陳華興，龐 銘，王宇飛，方 濤，白健華，劉觀軍

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300451；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

SZ36-1 油田二次調(diào)整項目是前期研究項目，涉及SZ36-1 油田I 期、II 期、邊部、旅大5-2 等區(qū)塊，隨著采油的不斷進(jìn)行，針對不同的采油區(qū)塊對注水水質(zhì)指標(biāo)具有不同的要求，單一的水質(zhì)對不同采油區(qū)塊油藏造成的傷害液有所不同，影響了油田的高效開發(fā)。目前SZ36-1 油田現(xiàn)場存在多平臺物流集中處理以及處理后注入水多平臺分注，物流關(guān)系復(fù)雜；水驅(qū)開發(fā)和化學(xué)驅(qū)開發(fā)共存的情況，注入水性質(zhì)較為復(fù)雜；長期水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)開發(fā)，儲層物性相比原始條件下發(fā)生了較大變化；邊部稠油區(qū)塊儲層物性差于主體區(qū)，對注水水質(zhì)的要求有所不同，針對以上問題，需要重新研究SZ36-1油田的注水指標(biāo)，從而為二次調(diào)整注水流程的改造提供參數(shù)依據(jù)。

1 實驗

1.1 藥劑

超細(xì)碳酸鈣（3～6 μm），工業(yè)品，連云港冠蘇實業(yè)有限公司；辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10），工業(yè)品，山東淄博海杰化工有限公司；貝雷巖心；天然巖心。

1.2 實驗方法

1.2.1 SZ36-1 油田水質(zhì)離子分析 離子分析（見表1）。

表1 SZ36-1 油田水質(zhì)離子分析

1.2.2 配伍性評價 實驗評價方法：將SZ36-1 油田注入水與不同化學(xué)驅(qū)產(chǎn)出地層水按照不同比例進(jìn)行混合，然后在65 ℃條件下恒溫加熱8 h，參照SY/T5329-2012 中濾膜法測定懸浮物含量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，測定不同比例混合水樣反應(yīng)后的懸浮垢、沉降垢和總垢質(zhì)量。

1.2.3 巖心傷害實驗

（1）配制地層模擬水及不同指標(biāo)的污水；

（2）巖心抽空飽和地層水20 h 以上，裝入巖心夾持器；

（3）在恒定流速下注入SZ36-1 油田地層水模擬水，記錄注入模擬水的體積與注入壓力數(shù)據(jù)；當(dāng)模擬水注入壓力相對平衡時，測得巖心的滲透率ki作為巖心的初始滲透率；

（4）轉(zhuǎn)注不同水質(zhì)指標(biāo)的污水，記錄注入污水的體積與注入壓力的數(shù)據(jù)，當(dāng)注入壓力再次相對平穩(wěn)時，測得巖心的滲透率kr 作為工作液驅(qū)替的滲透率。

污水對巖心滲透率傷害程度的評價方法（見圖1）：用實驗過程中測得的兩個水相滲透率計算污水注入后模擬的滲透率損害率，公式如下：

圖1 巖心傷害物理模擬實驗流程

C=（1-kr/ki）*100%

式中：ki-地層水驅(qū)測巖心初始滲透率；kr-污水驅(qū)測得巖心的滲透率；C-污水對巖心滲透率的損害率。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 注入水與地層水的配伍性

油田注水結(jié)垢是造成儲層損害的一種重要因素[1-3]，可以通過分析注入水與地層水的結(jié)垢量法[4-7]，來確定兩種水混合后的配伍性。注入水分別與聚合物驅(qū)采出水、微凝膠驅(qū)采出水、活性聚合物驅(qū)采出地層水垢含量隨混合水比例的變化趨勢（見圖2～圖4），由圖2可知，CEPK 注水與J18 井地層水在1:3 比例混合時，總垢實測含量均高于計算值，結(jié)垢總量80.35 mg/L，相比計算值增加7.35 mg/L，配伍程度為輕度不配伍，在其他比例混合后各垢量實測值低于計算值，配伍程度為好。

圖2 J18 井地層水與CEPK 注入水混合后垢含量變化趨勢

圖3 D4 井地層水與CEP 注入水混合后垢含量變化趨勢

圖4 G52 井地層水與CEPO 注入水混合后垢含量變化趨勢

D 平臺目前在注為凝膠體系，注水來源主要是CEP 中心水處理平臺，CEP 注入水與D 平臺含微凝膠地層水按照設(shè)計任一比例混合恒溫8 h，混合水產(chǎn)生的懸浮垢的量、沉降垢量以及總垢量都比計算值小，并且總垢增加值均為負(fù)值，說明沒有新的垢樣產(chǎn)生，由此表明，CEP 中心處理平臺的注入水與微凝膠驅(qū)采出的地層水配伍性程度為好。

