注入水水質(zhì)對儲層參數(shù)的影響因素研究
張金剛
摘 要：注水過程中引起油層傷害完全依賴于油層自身特性及所含流體性質(zhì)與注入水水質(zhì)兩個方面，油層物性和流體物性是引起地層傷害的潛在因素，注入水是誘發(fā)油層傷害的外部條件。改善注入水的水質(zhì)可以有效地控制油層傷害，保證注水質(zhì)量。從現(xiàn)場實際的角度出發(fā)，重點分析了水質(zhì)的堵塞類指標(biāo)，即懸浮物含量和污水含油量對儲層參數(shù)的影響。
關(guān)鍵詞：水質(zhì) 儲層傷害 注水實驗 懸浮物 含油量
在注水開發(fā)過程中，注水水質(zhì)的好壞將直接影響油田的開發(fā)效果，如果注入含有懸浮物、油、細(xì)菌的劣質(zhì)水，可直接堵塞油層滲濾端面，導(dǎo)致注水井吸水能力下降，注入壓力升高，從而引起油層能量不足，油井產(chǎn)量下降。同時，注入水中的溶解氧、二氧化碳等氣體也會對地面工程設(shè)備造成腐蝕，縮短注水設(shè)備、管線等的使用壽命，其腐蝕產(chǎn)物隨注入水入井也同樣會造成儲層污染。對于含有粘土礦物的敏感性儲層，注入水的礦化度往往會引起粘土礦物膨脹，損害儲層。注水水質(zhì)若符合油田規(guī)定的基本指標(biāo)，一般不會造成對油氣層的損害，但是在實際注水中，水質(zhì)一般都達(dá)不到要求，而注水水質(zhì)好壞直接影響造成油層損害的程度。如果忽視了注入水質(zhì)量，那么必然會導(dǎo)致堵塞地層孔道，滲透率下降，吸水指數(shù)下降。根據(jù)2007年6月份的某礦水質(zhì)數(shù)據(jù)，注入水水質(zhì)沿注水流程在井筒內(nèi)急劇變差，懸浮物和含油量含量突然增加，超過油田水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)百倍以上。
一、懸浮物對地層的損害機(jī)理及規(guī)律
懸浮物也就是機(jī)械雜質(zhì)，通常是指水中不溶解而又存在于水中且不能通過過濾器的物質(zhì)。據(jù)調(diào)查，油田各注水水源中機(jī)械雜質(zhì)的主要成分是石英和長石等，顆粒直徑10～60μm。注入水中懸浮物的含量及其大小是影響注入水水質(zhì)的重要指標(biāo)，是造成地層傷害的重要因素。因為地層本身就是多孔介質(zhì)，所以注入水經(jīng)其表面進(jìn)入油層內(nèi)部時，它就起到了過濾器的作用。懸浮物沿注水流程水質(zhì)的變化規(guī)律為：顆粒水中懸浮物的含量成倍增加；粒徑分布范圍變寬，既向小粒徑方向延伸，又向大粒徑方向擴(kuò)展；懸浮物對中、低、高滲巖石的影響主要表現(xiàn)在巖石端面，端面附近和巖石深部；隨著注入量的增加，懸浮物可以在巖石表面形成架橋，使?jié)B透率下降平緩。當(dāng)水質(zhì)一定時，懸浮物侵入巖石深度和損害巖石類型存在差別，微小粒徑的物質(zhì)進(jìn)入巖石孔隙內(nèi)部，堵塞孔喉使巖石滲透率受損，形成深部傷害；粒徑相對較大的物質(zhì)難以進(jìn)入巖石孔隙內(nèi)部，只能在表面和淺表部位附著、橋堵，在巖石表面形成濾餅，從而使巖石表面滲透率降低。通常懸浮物對地層傷害的機(jī)理有四種：
（1）在地層表面形成濾餅使井桶變小，這是最普通最常見的一種。
（2）固體顆粒侵入地層，形成橋堵并在內(nèi)部生成濾餅。
（3）固體顆粒在炮眼中堆積將炮眼堵塞。
（4）由于重力作用固體顆粒沉降到井底，使井底填高。
表1某油田某區(qū)懸浮物對儲層傷害實驗結(jié)果
水樣 巖樣號 原始滲透率
（10-3μm2） 傷害后滲透率
（10-3μm2） 滲透率下降百分?jǐn)?shù)
（%）
普通處理污水 #33 184.5 168.3 8.8
#21 36.6 23.7 35.1
#7 23.8 14.4 39.5
深度處理水 #13 27.4 24.3 11.4
#18 14.2 12.1 14.8
由實驗結(jié)果表1可知，懸浮物對地層巖心的損害與巖心的滲透率有關(guān)，滲透率越小，損害程度越大；懸浮物的含量越大，對地層的損害也越大。
二、含油對地層損害的機(jī)理及規(guī)律
含油是指在酸性條件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油類物質(zhì)，稱為水中含油。把處理好的污水回注到地層中，由于污水中表面活性劑存在和注水過程中的水力攪拌作用，會使注入水中所含的原油發(fā)生乳化；另一方面，由于注入水進(jìn)入地層后與地層中殘余原油接觸，由于原油中自帶的環(huán)烷酸、脂肪酸等天然表面活性劑，在減切作用力下產(chǎn)生乳化而形成乳化油滴。乳化油滴對地層的損害主要形式是吸附和液鎖（即賈敏效應(yīng)）。某油田選用不同滲透率標(biāo)準(zhǔn)的人造巖心進(jìn)行不同濃度的含油量模擬注水實驗，借此來研究不同濃度下含油量對油層的傷害。從7塊巖心的含油量堵塞試驗結(jié)果可以看出：同一含油量濃度下，含油對低滲透巖心的損害要比高滲透巖心大得多；隨著含油濃度的增加，對相同滲透率級別的巖心，損害程度增加。見表2和圖1。

表2含油量堵塞實驗方案
含 油 量
滲 透 率 5mg/L 10mg/L 20mg/L 30mg/L
低滲透 √ × × ×
中低滲透 √ √ × ×
中滲透 × √ √ ×
高滲透 × × √ √
 

 

圖2滲透率、含油量與滲透率損害率關(guān)系
三、注水各項指標(biāo)的權(quán)重關(guān)系
在注水過程中，水質(zhì)指標(biāo)的各因素之間的作用是非常復(fù)雜的，但最終結(jié)果是對地層造成了一定程度的堵塞，導(dǎo)致儲層的滲透率降低，注水壓力上升，所以在水質(zhì)評價指標(biāo)中，堵塞類是最主要的；另一方面，注水過程中各種腐蝕產(chǎn)物不容忽視，它們的產(chǎn)生在一定程度上也易造成地層的堵塞，但與前面提到的堵塞類中懸浮物、含油量的影響相比，影響作用較小�？梢钥闯�，水質(zhì)指標(biāo)中懸浮物、含油量的影響是最主要的因素。
四、結(jié)束語
懸浮物、含油量對地層的損害與滲透率有關(guān)，滲透率越小，損害程度越大，懸浮物、含油量的濃度越大，對地層的損害也越大。水質(zhì)對儲層的影響中，堵塞類指標(biāo)影響最大。某油田的注水站水質(zhì)雖然符合標(biāo)準(zhǔn)，但是井口實際注水水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。由于從現(xiàn)場實際角度出發(fā)，本文僅考慮了注入水中懸浮物，含油量兩個指標(biāo)進(jìn)行論述，其它指標(biāo)的還需要作進(jìn)一步的研究工作。
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