢情況判斷，結(jié)果見下表可知，ScaleChem軟件預(yù)測(cè)方法與Oddo-Tomson 公式計(jì)算出的結(jié)垢趨勢(shì)相一致。通過分析對(duì)比可知，優(yōu)先選擇的順序?yàn)椋核淳瓸＞水源井A＞海水，因此，水源井B更適合作為J 層注入水（表3）。

3 注水對(duì)儲(chǔ)層傷害實(shí)驗(yàn)研究

3.1 注水速度對(duì)儲(chǔ)層巖心傷害實(shí)驗(yàn)

本文選擇1 號(hào)巖心（氣測(cè)滲透率較?。?、2 號(hào)巖心（氣測(cè)滲透率較大）開展速敏實(shí)驗(yàn)，注入流體為水源井B經(jīng)濾紙過濾后的地層水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示：1 號(hào)巖心與2 號(hào)巖心均表現(xiàn)為弱速敏性傷害程度，1 號(hào)巖心滲透率損害率28.53%（＞20%），因此，臨界流速為3mL/min（圖1-2）。

3.2 注水強(qiáng)度對(duì)儲(chǔ)層巖心傷害實(shí)驗(yàn)

5 號(hào)巖心用輕油老化后，直接用3mL/min流量建立殘余油飽和度為38.88%，此時(shí)開始逐漸增大流量至9mL/min，得出每次流量穩(wěn)定條件下注入壓力、注入時(shí)間、注入體積等參數(shù)的變化曲線[7-9]，從測(cè)試結(jié)果可以看出，在注入流量為5mL/min 即注入滲流速度為70m/d 時(shí)，5 號(hào)巖心滲透率損害率急劇地升高，后期表現(xiàn)出了很強(qiáng)速度敏感性。因此，5 號(hào)巖心對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層的注入滲流速度在70m/d 為宜，進(jìn)一步提高地層注入能力，注入滲流速度不應(yīng)超過80m/d，確保地層滲透率損害率＜20%（圖3-4）。

3.3 注水量對(duì)儲(chǔ)層巖心傷害實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證注水量對(duì)吸水層損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，分別選取6號(hào)巖心注入流量為5mL/min，7 號(hào)巖心注入流量為4mL/min 開展驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，巖心滲透率和注入壓力隨著注入體積的變化曲線。從下圖可知：6 號(hào)巖心在5mL/min 注入速率下，7 號(hào)巖心在4mL/min 的注入速率下，隨著注入量的變化，兩塊巖心的滲透率和注入壓力一直保持恒定值，說明注入量增加以后未對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生新的損害，確定的注入流量合理。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的井下獲得的M油田J 層的地層數(shù)據(jù)以及注入滲流速度60-70m/d，建議每米注入量為46.06-53.74 m3/d。因此，M油田J 層建議注入量為134-156m3/d，臨界注入量為178m3/d（圖5-6）。

4 結(jié)論

針對(duì)南海M油田J 層注水的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：

4.1 通過對(duì)注入水水質(zhì)分析、存在細(xì)菌濃度、地層條件下平均腐蝕速率以及結(jié)垢預(yù)測(cè)分析數(shù)據(jù)，選擇作為注入水的優(yōu)先順序：水源井B＞水源井A ＞海水，綜合，水源井B適合作為M油田J 層注入水。

4.2 通過注水速度、注水強(qiáng)度、注水量與儲(chǔ)層巖心的配伍性實(shí)驗(yàn)，確定了該巖心具有弱速敏，巖心臨界注入流量為5mL/min，注入水的滲流速度不超過80m/d，因此，建議M油田J 層實(shí)際地層的注入量134-156m3/d，臨界注入量為178m3/d。

圖1 1 號(hào)巖心巖石速敏性實(shí)驗(yàn)滲透率比值曲線

圖2 2 號(hào)巖心巖石速敏性實(shí)驗(yàn)滲透率比值曲線

圖3 注入水不同流量下滲透率變化趨勢(shì)

圖4 注入水不同滲流速度下滲透率損害率變化趨勢(shì)

圖5 巖心(6 號(hào))注入流量下注入壓力與滲透率變化圖

圖6 巖心(7 號(hào))注入流量下注入壓力與滲透率變化圖