G52 井地層水為活性聚合物驅(qū)采出水，與CEPO中心處理平臺的注入水按照不同比例混合均勻，混合水產(chǎn)生的三種垢量均高于理論計算值。從總垢含量中懸浮垢和沉降垢量所占比例還可以看出，沉降垢占總垢量的絕大部分，懸浮垢占比相對較少。并且隨著注入水比例的增加，總垢量逐漸增加，當(dāng)CEPO 注入水與G52 井產(chǎn)出地層水以3:1 比例混合時，總垢量大于其他比例混合的總垢量，最大值為65 mg/L。CEPO 注入水與G52 井產(chǎn)出地層水的比例為3:1、1:1、1:3 時，實測總垢量相比計算值的增加量在18.125～41.875 mg/L，因此CEPO 注入水與活性聚合物驅(qū)產(chǎn)出地層水不配伍程度為輕度不配伍。

由注入水與不同化學(xué)驅(qū)收益井采出水的配伍性評價可以發(fā)現(xiàn)，在加入防垢劑情況下，注入水與地層水的配伍性程度為好或者輕度不配伍。

2.2 懸浮物濃度及懸浮粒徑中值巖心傷害實驗

用模擬SZ36-1 油田2 500×10-3μm2滲透率儲層的貝雷巖心開展單因素驅(qū)替實驗。由表2 可知，當(dāng)污水中懸浮物粒徑中值為d=3 μm，隨著懸浮物濃度的增加，驅(qū)替壓力相對平穩(wěn)后，巖心滲透率的損害率由6.3%上升到13.3%，損害率弱；當(dāng)污水中懸浮物粒徑中值為d=4 μm 時，懸浮物濃度的增加，注入水驅(qū)替壓力平穩(wěn)后，巖心滲透率的損害率從20%上升到27.3%，滲透率損害率基本在中等偏弱的范疇；當(dāng)懸浮物的粒徑中值為d=5 μm，將懸浮物濃度從15 mg/L 增加到20 mg/L，注入水驅(qū)替壓力平穩(wěn)后，巖心的滲透率損害率從25%上升到32.5%，滲透率損害率基本在中等偏弱的范疇。

保持懸浮物的濃度不變，以濃度為20 mg/L 為例，隨著懸浮物粒徑中值從3 μm 增大到5 μm，注入水驅(qū)替壓力平穩(wěn)后，巖心的滲透率損害率從13.3%增加到32.5%，損害率增加了大約2.5 倍。由此表明隨著懸浮物粒徑中值的增加，巖心滲透率損害率迅速上升（見表2，圖5）。

圖5 不同懸浮物濃度及粒徑中值對巖心（K=2 500×10-3μm2）滲透率損害評價

表2 懸浮物粒徑及濃度巖心傷害研究

因此，對于模擬東營組的（K=2 500×10-3μm2）貝雷巖心，僅對懸浮物而言，以傷害率小于30%，d≤4 μm，SS≤20 mg/L 或者d≤5 μm，SS≤15 mg/L。

2.3 含油率巖心傷害實驗

乳化油滴主要通過吸附和賈敏效應(yīng)的形式對地層造成損害[8-11]。例如乳化液在多孔介質(zhì)中流動過程中會產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，從而造成油層堵塞，并且產(chǎn)生的賈敏效應(yīng)具有一定的加合性，因此大量的液珠在地層流動時會產(chǎn)生更大的堵塞作用。

配制不同濃度的含油污水，通過貝雷巖心來模擬不同含油率的污水對油田儲層的傷害情況（見表3）。含油污水的配制是實驗的重點和難點，也是決定驅(qū)替實驗成敗的關(guān)鍵因素。為保證乳化油穩(wěn)定的分散在污水中，配制含油污水時需加入一定量的乳化劑，并且在驅(qū)替實驗過程中使用磁力懸浮攪拌器，保持油滴均勻的分散狀態(tài)。

由表3 可知，對模擬SZ36-1 油田儲層的貝雷巖心實驗，當(dāng)污水中含油率由20 mg/L 上升到40 mg/L，注入水驅(qū)替壓力平穩(wěn)后，巖心的滲透率損害率從17.8%上升至65%，巖心損害程度為弱～中等偏弱。總體而言，隨著含油率的增加，滲透率損害率呈明顯增大趨勢。如果僅考慮含油率的傷害，且以巖心的滲透率損害率30%為限，對于模擬SZ36-1 油田儲層（K=2 500×10-3μm2）的貝雷巖心，可接受的最大含油率為30 mg/L。

