延長(zhǎng)油田H區(qū)塊長(zhǎng)8注水結(jié)垢分析及配伍性研究

樊欣欣，仵 改，韓阿維

(1.延長(zhǎng)油田股份有限公司 富縣采油廠，陜西 富縣 717500；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司 注水項(xiàng)目管理指揮部，陜西 延安 716000)

1 概況

低滲儲(chǔ)層物性差、產(chǎn)能低，區(qū)域差異性大，目前注水仍是其主要開發(fā)方式。為了有效的防止儲(chǔ)層因注入水與儲(chǔ)層的不配伍而造成地層堵塞、儲(chǔ)層傷害，從而使儲(chǔ)層滲透率降低，產(chǎn)能迅速下降，最終導(dǎo)致采收率降低。保證注水水質(zhì)、注水及儲(chǔ)層好的配伍性等能夠有效提高注水效率及采收率。H區(qū)塊由于水資源短缺，注入水多以采出水為主，為了保證油氣田有效的注水效率以及目前技術(shù)現(xiàn)狀、延長(zhǎng)油田對(duì)采油污水回注的要求等，在調(diào)研國內(nèi)外采油污水配伍技術(shù)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上[1-3]，選取延長(zhǎng)油田H區(qū)塊，對(duì)采出水等水樣進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)分析，并進(jìn)行注入水與儲(chǔ)層配伍性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)地層水結(jié)垢情況及配伍性研究，在此基礎(chǔ)上，使注入水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到油田注入水標(biāo)準(zhǔn)，使注入水與地層配伍性良好。研究結(jié)果對(duì)研究區(qū)H區(qū)塊注水優(yōu)化及同類區(qū)塊注水開發(fā)具有一定實(shí)際意義[4]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)方法

水質(zhì)分析是依據(jù)SY/T5392-2012《碎屑巖油藏水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》，對(duì)H區(qū)塊的3個(gè)水樣成分進(jìn)行定性、定量分析。分析內(nèi)容包括：Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Cl-、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-、總鐵、Na+、S2-、細(xì)菌含量及固體懸浮物含量測(cè)定。

2.2 結(jié)垢預(yù)測(cè)方法

Scalechem結(jié)垢軟件系統(tǒng)由美國OLI公司和殼牌石油公司共同開發(fā)研制，旨在分析、預(yù)測(cè)油田各種管道、鉆井等結(jié)垢問題。Scalechem分析軟件利用水樣的離子組成以及地層的溫度壓力、界定流速等，采用離子成垢經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)不同比例混合水樣的成垢離子溶度積、飽和指數(shù)等結(jié)垢趨勢(shì)界定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而確定不同比例混合水樣的結(jié)垢類型以及不同垢型的結(jié)垢量[5]。本次采用美國OIL公司的Scalechem分析軟件對(duì)長(zhǎng)8采出水在地層溫度和壓力條件下，以不同比例分別與地表水、淺層水混合后結(jié)垢類型與結(jié)垢量進(jìn)行預(yù)測(cè)。設(shè)定的基本參數(shù)：溫度41.3℃，壓力8.77 MPa，流速1 m/s。

2.3 注水配伍性實(shí)驗(yàn)方法

目前國內(nèi)主要采用的是現(xiàn)象觀察、成垢離子的分析、濁度或透光率分析及垢物質(zhì)量分析等靜態(tài)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。為了充分了解不同水體之間在不同的混配比例下是否配伍，可以測(cè)定垢物質(zhì)量來進(jìn)行分析[6-8]。本次實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、透光率與垢物質(zhì)量相結(jié)合的分析方法。

2.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

UV-2600紫外可見分光光度計(jì)，0.45 μm濾膜，玻璃砂過濾裝置，長(zhǎng)8污水，淺層水，地表水。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

a.水樣的預(yù)處理現(xiàn)場(chǎng)采集H區(qū)塊長(zhǎng)8儲(chǔ)層的采出水、地表水、淺層水，用0.45 μm的水性濾膜過濾，得到無色透明的水樣。

b.配伍性實(shí)驗(yàn)將預(yù)處理后的采出水與地表水或淺層水按不同的比例混合，總體積1000 mL轉(zhuǎn)入1 L的廣口瓶中密封，其中一組放置于室溫下，另一組放置于設(shè)定為地層溫度的烘箱中，放置5 d后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并與測(cè)定混合水的透光率并測(cè)定垢的量。

