南海M 油田J 層注水適應性試驗研究

南 源 馬雙政 陳小娟 曾金輝 張耀元 黃 云 李志蘭 鄭 磊 郝燕婷 趙新宇

（1、長江大學，湖北 武漢430100 2、中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江524057 3、內蒙古民族大學，國家級實驗教學示范中心，內蒙古 通遼028000）

注水能夠保持地層能量以及提高采收率，如果注入水水質的優劣可能會影響油田的正常開采，較差的水質可能會造成地層損傷，致使油水井頻繁作業[1-2]。大量實驗和礦場實踐證明：除泥漿等各種入井工作液對地層造成的傷害外，注入水水質也會造成地層較大的傷害[3-6]。油田J 層的孔隙度在16%-23%之間，滲透率處于165mD-857mD 之間，儲集巖性主要以中- 細為主，巖石組成主要為長石石英砂巖和巖屑石英砂巖，平均含量約為72.7%，粘土礦物平均含量為27.3%，粘土含量較高。本文通過實驗開展了儲層巖性和物性分析、巖心敏感性評價、不同水質的注入水對儲層巖心的傷害評價、注入水強度對吸水層的傷害評價等試驗研究。

1 實驗設備及方法

1.1 主要儀器設備

IC-1000 離子色譜儀，美國熱電公司；DR5000分光光度計, 美國哈希公司；888 型全自動電位滴定，瑞士萬通公司；流動實驗儀，海安石油科研儀器有限公司；動態結垢污染儀，湖北創聯石油科技有限公司；ICAP7400 電感耦合等離子體發射光譜儀,美國熱電公司。

1.2 試驗方法

本文注入水與地層水分析的實驗方法參照標準：SY/T 5523-2016《油氣田水分析方法》;SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法對注入水水質指標》

2 注入水水源選擇

2.1 注入水與地層水化學成分分析

從M 油田J 層地層水與水源井水A、水源井水B、海水水質分析結果（表1）可以看出：水源井B 鋇離子、鍶離子、重碳酸鹽、硫酸根等小于水源井A，其他水質分析結果較相近，總體而言，水源井B作為注入水導致的結垢風險較水源井A低。

2.2 注入水水質分析

由表2 注水水質分析可知：a.懸浮固體含量以及懸浮顆粒粒徑中值：水源井水B＜水源井A，從處理水難易程度考慮，水源井水B更適合于用作注入水源；b.三種注入水主要存在的細菌為腐生菌，最高濃度達到2500 個/mL，在水處理時需要進行殺菌處理；c.從N80 掛片平均腐蝕速率可看出，25℃和60℃下平均腐蝕速率順序：水源井B＜水源井A＜海水，60℃時，水源井A 和海水的平均腐蝕速率超過了標準的要求值，所以，水源井B 能滿足注入水要求，其他的注入水需要進行緩蝕處理。

表1 地層水與注入水水質分析表

表2 注入水水質分析

表3 不同結垢預測方法結果對比表

2.3 結垢趨勢預測分析

結合注入水分析數據, 運用Oddo-Tomson 飽和指數法和Scalechem 軟件對三種可供選擇注入水在不同溫度和壓力條件下結垢趨勢，進行了預測計算并對結垢情況判斷，結果見下表可知，ScaleChem軟件預測方法與Oddo-Tomson 公式計算出的結垢趨勢相一致。通過分析對比可知，優先選擇的順序為：水源井B＞水源井A＞海水，因此，水源井B更適合作為J 層注入水（表3）。

3 注水對儲層傷害實驗研究

3.1 注水速度對儲層巖心傷害實驗

本文選擇1 號巖心（氣測滲透率較小）、2 號巖心（氣測滲透率較大）開展速敏實驗，注入流體為水源井B經濾紙過濾后的地層水，實驗結果如下圖所示：1 號巖心與2 號巖心均表現為弱速敏性傷害程度，1 號巖心滲透率損害率28.53%（＞20%），因此，臨界流速為3mL/min（圖1-2）。

3.2 注水強度對儲層巖心傷害實驗

5 號巖心用輕油老化后，直接用3mL/min流量建立殘余油飽和度為38.88%，此時開始逐漸增大流量至9mL/min，得出每次流量穩定條件下注入壓力、注入時間、注入體積等參數的變化曲線[7-9]，從測試結果可以看出，在注入流量為5mL/min 即注入滲流速度為70m/d 時，5 號巖心滲透率損害率急劇地升高，后期表現出了很強速度敏感性。因此，5 號巖心對應儲層的注入滲流速度在70m/d 為宜，進一步提高地層注入能力，注入滲流速度不應超過80m/d，確保地層滲透率損害率＜20%（圖3-4）。

3.3 注水量對儲層巖心傷害實驗

為了進一步驗證注水量對吸水層損害評價實驗，分別選取6號巖心注入流量為5mL/min，7 號巖心注入流量為4mL/min 開展驅替實驗，巖心滲透率和注入壓力隨著注入體積的變化曲線。從下圖可知：6 號巖心在5mL/min 注入速率下，7 號巖心在4mL/min 的注入速率下，隨著注入量的變化，兩塊巖心的滲透率和注入壓力一直保持恒定值，說明注入量增加以后未對儲層產生新的損害，確定的注入流量合理。

根據現場的井下獲得的M油田J 層的地層數據以及注入滲流速度60-70m/d，建議每米注入量為46.06-53.74 m3/d。因此，M油田J 層建議注入量為134-156m3/d，臨界注入量為178m3/d（圖5-6）。

4 結論

針對南海M油田J 層注水的實驗數據可以得出如下結論：

4.1 通過對注入水水質分析、存在細菌濃度、地層條件下平均腐蝕速率以及結垢預測分析數據，選擇作為注入水的優先順序：水源井B＞水源井A ＞海水，綜合，水源井B適合作為M油田J 層注入水。

4.2 通過注水速度、注水強度、注水量與儲層巖心的配伍性實驗，確定了該巖心具有弱速敏，巖心臨界注入流量為5mL/min，注入水的滲流速度不超過80m/d，因此，建議M油田J 層實際地層的注入量134-156m3/d，臨界注入量為178m3/d。

圖1 1 號巖心巖石速敏性實驗滲透率比值曲線

圖2 2 號巖心巖石速敏性實驗滲透率比值曲線

圖3 注入水不同流量下滲透率變化趨勢

圖4 注入水不同滲流速度下滲透率損害率變化趨勢

圖5 巖心(6 號)注入流量下注入壓力與滲透率變化圖

圖6 巖心(7 號)注入流量下注入壓力與滲透率變化圖