A 區塊儲層注入介質配伍性研究

李婷LI Ting

（大慶榆樹林油田開發有限責任公司，肇東151100）

0 引言

注入介質與儲層或者流體如果存在不配伍的情況，特別是對致密油藏來說，將會嚴重影響油田開發效果。注入介質與地層水的不配伍性的原因，一方面是非膨脹性黏土與注入介質混合后產生沉淀，這些沉淀多為懸浮顆粒，容易在滲流過程堆積于狹小孔喉處，減少了孔隙通道有效橫截面，有時候甚至會完全堵死孔道；另一方面，由于一些黏土礦物遇水導致膨脹，減小了滲流通道，從而損害地層。綜上所述，對于超低滲/致密及非均質性較強的儲層來說，一旦與儲層及地層流體不配伍的介質注入到儲層后，將直接影響注入井的吸入能力。所以研究各注入介質與地層水的配伍性，為致密油藏注好水提供措施和建議具有重要意義。

1 儲層傷害機理

地層中不同的粘土礦物會引儲層傷害問題，最終會導致滲透率的變化，而這些粘土礦物引起儲層滲透率損害的主要有兩部分：①水化膨脹機理：粘土礦物水化膨脹，使其體積增大，其間結合力減弱，部分顆粒分散，從而降低有效流體流過面積，引起滲透率下降；②顆粒運移堵塞機理：非膨脹性粘土遇水產生分散脫落，分散的粘土顆粒隨流體的運移而堵塞滲流通道，從而損害儲層。通過動態配伍性實驗和室內模擬實驗對注水、CO2及N2與儲層配伍性進行研究，可以分析出在配伍和不配伍情況下，引起滲透率下降的機理是水化膨脹機理還是顆粒運移堵塞機理起主要作用。

2 注入水與儲層配伍性評價

分別在高壓中間容器中裝入注入水，并按要求將巖樣抽空飽和模擬地層水，讓模擬地層水流過巖心，測定該流體的滲透率KW2。然后用10 到15 倍孔隙體積的注入流體驅替巖心，驅替速度與初始流速保持一致，停止驅替，保持外部條件不變，讓水與巖石礦物充分反應6h 以上，并測定該中間測試流體驅替下的滲透率。最后用10-15 倍孔隙體積的初始測試流體驅替，驅替速度低于臨界流速，計量驅替壓力和速度，測定初始測試流體驅替條件下的巖心滲透率K*W。

巖心滲透率的測定要求參照行業標準SY/T5358-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》中13.3 檢測過程中質量控制執行。

配伍性評價標準計算方法如下：

式中：IW為損害指數；KW2為巖心反應前水測滲透率，為反應后巖心水測滲透率，10-3μm3，具體評價標準見表1。

表1 配伍性評價損害程度的評價指標

3 注CO2 與儲層原油配伍性評價

實驗過程如下：①首先在巖心夾持器上裝好實驗所需巖心，測試管線的密封性，然后對巖心抽真空和飽和地層水；②進行設計實驗，注入大約10PV 數的CO2流體，其中回壓控制器一直維持在7MPa 上，減少了氣體過早突破造成的影響，實驗記錄好泵讀數、入口壓力、環壓和回壓；③驅替CO2流體結束后，用模擬地層水繼續注入6PV，并測試水相滲透率。CO2在進入地層后，主要通過流體捕集和礦物捕集這兩種作用最后埋存于廢棄油氣田、深部咸水地層中。已有學者研究得出，流體捕集或者又稱溶解捕集約占29%，而5-29%的CO2由于和礦物作用生成次生礦物而固定下來，這部分我們稱之為礦物捕集。流體捕集相對于礦物捕集來說反應的時間較短，短時間內能觀察到實驗的現象；而礦物捕集在CO2的固定中發生的時間較長，但是其對CO2的捕集量非?？捎^，也是進行二氧化碳地質儲存技術（GCS）研究的重點內容。CO2捕集研究的是一個靜態的過程，而我們所研究的是CO2和礦物發生反應之后對儲層滲流能力的影響。

通過文獻調研表明，在進行CO2驅過程中會發生一系列化學反應，首先是溶解反應，CO2溶解于地層水生成碳酸：

碳酸分解為活性H+和HCO3-：

方解石的溶解平衡被破壞，開始發生溶解反應：

同時，儲層內發生鉀長石和高嶺石的溶解反應：

當長石溶解之后，才會發生綠泥石的溶解反應：

CO2的水溶液會導致地層水中pH 下降，導致白云石、方解石和鉀長石等礦物的快速溶解，溶液中的離子生成新的礦物，如鉀長石轉換為高嶺石，新的礦物超過溶解度之后會形成沉淀，產生的沉淀在運移的過程中會在孔隙或喉道形成堵塞，導致滲透率下降。壓差作用下這種情況更為嚴重。相比碳酸鹽巖儲層，致密砂巖儲層中含有啟到固結砂粒作用的少部分碳酸鹽組分，這些組分如果發生溶解將會導致孔喉結構細微變化，但是對儲層滲透率造成巨大影響。

4 測試結果與分析

注入水與儲層配伍性如表2 和圖1 所示，不同滲透率巖心注水滲透率損害率分別為35.85%和21.2%。水驅過程中隨著注入PV 的增加，粘土分散發生運移，粘土礦物會在孔道或喉道處滯留、堆積、堵塞流通通道，導致了滲透率降低，總體呈現下降趨勢。整體上注入水與A 區塊地層水配伍性較好。

表2 注水與儲層配伍性測試數據

圖1 儲層注水過程兩塊巖心的滲透率（歸一化滲透率）變化曲線

注入CO2與原油配伍性如表3 和圖2 所示，不同滲透率巖心注水滲透率損害率分別為-26.8%和-11.8%。通過注CO2與儲層配伍性評價實驗，CO2與A 區塊的原油配伍性較好，CO2對地層沒有傷害。

表3 注CO2 與原油配伍性測試數據

圖2 儲層注CO2 過程兩塊巖心的滲透率（歸一化滲透率）變化曲線

注入N2與原油配伍性如表4 所示，不同滲透率巖心注水滲透率損害率分別為0.6%和3%。通過注N2與儲層配伍性評價實驗，N2與A 區塊原油的配伍性較好，說明注N2對地層傷害很小。

表4 注N2 與原油配伍性測試數據

5 結論

通過實驗分析，整體上注入水與A 區塊儲層配伍性較好。通過注N2和CO2與原油配伍性評價實驗，N2和CO2與A 區塊原油的配伍性較好，特別是注CO2對儲層沒有傷害。