2.4 水與儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)方法

選取H區(qū)塊長(zhǎng)8巖樣(滲透率Ka=0.332×10-3μm2，孔隙度Φ=10.07%)，用地層水將巖芯抽空飽和，在設(shè)定的溫度下用地層水驅(qū)替至平衡，測(cè)出巖芯的初始滲透率K0。改用注入水在同一溫度和方向下驅(qū)替，測(cè)出巖芯滲透率Kd。繪制巖芯傷害率(1-Kd/K0)與注入倍數(shù)PV的關(guān)系曲線，其中Kd為回注水注入地層后的巖芯滲透率，PV為巖芯孔隙體積倍數(shù)的注入量。依據(jù)儲(chǔ)層保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)巖芯傷害率≤20%，則說明注入水與儲(chǔ)層配伍性良好[9-11]。

3 結(jié)果與討論

3.1 水質(zhì)分析結(jié)果

水質(zhì)結(jié)果見表1。由水質(zhì)分析可知：H區(qū)塊三種采出水中，長(zhǎng)8采出水中的成垢離子Ca2+含量最高，為212.67 mg/L；Ba2+/Sr2+含量為100.2 mg/L，SO42-、HCO3-含量分別為8.12 mg/L、1055.65 mg/L。除此之外，懸浮物含量也相對(duì)較高，淺層水及地表水礦化度相對(duì)較低，長(zhǎng)8采出水礦化度較高，為13557.4 mg/L，3種注入水均呈弱堿性，無明顯差別。通過水型判別后，長(zhǎng)8采出水、黃淺層水、地表水都屬于CaCl2水型。

3.2 結(jié)垢預(yù)測(cè)結(jié)果與分析

3.2.1 H區(qū)塊理論預(yù)測(cè)結(jié)果

針對(duì)H區(qū)塊長(zhǎng)8采出水結(jié)垢趨勢(shì)理論預(yù)測(cè)的結(jié)果如表2所示。

表1 H區(qū)塊水質(zhì)分析結(jié)果(mg/L)

表2 長(zhǎng)8采出水結(jié)垢趨勢(shì)理論預(yù)測(cè)結(jié)果

通過理論計(jì)算預(yù)測(cè)后，對(duì)于長(zhǎng)8采出水硫酸鍶及硫酸鈣無結(jié)垢趨勢(shì)，碳酸鈣也無結(jié)垢趨勢(shì)，硫酸鋇有結(jié)垢趨勢(shì)。

3.2.2 長(zhǎng)8地層水與地表水混合后結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

長(zhǎng)8地層水與地表水混合后結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)如圖1所示。由圖1的預(yù)測(cè)結(jié)果知，長(zhǎng)8地層水與地表水混合，主要的結(jié)垢類型為BaSO4與SrCO3，BaSO4結(jié)垢量較小，SrCO3結(jié)垢量中等。隨著長(zhǎng)8地層水所占比例的不斷增加，BaSO4與SrCO3的結(jié)垢量均有所增加。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.2.3 長(zhǎng)8地層水與淺層水混合后結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

長(zhǎng)8地層水與淺層水混合后結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)如圖2所示。由圖2預(yù)測(cè)結(jié)果知，長(zhǎng)8地層水與淺層水混合，主要的結(jié)垢類型為BaSO4與SrCO3，BaSO4結(jié)垢量較小，SrCO3結(jié)垢量中等。隨著長(zhǎng)8地層水所占比例的增加，CaCO3與BaSO4的結(jié)垢量均有所增加。這與長(zhǎng)8采出水理論計(jì)算預(yù)測(cè)的結(jié)垢類型為BaSO4基本一致，但其沒有進(jìn)行SrCO3結(jié)垢預(yù)測(cè)。通過Scalechem軟件預(yù)測(cè)填補(bǔ)了理論計(jì)算的不足。綜上，長(zhǎng)8地層水主要結(jié)垢類型為SrCO3與BaSO4。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.3 注水配伍性結(jié)果與分析

