油田污水回注對不同滲透率儲層傷害評價研究

孫寧 柏明星 趙宇

摘 要：為確定大慶油田X區塊回注污水中懸浮物濃度這一指標，通過巖心流動實驗，分析回注污水對不同滲透率級別的巖心所造成的傷害程度，確定出相應指標。實驗結果表明：當回注污水中懸浮物粒徑一定時，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 鍵 詞：污水回注；水質指標；懸浮物濃度；室內實驗

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 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

目前我國大部分的油田已經進入開發的中、后期，油層壓力大幅下降，采出原油的含水量高達80%～90%，多數油田都采取將含油污水回注到地層內的做法來維持地層壓力。隨著油田持續開發的進行，外圍的低滲透層逐漸變為開發的重點，對油田注水水質的要求也更加嚴格[1]。由于地層物性存在差異等原因，各油田的污水水質變化很大，水質差異性明顯，因此各油田對注入水水質的要求也不相同[2]。

倫增珉[3]通過巖心流動實驗，對勝利油田的注入水水質進行了研究，發現了注入水中懸浮物顆粒對地層的堵塞規律。李海濤[4]等人研究發現懸浮物粒徑和懸浮物濃度能影響地層的吸水能力，進而影響注入水水質指標的確定。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，不同滲透率地層的傷害程度隨著不同注入PV數的變化規律。

本文通過室內實驗，主要從懸浮物濃度這一方面對大慶油田X區塊進行了儲層傷害評價研究，為該區塊的污水回注提供一定參考。

1 實驗部分

1.1 實驗條件

本文研究水樣為在聯合站取得的5組水樣。這5組水樣為經過兩級沉降+二次過濾，再經超膜深度處理后的采出污水，懸浮物濃度不超過5 mg/L，簡稱“深污”。實驗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見表1。

實驗所用巖心為取自大慶油田X區塊的30塊天然巖心，氣測滲透率分別為150、300和450 mD級別。模擬地層水的粘度為1.06 mPa·s，礦化度為6 778 mg/L。實驗溫度為45 ℃。實驗中所用注入速度為0.3 mL/min。

1.2 實驗儀器

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 實驗方法

實驗步驟如下：

（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）用模擬地層水驅替，測定地層水的水測滲透率K1；（4）調整注入流程，對不同的巖心用不同的污水水樣驅替至注入量達到30 PV，測定不同時刻的回注污水的水測滲透率K2；（5）計算回注污水注入巖心后的巖心滲透率損失率，評價污水對巖心滲透率的傷害程度。

2 實驗結果及分析

2.1 150 mD級別巖心流動實驗結果

對150 mD級別巖心注入深污水樣的實驗結果見圖1。

從圖1可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時，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增大的趨勢。若以滲透率損失率50%為極限標準值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時，允許最大懸浮物濃度為18.18 mg/L。

2.2 300 mD級別巖心流動實驗結果

對300 mD級別巖心注入深污水樣的實驗結果見圖2。

從圖2可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時，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增大的趨勢。若以滲透率損失率30%為極限標準值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時，允許最大懸浮物濃度為6.00 mg/L。

2.3 450 mD級別巖心流動實驗結果

對450 mD級別巖心注入深污水樣的實驗結果見圖3。

從圖3可以看出，在注入30 PV左右深污水樣時，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增大的趨勢。若以滲透率損失率20%為極限標準值，在注入懸浮物粒徑中值在0.64μm左右的深污水樣時，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，對于不同滲透率級別的巖心，隨著注入深污水樣PV數的增加，巖心堵塞程度均不斷增大。滲透率損失率與注入污水PV數的關系曲線近似呈現“對數”形式，即巖心堵塞程度隨著注入PV數的增加而增大，但前期滲透率下降幅度較大，后期下降幅度逐漸減小。

對于深污水樣，在注入30 PV時，不同滲透率級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，見表2。

3 結 論

（1）當回注污水中懸浮物粒徑一定時，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）對于大慶油田X區塊而言，當回注污水中懸浮物粒徑為0.64μm時，對于氣測滲透率級別為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；對于氣測滲透率級別為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；對于氣測滲透率級別為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：

[1] 房世杰，丁建立，張際慶，等.油田注水技術及發展方向的研究[J].中國石油和化工標準與質量，2014（03）：100.

[2] 侯傲.油田污水回注處理現狀與展望[J].工業用水與廢水，2007（03）：9-12.

[3] 倫增氓.懸浮固相顆粒對儲集層基質孔隙的堵塞規律研究[J].后勤工程學報，2006，5（3）：30-32.

[4] 李海濤，王永清，蔣建勛，等.懸浮顆粒對砂巖儲層吸水能力影響評價[J].西南石油學院學報，2006，28（5）：47-49.

[5] 韓煒，張公社，黃茗，等.注水井固相顆粒傷害數值模擬研究及應用[J].西安石油大學學報，2005，20（5）：36-40.