油田污水回注對(duì)不同滲透率儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)研究

孫寧 柏明星 趙宇

摘 要：為確定大慶油田X區(qū)塊回注污水中懸浮物濃度這一指標(biāo)，通過(guò)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析回注污水對(duì)不同滲透率級(jí)別的巖心所造成的傷害程度，確定出相應(yīng)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)回注污水中懸浮物粒徑一定時(shí)，懸浮物濃度越大，所造成的巖心滲透率損失率越高；注入污水PV數(shù)越大，巖心堵塞程度越大；巖心滲透率越大，回注污水造成的巖心滲透率損失率越小且變化范圍減小。

關(guān) 鍵 詞：污水回注；水質(zhì)指標(biāo)；懸浮物濃度；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0782-03

Abstract： In order to determine the index of suspensions concentration for re-injected sewage in X block of Daqing oilfield， the corresponding indexes were determined by using core flow experiment and analyzing the damage degree of sewage reinjection to cores with different permeability. The experimental results show that： for the particle size of suspensions in re-injected sewage is certain， the higher the concentration of suspensions， the higher the loss rate of core permeability； the larger the PV number of re-injected sewage， the greater the degree of plugging to core； the higher the core permeability， the lower the loss rate of core permeability that caused by sewage reinjection and the range of the loss rate decreases.

Key words： Sewage reinjection； Water quality index； Suspensions concentration； Laboratory experiment

目前我國(guó)大部分的油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)的中、后期，油層壓力大幅下降，采出原油的含水量高達(dá)80%～90%，多數(shù)油田都采取將含油污水回注到地層內(nèi)的做法來(lái)維持地層壓力。隨著油田持續(xù)開發(fā)的進(jìn)行，外圍的低滲透層逐漸變?yōu)殚_發(fā)的重點(diǎn)，對(duì)油田注水水質(zhì)的要求也更加嚴(yán)格[1]。由于地層物性存在差異等原因，各油田的污水水質(zhì)變化很大，水質(zhì)差異性明顯，因此各油田對(duì)注入水水質(zhì)的要求也不相同[2]。

倫增珉[3]通過(guò)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)勝利油田的注入水水質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了注入水中懸浮物顆粒對(duì)地層的堵塞規(guī)律。李海濤[4]等人研究發(fā)現(xiàn)懸浮物粒徑和懸浮物濃度能影響地層的吸水能力，進(jìn)而影響注入水水質(zhì)指標(biāo)的確定。韓煒[5]等人研究了在注入水中懸浮物粒徑和懸浮物濃度都不同時(shí)，不同滲透率地層的傷害程度隨著不同注入PV數(shù)的變化規(guī)律。

本文通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，主要從懸浮物濃度這一方面對(duì)大慶油田X區(qū)塊進(jìn)行了儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)研究，為該區(qū)塊的污水回注提供一定參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

本文研究水樣為在聯(lián)合站取得的5組水樣。這5組水樣為經(jīng)過(guò)兩級(jí)沉降+二次過(guò)濾，再經(jīng)超膜深度處理后的采出污水，懸浮物濃度不超過(guò)5 mg/L，簡(jiǎn)稱“深污”。實(shí)驗(yàn)所用深污水樣的懸浮物粒徑中值在0.64μm左右，懸浮物濃度變化范圍3.00～18.18 mg/L。深污水樣的懸浮物參數(shù)見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)所用巖心為取自大慶油田X區(qū)塊的30塊天然巖心，氣測(cè)滲透率分別為150、300和450 mD級(jí)別。模擬地層水的粘度為1.06 mPa·s，礦化度為6 778 mg/L。實(shí)驗(yàn)溫度為45 ℃。實(shí)驗(yàn)中所用注入速度為0.3 mL/min。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