將預(yù)處理長(zhǎng)8采出水分別在室溫26℃和地層溫度41℃下，與淺層水、地表水以不同比例混合的配伍性，結(jié)果見表3。從表3可知，在室溫26℃條件下，隨長(zhǎng)8采出水比例不斷增大，無論是與淺層水還是地表水的混合水，其透光率都在不斷下降，結(jié)垢量呈增加的趨勢(shì)，在地層溫度41℃下，混合水透光率都在不斷下降，結(jié)垢量也呈增加的趨勢(shì)，在室溫26℃時(shí)的結(jié)垢量比地層溫度41℃時(shí)的結(jié)垢量大，結(jié)垢程度相對(duì)較大，透光率接近。在混配比為1∶4時(shí)，淺層水與長(zhǎng)8采出水的最大結(jié)垢量52 mg·L-1，地表水與長(zhǎng)8采出水最大結(jié)垢量為88.4 mg·L-1。說明長(zhǎng)8采出水是影響混合水結(jié)垢量的主要因素。從表3可知，在室溫26℃和地層溫度41℃條件下，隨長(zhǎng)8采出水比例不斷增大，混合水的透光率在下降，結(jié)垢量不斷增大，表明長(zhǎng)8采出水是影響混合水結(jié)垢量的主要因素。

表3 長(zhǎng)8采出水與淺層水、地表水配伍性實(shí)驗(yàn)

將預(yù)處理長(zhǎng)8采出水分別在室溫和地層溫度下，與淺層水、地表水以不同比例混合，分別放置不同時(shí)間，通過觀察期透光率變化結(jié)果見表4、表5。從表4、表5可知，無論在室溫還是地層溫度下，隨著時(shí)間的不斷增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趨勢(shì)，這說明結(jié)垢量在不斷增大，但是變化趨勢(shì)不斷變小。本實(shí)驗(yàn)表明不論在任何溫度條件下該區(qū)域地表水與淺層兩種不同來源注入水混合后結(jié)垢就開始出現(xiàn)并且逐漸累積，但隨后垢量趨于平穩(wěn)不在增加。

表4 長(zhǎng)8采出水與淺層水配伍隨時(shí)間變化性實(shí)驗(yàn)

表5 長(zhǎng)8采出水與地表水配伍隨時(shí)間變化性實(shí)驗(yàn)

整體上來說，長(zhǎng)8采出水與淺層水或地表水混合后結(jié)垢量較小，證明H區(qū)塊長(zhǎng)8地層采出水與地表水或淺層水的配伍性較好，但仍需加入少量阻垢劑。

3.4 水與儲(chǔ)層配伍性結(jié)果與分析

研究區(qū)長(zhǎng)8巖心傷害實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。

1.原水樣 2.處理后水樣

由圖3知，隨著注入倍數(shù)的不斷累積，水樣對(duì)巖心的傷害率不斷增大，但處理后的水樣對(duì)巖心的傷害率明顯降低。觀察曲線發(fā)現(xiàn)，原水樣在驅(qū)替至10 PV后，其對(duì)巖芯的傷害率增長(zhǎng)速度明顯降低；處理后水樣在驅(qū)替至5 PV后，巖芯的傷害率增長(zhǎng)速度明顯減緩。處理前水樣對(duì)巖心的最大傷害率分別為39.5%，而處理后的水樣對(duì)巖心的傷害率降低到了15%以下。綜上，采出污水中懸浮物、細(xì)菌和油含量等對(duì)巖心有一定傷害，在污水回注之前需對(duì)回注水進(jìn)行處理。

4 結(jié)論

本文基于對(duì)采出污水回注的要求以及為了降低其對(duì)儲(chǔ)層的傷害，通過室內(nèi)水質(zhì)分析、采出水結(jié)垢預(yù)測(cè)及配伍性以及采出水與地層配伍性實(shí)驗(yàn)，研究得出以下結(jié)論：

(1)研究區(qū)采出水為CaCl2水型，與地表水以及淺層水水型一致，從水型來看，配伍性會(huì)相對(duì)較好：

(2)研究區(qū)長(zhǎng)8地層水主要結(jié)垢類型為SrCO3與BaSO4；

(3)通過長(zhǎng)8采出水與地表水、淺層水在不同比例混合下的配伍性實(shí)驗(yàn)研究后，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)8采出水是影響結(jié)垢量的主要原因，無論在室溫還是地層溫度下，隨著時(shí)間的不斷增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趨勢(shì)。說明H區(qū)塊長(zhǎng)8地層采出水與地表水或淺層水的配伍性較好，但仍需加入少量阻垢劑。

(4)研究區(qū)水樣對(duì)該儲(chǔ)層傷害率為39.5%，處理后水樣傷害率可降低至15%以下。

本文雖然通過實(shí)驗(yàn)獲得了一定的研究成果，但仍然有許多方面的工作需要進(jìn)一步深入和完善，并與注水開發(fā)過程的現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合，總體來說，對(duì)H區(qū)塊注水優(yōu)化及同類區(qū)塊注水開發(fā)具有一定實(shí)際意義。