江蘇油田F 4塊特低滲油藏注水配伍及預處理工藝研究

王建華，王志明，楊 爭，許 濤，楊 蕾

（中國石化股份公司江蘇油田分公司工程院，江蘇揚州 225009）

F4斷塊計劃部署油井24口，水井9口，為實施早期注水開發，通過儲層傷害和水質指標敏感性分析，開展了注黃4站污水配伍性研究，但由于黃4站來水水質嚴重超標，而區塊儲層物性差，屬低孔-特低滲儲層，對水質要求高，為確保處理后水質達標，通過優化處理流程，即注入污水采用生化+超濾膜處理技術后，不僅除油率達98%以上，懸浮固體含量去除率達50%以上，而且延長了超濾膜化學清洗周期和使用壽命，為區塊高效注水開發提供技術支持。

1 儲層特征

根據粘土礦物總量和常見非粘土礦物X射線衍射定量分析測試資料統計，F4斷塊儲層粘土礦物總量3.8%，含量相對較低。以伊利石、蒙脫石及伊蒙混層為主，含少量的綠泥石，伊利石（I）相對含量為62%，伊蒙混層（I/S）21%，蒙脫石20%，高嶺石（K）15%，綠泥石（C）2%。

該區塊儲層物性較差，滲透率變化范圍在0.1~25.8×10-3μm2，平均滲透率 3.8×10-3μm2，為特低滲儲層。儲層敏感性特征為：強鹽敏，臨界鹽度為18 421 mg/L，強水敏，水敏指數73.4%，中偏弱—中等偏強酸敏，弱速敏：損害率為14.35%。

2 注水對儲層主要傷害因素及配伍性研究

2.1 水化膨脹和固相顆粒堵塞形成的傷害

該地區為強水敏低滲特低滲儲層，物性差，喉道寬度偏低為2.8~10.07 μm，因此，對注入水的固相顆粒要求高。由于本區塊采用黃4站凈化污水作為注入水水源，處理后污水固含6.3～22.7 mg/L，含油為4.7～68 mg/L，超標嚴重，極易造成地層喉道堵塞。從圖1可以看出：黃4站精濾污水固含5.3 mg/L的巖心傷害率比較高，在室內經過粗濾紙過濾后污水對巖心傷害率大幅度下降,說明污水中的固相顆粒隨注入量增加對巖心有明顯堵塞。

清水對巖心的傷害率略低于現場污水但遠大于室內過濾污水，說明巖心存在粘土膨脹傷害；清水與黃4站精濾污水按1:1混合污水對巖心的傷害率略低于現場污水，這是因為清污混配不僅降低了懸浮物濃度，而且由于具有一定的礦化度，水鹽敏傷害得到一定控制。根據以上實驗分析，處理達標的黃4污水可以作為F4斷塊注入水水源。

2.2 地層結垢傷害預測

注入水進入地層后，由于壓力、溫度等條件變化[2]，原來溶解物質的平衡被破壞或與地層水離子不匹配等都會導致結垢的生成，因此對F4塊儲層注黃4污水的結垢情況通過軟件進行預測。從預測來看，注入污水從井口到井底結垢量略有增加，結垢量從85.7 mg/L增加到93.6 mg/L，結垢趨勢從11.5增加到27。黃4污水注入F4地層，隨著黃4污水量的增加，混合液在地層條件結垢量和結垢趨勢先增后減，黃4污水比例達到0.25，結垢量達到最大為384.3 mg/L，而地層水最大結垢量為348.9 mg/L，說明有額外結垢量的增加，當黃4污水所占比例0.4~0.6時，結垢呈下降趨勢。總體看來，黃4污水注入F4地層后的配伍性較差，可以考慮通過化學方法阻止或減緩結垢。

3 處理工藝研究

低滲特低滲儲層對水質要求高，一旦形成傷害，易于累積，且難以解除[3]，因此需要對水中的水質指標進行嚴格控制，確保注入水水質合格。

3.1 注入水處理工藝技術（生化+膜過濾工藝）

黃4站污水的水質超標嚴重，通過評價不同水質級別的注水井吸水能力，結合水處理設計，確定F4斷塊合理的注水水質標準為機雜含量3 mg/L，粒徑2 μm，含油量<3 mg/L，現場運用含油污水生化處理+超濾膜工藝，處理后水質能達到此標準，水質數據（見表1）。

3.2 防膨劑優選

為防止造成地層水敏膨脹，需要評價出有效的防膨液。F4塊滲透率低、有效喉道小，常用大分子量的防膨劑不宜使用，粘土膨脹試驗結果表明：2%甲酸鉀溶液防膨效果最好（見圖2）。

3.3 阻垢劑篩選

根據注入水與地層水的配伍性研究和結垢預測，該區有額外結垢量增加，但不嚴重，因此在注入水中加入適量的阻垢劑是一種較為理想的防垢和阻垢措施。綜合實驗結果（見表2）推薦使用效果好的SL-2，使用濃度為50 mg/L。

表1 F4膜過濾裝置處理效果監測數據

表2 腐蝕速率測定與不同緩蝕劑的緩蝕率

3.4 注水井酸化預處理

對于特低滲儲層，為防止注水井注水壓力高，需采取預處理后投注，根據表3膨脹試驗數據可以看出，相同用量的土酸的防膨效果不及氟硼酸顯著。

表3 70℃時用不同量10%氟硼酸和2%土酸處理后膨潤土的膨脹性

根據巖心流動試驗，初期酸化滲透率提高2倍，半年內酸化依然有效（見圖3）。

通過研究，優選出適合F4塊酸化工藝為HBF4復合酸化自生氮氣助排體系，酸化半徑3.3M，酸液配方為：

前置液：12%~15%HCl+3%~5%HAC+其它添加劑；

處理液:10%~12%HCl+8%~10%HBF4+3%~6%HAC+其它添加劑；

頂替液：3%NH4Cl。

4 現場應用及效果評價

現場投注5口井，其中4口井大型酸化，1口井酸化預處理，注水壓力16.5~17 MPa，在當前泵壓19~23 MPa條件下，均能滿足配注要求，累計注水53 220 m3，而且從注水壓力曲線上看，注水壓力都沒有出現顯著上升情況，通過強化注水，區塊產液量、產油量、動液面也逐漸趨于穩定，目前動液面維持在1 500~1 900 m，保障了該區塊正常注水開發。

圖4 應用效果示意圖

5 結論

（1）處理達標的黃4污水可以作為F4斷塊注入水水源，但需加入阻垢劑。

（2）黃4站污水超標嚴重，通過采用生化和超濾膜過濾處理后，從本質上改善了注入水水質，提高了油層配伍性，使處理后水質固含3 mg/L，含油達到0~2 mg/L，達到A級標準。

（3）從區塊投注井均實施HBF4深部酸化預處理工藝不難看出，注水開發取得了較好效果，為低滲特低滲油藏注水開發及增注提供借鑒作用。

[1]錢家煌，時維才.低滲透水敏性油藏注入水配伍工藝研究及應用[J].鉆采工藝，2000，（6）:22-25.

[2]趙敏，徐同臺，等.保護油氣層技術[M].北京：石油工業出版社，2010.

[3]朱國華，沈克勤，王啟蒙，等.江蘇復雜小斷塊油藏注入水水質標準研究[M].北京：石油工業出版社，2004.