KD-Ⅱ型恒溫箱、2PB00C系列平流泵、巖心夾持器、500及1 000 mL高壓活塞中間容器、JJ30000型電子天平、JJ223BC型電子天平、精密壓力表等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將巖心抽真空飽和地層水4～5 h；（2）將巖心裝入巖心夾持器中，恒溫45 ℃處理8 h以上；（3）用模擬地層水驅(qū)替，測(cè)定地層水的水測(cè)滲透率K1；（4）調(diào)整注入流程，對(duì)不同的巖心用不同的污水水樣驅(qū)替至注入量達(dá)到30 PV，測(cè)定不同時(shí)刻的回注污水的水測(cè)滲透率K2；（5）計(jì)算回注污水注入巖心后的巖心滲透率損失率，評(píng)價(jià)污水對(duì)巖心滲透率的傷害程度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 150 mD級(jí)別巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)150 mD級(jí)別巖心注入深污水樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時(shí)，巖心滲透率損失率為31.50%～49.41%。隨著懸浮物濃度增加，巖心滲透率損失率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。若以滲透率損失率50%為極限標(biāo)準(zhǔn)值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時(shí)，允許最大懸浮物濃度為18.18 mg/L。

2.2 300 mD級(jí)別巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)300 mD級(jí)別巖心注入深污水樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時(shí)，巖心滲透率損失率為23.63%～40.00%。隨著懸浮物濃度增加，巖心滲透率損失率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。若以滲透率損失率30%為極限標(biāo)準(zhǔn)值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時(shí)，允許最大懸浮物濃度為6.00 mg/L。

2.3 450 mD級(jí)別巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)450 mD級(jí)別巖心注入深污水樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時(shí)，巖心滲透率損失率為16.79%～25.50%。隨著懸浮物濃度增加，巖心滲透率損失率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。若以滲透率損失率20%為極限標(biāo)準(zhǔn)值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時(shí)，允許最大懸浮物濃度為7.71 mg/L。

2.4 綜合分析

從圖1～圖3可以看出，對(duì)于不同滲透率級(jí)別的巖心，隨著注入深污水樣PV數(shù)的增加，巖心堵塞程度均不斷增大。滲透率損失率與注入污水PV數(shù)的關(guān)系曲線近似呈現(xiàn)“對(duì)數(shù)”形式，即巖心堵塞程度隨著注入PV數(shù)的增加而增大，但前期滲透率下降幅度較大，后期下降幅度逐漸減小。

對(duì)于深污水樣，在注入30 PV時(shí)，不同滲透率級(jí)別巖心的滲透率損失率如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著滲透率級(jí)別的增加，污水水樣的懸浮物濃度所造成的巖心滲透率損失率的影響逐漸減小，變化范圍也逐漸減小。

通過(guò)選取不同的滲透率損失率極限值，得到粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣的懸浮物濃度指標(biāo)，見(jiàn)表2。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)回注污水中懸浮物粒徑一定時(shí)，懸浮物濃度越大，所造成的巖心滲透率損失率越高；

（2）注入污水的PV數(shù)越大，巖心堵塞程度越大；巖心滲透率越大，回注污水造成的巖心滲透率損失率越小且變化范圍減小；

（3）對(duì)于大慶油田X區(qū)塊而言，當(dāng)回注污水中懸浮物粒徑為0.64μm時(shí)，對(duì)于氣測(cè)滲透率級(jí)別為150 mD的地層，在允許傷害率為30%的情況下，懸浮物濃度極限值為18.00 mg/L；對(duì)于氣測(cè)滲透率級(jí)別為300 mD的地層，在允許傷害率為30%的情況下，懸浮物濃度極限值為18.00 mg/L；對(duì)于氣測(cè)滲透率級(jí)別為450 mD的地層，在允許傷害率為20%的情況下，懸浮物濃度極限值為7.50 mg/L。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 倫增氓.懸浮固相顆粒對(duì)儲(chǔ)集層基質(zhì)孔隙的堵塞規(guī)律研究[J].后勤工程學(xué)報(bào)，2006，5（3）：30-32.

[4] 李海濤，王永清，蔣建勛，等.懸浮顆粒對(duì)砂巖儲(chǔ)層吸水能力影響評(píng)價(jià)[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，28（5）：47-49.

[5] 韓煒，張公社，黃茗，等.注水井固相顆粒傷害數(shù)值模擬研究及應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，20（5）：36-40.