海上W油田注水損害因素分析及水質指標研究

寧永庚

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

注水是目前世界上應用較為廣泛和行之有效的一種油田開發方式，通過注水保持采油壓力是油田開發的基本措施，也是實現油田長期穩產的根本途徑[1-4]。為了滿足節能減排的要求，海上油田大多采用生產污水代替海水作為注入水水源，而海上平臺的生產污水通常是由多個油田的采出水混合而成，水源來源復雜，水質指標多變，如果水質指標控制不當，容易對注水段儲層造成嚴重的堵塞損害[5-11]。因此，研究適合海上油田注入水的水質指標具有重要的現實意義。

海上W油田注水段儲層孔隙度在3.8%～22.3%之間，滲透率在4.8～572.5 mD之間。其中W-1N段儲層滲透率在6.7～85.0 mD之間，屬于低滲儲層；W-1H段儲層滲透率在120.0～1 170.0 mD之間，屬于高滲儲層。目前，海上W油田在注水過程中出現了比較嚴重的儲層損害現象，給油田的正常生產帶來了較大的困難。因此，作者在分析海上W油田注水損害因素的基礎上，室內以注入水的懸浮固體粒徑(d)、懸浮固體濃度(SS)和含油量(O)為考察指標，開展適合W油田的注入水水質指標評價實驗，以期為海上W油田的高效注水開發提供一定的技術支持。

1 海上W油田注水損害因素分析

海上油田注水過程中引起的儲層損害與地層自身物性、地層流體性質、注入水水質指標以及注入水與地層水的配伍性等有關[12-14]。其中地層自身物性和地層流體性質是客觀存在的，屬于潛在因素；而注入水水質指標以及注入水與地層水之間的配伍性則是外部因素。海上W油田注水可能對儲層造成的損害如下：

(1)儲層物性造成的潛在損害。海上W油田注水段儲層大部分屬于低滲、中低滲儲層，部分屬于中高滲儲層，滲透率低于50 mD的注水井在60%以上，如果注入水水質不達標，將會對注水段儲層造成嚴重的堵塞損害。

(2)儲層敏感性造成的潛在損害。海上W油田注水段儲層粘土礦物含量較高，在5.6%～15.2%之間，平均為10%左右，且其組成以伊/蒙混層和高嶺石為主，其次為綠泥石和伊利石，在注水過程中容易引起酸敏、速敏和水敏等潛在損害。

(3)注入水水質造成的堵塞損害。注入水中的堵塞物(懸浮固體、油類物質以及細菌等)可能會在注水過程中對儲層造成一定的堵塞損害，結合海上W油田平臺注入水水質分析結果，現場注入水中懸浮固體濃度以及含油量的變化較大，水質嚴重超標，注入地層會對注水段儲層造成比較嚴重的堵塞損害。

綜合以上分析結果，海上W油田在注水過程中注入水水質是造成儲層堵塞損害的主要因素。因此，作者對海上W油田注入水的水質指標進行評價，以優選出適合不同滲透率儲層的注入水水質指標，為提高海上W油田注水開發效率提供保障。

2 適合海上W油田注入水的水質指標研究

海上W油田注入水的成分比較復雜，其水質指標主要包括懸浮固體粒徑、懸浮固體濃度、含油量、細菌含量以及腐蝕速率等；但從海上W油田注水井開采現場來看，注入水中懸浮固體粒徑、懸浮固體濃度以及含油量是影響注水井堵塞和腐蝕的重要指標。因此，以這3個指標為考察對象研究適合海上W油田注入水的水質指標。根據目標油田儲層物性參數，室內選取3組海上W油田不同滲透率的人造巖心(具體物性參數見表1)，分別用于懸浮固體粒徑及濃度評價實驗、含油量評價實驗、綜合指標評價實驗。

表1 人造巖心的物性參數

2.1 懸浮固體粒徑及濃度指標評價

首先，利用不同粒徑的標準顆粒配制懸浮固體溶液，用微孔薄膜過濾器測定懸浮固體的濃度，用顆粒計數器測定懸浮固體的粒徑。將1#～6#人造巖心抽空飽和蒸餾水40 h以上后，裝入巖心夾持器中，在驅替流速為0.5 mL·min-1的條件下，用蒸餾水測定巖心在地層溫度下的原始滲透率(K0)；以相同流速注入含不同濃度懸浮固體溶液的注入水進行污染評價，驅替至100 PV時停止實驗，記錄注入不同PV時的巖心滲透率，計算巖心滲透率損害率，考察不同懸浮固體粒徑及濃度的實驗流體對不同滲透率巖心的損害程度，結果見圖1。

1#巖心：d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、K0=9.5 mD 2#巖心：d=3.0 μm、SS=5.0 mg·L-1、K0=10.6 mD 3#巖心：d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、K0=10.2 mD 4#巖心：d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、K0=556.4 mD 5#巖心：d=3.0 μm、SS=5.0 mg·L-1、K0=581.3 mD 6#巖心：d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、K0=572.6 mD

