懸浮固體顆粒對(duì)低滲油藏滲流物性影響的實(shí)驗(yàn)研究

肖 莉

中國(guó)石化股份勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257000

懸浮固體通常是指在水中不溶解而又存在于水中不能通過(guò)過(guò)濾器的物質(zhì)[1]，包括粘土顆粒、無(wú)機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀、有機(jī)垢、腐蝕產(chǎn)物等。水源水中懸浮固體顆粒的含量及顆粒大小是造成低滲儲(chǔ)層傷害的直接因素，也是影響注入水水質(zhì)及注水開(kāi)發(fā)效果的重要指標(biāo)。本文研究了注水水質(zhì)中懸浮固體含量及顆粒大小對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流物性的影響。

1 水源水的懸浮固體指標(biāo)

水源水經(jīng)室內(nèi)處理，得到5種不同級(jí)別水源水，其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。從表1可以看到，隨過(guò)濾級(jí)別的增加，水源水中懸浮固體含量、粒徑中值逐及顆粒濃度逐漸降低，四級(jí)過(guò)濾水源水達(dá)到了A1級(jí)別。

表1 不同處理程度的水源水水質(zhì)指標(biāo)

2 懸浮固體顆粒對(duì)儲(chǔ)層滲透滲流物性的影響

油田注水過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)以考慮儲(chǔ)層孔隙喉道的要求為主，因此，設(shè)計(jì)了系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)以研究不同懸浮物固體顆粒含量及粒徑大小對(duì)巖心的傷害程度。因四級(jí)過(guò)濾水源水達(dá)到了A1級(jí)別，長(zhǎng)期注入對(duì)巖心基本無(wú)傷害，故將其做為初始實(shí)驗(yàn)流體。

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）用四級(jí)過(guò)濾水源水正向驅(qū)替10PV左右，測(cè)巖心初始滲透率K0；

2）在不斷攪拌的狀態(tài)下，用不同過(guò)濾等級(jí)的水源水驅(qū)替巖心，并測(cè)定巖心滲透率值，收集出口液，測(cè)水質(zhì)粒度；

3）用四級(jí)過(guò)濾水源水正向驅(qū)替10PV左右，測(cè)不同等級(jí)注入水驅(qū)替后的巖心滲透率K1；

4）計(jì)算不同驅(qū)替條件下的巖心滲透率損害率

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 不同級(jí)別的水源水對(duì)儲(chǔ)層滲流能力的影響

不同級(jí)別水源水對(duì)儲(chǔ)層滲透率的損害率見(jiàn)圖1，柱狀對(duì)比圖可以清楚看出，未經(jīng)任何處理的水源水對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害為強(qiáng)傷害，如果將未處理的水源水直接注入儲(chǔ)層，儲(chǔ)層有效滲透率僅保留16.4%，有效滲流能力大大降低。C3、 B2、A3級(jí)水源水對(duì)儲(chǔ)層的傷害為中等偏弱。四級(jí)過(guò)濾的水源水由于水質(zhì)中無(wú)懸浮固體顆粒，其對(duì)應(yīng)的滲透率損害可認(rèn)為是水敏性和部分地層微粒運(yùn)移所導(dǎo)致的，其它級(jí)別水源水引起的傷害是不同濃度和粒級(jí)的顆粒所造成的。

將表1與圖1數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，可以看出：隨懸浮固體含量的增大、粒徑中值的增大，注入水對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害程度也越來(lái)越大。

圖1 不同處理程度水源水影響儲(chǔ)層滲透率實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖

從不同水源水粒度測(cè)試結(jié)果可以看出（見(jiàn)表1、表2），未經(jīng)處理的水源水中含有大量懸浮固體顆粒，且含有一定含量的大顆粒，經(jīng)過(guò)巖心過(guò)濾后，水源水中懸浮固體顆粒明顯減少，注入10倍孔隙體積的水源水和注入50倍孔隙體積的水源水顆粒數(shù)明顯少于未經(jīng)巖心過(guò)濾的水源水中的顆粒，這充分說(shuō)明大部分顆粒被巖心過(guò)濾堵塞在巖心的不同部位。

表2 不同注入倍數(shù)水源水粒度指標(biāo)

眾所周知的“1/3～1/7”定律[2]認(rèn)為：當(dāng)固相顆粒粒徑〉1/3喉道直徑時(shí)，顆粒只會(huì)形成外濾餅堵塞儲(chǔ)層，不會(huì)進(jìn)入油層；如果顆粒粒徑〈1/7孔喉直徑時(shí)，不會(huì)堵塞孔喉；而位于“1/3～1/7”之間的顆粒將會(huì)嚴(yán)重傷害儲(chǔ)層。一般低滲層的喉道半徑2.0μm～4.0μm[3]。因此，當(dāng)懸浮固體顆粒＜0.286μm時(shí)，不會(huì)傷害儲(chǔ)層，當(dāng)懸浮固體顆粒＞1.333μm時(shí)，形成外濾餅；當(dāng)懸浮固體顆粒在0.286μm～1.333μm之間時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重傷害低滲孔喉。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)場(chǎng)水源水中大于1.333μm的顆粒占了90%以上，小顆粒雖然僅占了不到10%，但是顆粒的數(shù)目較多。因此，懸浮固體顆粒對(duì)儲(chǔ)層的傷害以大顆粒形成的外濾餅為主要形式（從試驗(yàn)完成后的巖心可以觀察到：端面及近端面處顏色不同，存在一層明顯的外濾餅），但小顆粒進(jìn)入孔喉造成的傷害也不容忽視。

2.2.2 懸浮固體顆粒侵入巖心深度研究

為了研究水源水中懸浮顆粒侵入巖心的深度，室內(nèi)采用水源水污染后的巖心，處理端面并在其進(jìn)口端切去不同長(zhǎng)度的巖心段，用精濾水源水正向測(cè)定剩余巖心的滲透率的方法，對(duì)水源水中懸浮顆粒堵塞巖心深度進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 巖心堵塞深度實(shí)驗(yàn)柱狀圖

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，現(xiàn)場(chǎng)水源水中懸浮固體顆粒堵塞巖心主要集中在巖心端面和注入端巖心1公分以內(nèi)的巖心處。巖心經(jīng)兩次切除后，滲透率還有10.8%未能恢復(fù)。分析認(rèn)為這部分傷害是由于巖心本身就存在的水敏性傷害及微粒運(yùn)移造成的，而不是由于懸浮固體顆粒侵入較深，堵塞距離長(zhǎng)造成的。

3 結(jié)論與建議

1）隨懸浮固體含量的增大、粒徑中值的增大，注入水對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害程度也越來(lái)越大。

2）懸浮固體顆粒對(duì)儲(chǔ)層的傷害以大顆粒形成的外濾餅為主要形式，但小顆粒進(jìn)入孔喉造成的傷害也不容忽視。

3）現(xiàn)場(chǎng)水源水中懸浮固體顆粒堵塞巖心主要集中在巖心端面和注入端巖心1公分以內(nèi)的巖心處。

[1]中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5329—94.碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法.

[2]Barkman J H, Davidson D E.Measuring water quality and predicting well impairment.JPT，1972，7：865-873.

[3]黃延章，等著.低滲透油層滲流機(jī)理.石油工業(yè)出版社，1998：22.