層間非均質性注水堵塞規律實驗研究

鄧聰 唐洪明 楊琥林 彭向南

1. 西南石油大學地球科學與技術學院 四川 成都 610500 2. 西南石油大學天然氣地質四川省重點實驗室 四川 成都 610500

地下油藏是人類重要的能源資源之一，通過注水來提高油藏采收率已經成為油田開發中的重要手段之一。通過注水可以提高地下儲層的壓力，促進能源的開采和儲存[1-2]。然而，隨著地下水注入的進行，一些問題也逐漸顯現出來，其中最突出的問題之一就是層間非均質性引起的注水堵塞。注水堵塞問題不僅影響地下水能源的有效開發，還可能對地下儲層的長期穩定性產生不利影響。在注水過程中，水流通常從一個注水井穿過多個地層，并且這些地層的性質可能會有很大的差異。這種地層之間的非均質性包括滲透率、孔隙度、巖石類型等方面的差異[3，4]。當地層非均質性較大時，注入水流容易在某些地層中受阻，形成堵塞現象，降低了注水的效率。因此，研究層間非均質性注水堵塞規律對于優化地下水能源的開發和管理至關重要[5]。為此，采用一定滲透率級差的人造巖心，通過室內實驗開展不同滲透率儲層并聯模擬實驗，監測驅替過程各并聯巖心驅替壓力、流量和滲透率變化等參數評價層間非均質性對水井注入能力的影響，明確評價滲透率級差、注入壓差等對其注入性的影響，為油藏開發提供科學依據和技術支持。

1 實驗方案與步驟

實驗步驟主要有以下5步：①配制不同水質條件下的工作液；②測定實驗巖心的氣測滲透率Kg、孔隙度；③實驗巖心抽空飽和地層水20小時以上，裝入巖心夾持器，保持其地層溫度條件下，驅替一定體積的地層水，待巖心滲透率穩定后，測其初始滲透率Ki；④在恒定流速下注入配置好的不同水質的注入水，記錄注入不同PV注入水后巖心滲透率的變化關系；⑤評價不同水質指標的注入水對巖心滲透率的影響程度。實驗裝置見圖1，具體實驗方案見表1。

表1 多層同注注水堵塞規律評價實驗方案設計

圖1 流動實驗裝置流程

2 實驗結果與討論

高、中、低滲巖心三級并聯注水堵塞規律實驗評價實驗結果如表2所示，認識如下：

表2 高、中、低滲巖心三級并聯注水堵塞實驗評價結果統計

（1）用SS≤10mg/L、d≤4μm、O≤30mg/L的液體進行驅替，當低中高滲巖心滲透率比例為1：7.4：18.6時，低滲巖心不出液，驅替注入水的總出液量比例為0%：27%：73%，中滲巖心的滲透率損害程度為32.1%，高滲巖心的滲透率損害程度為27.4%，平均29.8%，同一驅替壓差之下中滲巖心的流速為2.1mL/min，高滲巖心為5.5mL/min，驅替40PV下中滲巖心損害率為30.6%、高滲巖心為1.3%，巖心滲透率越低損害程度更高且注入水出液量低、驅替流速慢。

驅替同一水質指標注入水條件下，當低中高滲巖心滲透率比例為1：2：5時，驅替污水的總出液量比例為17%：24%：59%，低滲巖心的滲透率損害程度為43%，中滲巖心的滲透率損害程度為21%，高滲巖心的滲透率損害程度為15.2%，平均26.4%，同一驅替壓差之下低滲巖心的流速為1.3mL/min，中滲巖心為1.8mL/min，高滲巖心為4.4mL/min，驅替40PV下巖心損害率分別為38.2%、21%、7%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅替流速慢。

（2）用SS≤7mg/L、d≤3μm、O≤20mg/L的液體進行驅替，當低中高滲巖心滲透率比例為1：7.3：18.3時，低滲巖心不出水，驅替注入水的總出液量比例為0%：27%：73%，中滲巖心的滲透率損害程度為30.1%，高滲巖心的滲透率損害程度為24.2%，平均27.2%，同一驅替壓差之下中滲巖心的流速為2.3mL/min，高滲巖心為5.2mL/min，驅替40PV下中滲巖心損害率為27.7%，高滲巖心損害率為7.8%。

驅替同一水質指標注入水條件下，當低中高滲巖心滲透率比例為1：4：10時，驅替污水的總出液量比例為11%：27%：62%，低滲巖心的滲透率損害程度為34.1%，中滲巖心的滲透率損害程度為28.4%，高滲巖心的滲透率損害程度為12.7%，平均25.1%，同一驅替壓差之下低滲巖心的流速為0.8mL/min，中滲巖心為2mL/min，高滲巖心為4.6mL/min，驅替40PV下巖心損害率分別為34.1%、20.1%、5.1%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅替流速慢。

（3）用SS≤5mg/L、d≤3μm、O≤15mg/L的液體進行驅替，當低中高滲巖心滲透率比例為1：2.1：5.4時，驅替注入水的總出液量比例為16%：25%：29%，低滲巖心的滲透率損害程度為26.6%，中滲巖心的滲透率損害程度為22.6%，高滲巖心的滲透率損害程度為21.7%，平均23.6%，同一驅替壓差之下低滲巖心的流速為1.6mL/min，中滲巖心為2.5mL/min，高滲巖心為5.9mL/min，驅替40PV下巖心損害率分別為19.1%、22.6%、10.8%。

驅替同一水質指標注入時，當低中高滲巖心滲透率比例為1∶1.9∶4.9時，驅替污水的總出液量比例為18%∶23%∶59%，低滲巖心的滲透率損害程度為25.7%，中滲巖心的滲透率損害程度為24.3%，高滲巖心的滲透率損害程度為19.8%，平均23.3%，同一驅替壓差之下低滲巖心的流速為1.8mL/min，中滲巖心為2.4mL/min，高滲巖心為6mL/min，驅替40PV下巖心損害率分別為22.3 %、24.3%、9.5%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅替流速慢。

續表

3 結束語

同井多層并聯實驗巖心的滲透率級差過大時，低滲透率巖心不吸水。水質指標越差，吸水量比例與滲透率比例越不吻合，有利于高滲巖心吸水；進一步優化水質指標，有利于提高低滲巖心吸水。總得來說隨水質指標越優，高中低巖心的出液比例級差越小，越有利于減小層間非均質性對于注水效果的影響。