由圖1可以看出，當懸浮固體指標從d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1增大到d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1時，不同滲透率巖心的滲透率損害率均明顯升高，其中低滲巖心滲透率損害率的增幅較大，而高滲巖心滲透率損害率的增幅則相對較小。當驅替至100 PV時，1#、2#和3#巖心的滲透率損害率分別為10.9%、20.5%和32.5%，而4#、5#和6#巖心的滲透率損害率分別為7.9%、14.2%和17.9%，即當懸浮固體指標為d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1時，低滲巖心的滲透率損害率高于25%，而高滲巖心的滲透率損害率低于25%。因此，僅從懸浮固體粒徑和濃度方面考慮，對于低滲巖心，最佳懸浮固體指標為d≤3.0 μm、SS≤5.0 mg·L-1；對于高滲巖心，最佳懸浮固體指標為d≤4.0 μm、SS≤8.0 mg·L-1。

2.2 含油量指標評價

選用海上W油田原油作為溶質基液，在原油中加入適量OP-10輕輕搖勻，再加入適量蒸餾水，控制適當的轉速，配制成不同含油量的水包油型乳狀液。按2.1方法進行巖心驅替實驗，計算注入不同含油量的注入水后巖心的滲透率損害率，考察不同含油量的實驗流體對不同滲透率巖心的損害程度，結果見圖2。

7#巖心：O=8.0 mg·L-1、K0=10.1 mD 8#巖心：O=12.0 mg·L-1、K0=9.9 mD 9#巖心：O=15.0 mg·L-1、K0=9.7 mD 10#巖心：O=8.0 mg·L-1、K0=572.3 mD 11#巖心：O=12.0 mg·L-1、K0=542.7 mD 12#巖心：O=15.0 mg·L-1、K0=559.6 mD

由圖2可以看出，當含油量從8.0 mg·L-1增加到15.0 mg·L-1時，不同滲透率巖心的滲透率損害率均明顯升高，其中低滲巖心滲透率損害率的增幅較大，而高滲巖心滲透率損害率的增幅則相對較小，這與2.1的實驗結果相似。當驅替至100 PV時，7#、8#和9#巖心的滲透率損害率分別為22.3%、29.6%和51.3%，而10#、11#和12#巖心的滲透率損害率分別為10.5%、16.2%和21.9%。即對于低滲巖心，當含油量為8.0 mg·L-1時，滲透率損害率低于25%，繼續增大含油量，滲透率損害率高于25%；而對于高滲巖心，即使含油量增至15.0 mg·L-1，滲透率損害率僅為21.9%，低于25%。因此，僅從含油量考慮，對于低滲巖心，最佳含油量指標為O≤8.0 mg·L-1；對于高滲巖心，最佳含油量指標為O≤15.0 mg·L-1。

2.3 綜合指標評價

在單項指標分析的基礎上，開展水質綜合指標評價。分別配制含不同懸浮固體粒徑、不同懸浮固體濃度、不同含量油的綜合實驗流體，按2.1方法進行巖心驅替實驗，計算注入不同綜合指標注入水后巖心的滲透率損害率，考察不同綜合指標的實驗流體對不同滲透率巖心的損害程度，結果見圖3。

13#巖心：d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=8.0 mg·L-1、K0=12.1 mD 14#巖心：d=5.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=12.0 mg·L-1、K0=11.3 mD 15#巖心：d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、O=15.0 mg·L-1、K0=10.8 mD 16#巖心：d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=8.0 mg·L-1、K0=549.2 mD 17#巖心：d=5.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=12.0 mg·L-1、K0=571.7 mD 18#巖心：d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、O=15.0 mg·L-1、K0=562.9 mD

由圖3可以看出，當綜合指標從d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=8.0 mg·L-1變化到d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、O=15.0 mg·L-1時，不同滲透率巖心的滲透率損害率均明顯升高，其中低滲巖心滲透率損害率的增幅較大，而高滲巖心滲透率損害率的增幅則相對較小，這與2.1和2.2的實驗結果均相似。當驅替至100 PV時，13#、14#和15#巖心的滲透率損害率分別為24.2%、39.2%和69.7%，而16#、17#和18#巖心的滲透率損害率分別為17.5%、19.6%和24.2%，即當綜合水質指標為d=2.0 μm、SS=3.0 mg·L-1、O=8.0 mg·L-1時，低滲巖心(13#)的滲透率損害率低于25%，繼續增大綜合水質指標，低滲巖心滲透率損害率高于25%；而當綜合水質指標為d=4.0 μm、SS=8.0 mg·L-1、O=15.0 mg·L-1時，高滲巖心的滲透率損害率低于25%。因此，從綜合水質指標考慮，對于低滲巖心，最佳水質指標為d≤2.0 μm、SS≤3.0 mg·L-1、O≤8.0 mg·L-1；對于高滲巖心，最佳水質指標為d≤4.0 μm、SS≤8.0 mg·L-1、O≤15.0 mg·L-1。

3 結論

海上W油田注水可能對儲層造成的損害因素主要包括儲層物性造成的潛在損害、儲層敏感性造成的潛在損害以及注入水水質造成的堵塞損害，其中注入水水質可能是引起海上W油田儲層堵塞損害的主要因素。針對海上W油田W-1N段低滲儲層，其最佳注入水水質指標為d≤2.0 μm、SS≤3.0 mg·L-1、O≤8.0 mg·L-1；而針對W-1H段高滲儲層，其最佳注入水水質指標為d≤4.0 μm、SS≤8.0 mg·L-1、O≤15.0 mg·L-1。