表3 不同含油率對模擬巖心損害評價

2.4 綜合指標(biāo)巖心的傷害性研究

對模擬東營組儲層（K=2 500×10-3μm2）貝雷巖心綜合指標(biāo)篩選。由表4 懸浮顆粒粒徑中值d=4 μm 和含油率Ow=30 mg/L 不變，懸浮物濃度從SS=15 mg/L 增加至20 mg/L，巖心傷害率從24.7%增加到32.1%；懸浮物濃度每增加1 mg/L 造成的滲透率損害率達(dá)1.5%。

當(dāng)懸浮物濃度SS=15 mg/L 和含油率Ow=30 mg/L保持不變，懸浮物粒徑中值由d=4 μm 增加到d=5 μm，對巖心的傷害率由24.7%增加到30.6%，粒徑中值每增加1 μm 造成的滲透率損害率達(dá)到5.9%，大于懸浮物濃度增加造成的滲透率損害幅度。

當(dāng)懸浮物粒徑中值d=4 μm 和濃度SS=15 mg/L 不變或者中值d=4 μm 和濃度SS=20 mg/L 不變，含油率由Ow=30 mg/L 增加到Ow=40 mg/L 或由Ow=25 mg/L增加到Ow=30 mg/L，巖心的傷害率由24.7%增加到53%或者由26.7%增加到32.1%，含油濃度每增加1 mg/L 造成的滲透率損害率達(dá)1.1%～2.8%。低于懸浮物粒徑中值引起的滲透率損害幅度，與懸浮物濃度造成滲透率損害程度相當(dāng)（見表4，圖6）。

圖6 綜合水質(zhì)指標(biāo)對模擬儲層（K=2 500×10-3μm2）物性的貝雷巖心滲透率損害

表4 貝雷巖心綜合指標(biāo)傷害

綜合看，隨著水質(zhì)各項指標(biāo)的增大，注入水對模擬東營組儲層物性的貝雷巖心（K=2 500×10-3μm2）的滲透率損害逐漸加大。以損害程度低于30%為限，東營組儲層能接受的水質(zhì)指標(biāo)上限為：d≤4μm，SS≤15 mg/L，Ow ≤30 mg/L、d=4 μm，SS=20 mg/L，Ow=25 mg/L 或d≤5 μm，SS≤15 mg/L，Ow≤25 mg/L，其滲透率損害為24.7%、26.7%和26.1%。

2.5 綜合指標(biāo)天然巖心的驗證

根據(jù)貝雷巖心的綜合水質(zhì)指標(biāo)的篩選，以30%的巖心滲透率為標(biāo)準(zhǔn)篩選出適合SZ36-1 油田K=2 500×10-3μm2儲層的注入水水質(zhì)指標(biāo)，由于目前現(xiàn)場水質(zhì)的處理情況，含油處理難度較大，因此對篩選出的含油指標(biāo)較大的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行驗證（見表5）。

表5 天然巖心綜合指標(biāo)傷害

對于2 500×10-3μm2儲層d=4 μm，SS=15 mg/L，Ow=30 mg/L 進(jìn)行天然巖心驗證，驗證結(jié)果傷害率分別為18.5%（5-021F）和19.1%（1-009C），平均傷害率為18.8%，小于20%，輕度傷害。因此根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)一步放大含油率的指標(biāo)進(jìn)行驗證，對指標(biāo)d=4 μm，SS=15 mg/L，Ow=40 mg/L 進(jìn)行了天然巖心驗證，結(jié)果巖心傷害率為22.7%和31.8%，平均傷害率為27.5%，小于30%，因此注入水的指標(biāo)可以放大到d=4 μm，SS=15 mg/L，Ow=40 mg/L。

3 結(jié)論

（1）通過SZ36-1 油田注入水與不同化學(xué)驅(qū)采出地層水的配伍性研究發(fā)現(xiàn)，在加入防垢研究的情況下，注入水與APP4 聚合物驅(qū)、活性聚合物驅(qū)采出地層產(chǎn)出水配伍程度為輕度不配伍，與微凝膠驅(qū)地層采出水的配伍程度為好，由此表明SZ36-1 油田注入水與地層水的配伍性較好。

（2）通過懸浮物的粒徑中值、懸浮物濃度及不同含油率對貝雷巖心傷害性單因素實驗的篩選及對綜合污水水質(zhì)指標(biāo)的優(yōu)化，確定了SZ36-1 油田2 500×10-3μm2儲層可接受的指標(biāo)，用天然巖心傷害實驗對篩選的指標(biāo)進(jìn)行了驗證，研究結(jié)果表明，以30%的巖心滲透率損害率為界，SZ36-1 油田2 500×10-3μm2儲層可以接受的注入水水質(zhì)指標(biāo)為d≤4 μm，SS≤15 mg/L，Ow≤40 mg/L。