懸浮固體顆粒對低滲油藏滲流物性影響的實驗研究

肖 莉

中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營 257000

懸浮固體通常是指在水中不溶解而又存在于水中不能通過過濾器的物質[1]，包括粘土顆粒、無機沉淀、有機沉淀、有機垢、腐蝕產物等。水源水中懸浮固體顆粒的含量及顆粒大小是造成低滲儲層傷害的直接因素，也是影響注入水水質及注水開發效果的重要指標。本文研究了注水水質中懸浮固體含量及顆粒大小對低滲儲層滲流物性的影響。

1 水源水的懸浮固體指標

水源水經室內處理，得到5種不同級別水源水，其水質指標見表1。從表1可以看到，隨過濾級別的增加，水源水中懸浮固體含量、粒徑中值逐及顆粒濃度逐漸降低，四級過濾水源水達到了A1級別。

表1 不同處理程度的水源水水質指標

2 懸浮固體顆粒對儲層滲透滲流物性的影響

油田注水過程中的儲層保護以考慮儲層孔隙喉道的要求為主，因此，設計了系列室內實驗以研究不同懸浮物固體顆粒含量及粒徑大小對巖心的傷害程度。因四級過濾水源水達到了A1級別，長期注入對巖心基本無傷害，故將其做為初始實驗流體。

2.1 試驗設計

1）用四級過濾水源水正向驅替10PV左右，測巖心初始滲透率K0；

2）在不斷攪拌的狀態下，用不同過濾等級的水源水驅替巖心，并測定巖心滲透率值，收集出口液，測水質粒度；

3）用四級過濾水源水正向驅替10PV左右，測不同等級注入水驅替后的巖心滲透率K1；

4）計算不同驅替條件下的巖心滲透率損害率

2.2 結果分析

2.2.1 不同級別的水源水對儲層滲流能力的影響

不同級別水源水對儲層滲透率的損害率見圖1，柱狀對比圖可以清楚看出，未經任何處理的水源水對儲層滲透率的傷害為強傷害，如果將未處理的水源水直接注入儲層，儲層有效滲透率僅保留16.4%，有效滲流能力大大降低。C3、 B2、A3級水源水對儲層的傷害為中等偏弱。四級過濾的水源水由于水質中無懸浮固體顆粒，其對應的滲透率損害可認為是水敏性和部分地層微粒運移所導致的，其它級別水源水引起的傷害是不同濃度和粒級的顆粒所造成的。

將表1與圖1數據結合起來，可以看出：隨懸浮固體含量的增大、粒徑中值的增大，注入水對儲層滲透率的傷害程度也越來越大。

圖1 不同處理程度水源水影響儲層滲透率實驗對比圖

從不同水源水粒度測試結果可以看出（見表1、表2），未經處理的水源水中含有大量懸浮固體顆粒，且含有一定含量的大顆粒，經過巖心過濾后，水源水中懸浮固體顆粒明顯減少，注入10倍孔隙體積的水源水和注入50倍孔隙體積的水源水顆粒數明顯少于未經巖心過濾的水源水中的顆粒，這充分說明大部分顆粒被巖心過濾堵塞在巖心的不同部位。

表2 不同注入倍數水源水粒度指標

眾所周知的“1/3～1/7”定律[2]認為：當固相顆粒粒徑〉1/3喉道直徑時，顆粒只會形成外濾餅堵塞儲層，不會進入油層；如果顆粒粒徑〈1/7孔喉直徑時，不會堵塞孔喉；而位于“1/3～1/7”之間的顆粒將會嚴重傷害儲層。一般低滲層的喉道半徑2.0μm～4.0μm[3]。因此，當懸浮固體顆粒＜0.286μm時，不會傷害儲層，當懸浮固體顆粒＞1.333μm時，形成外濾餅；當懸浮固體顆粒在0.286μm～1.333μm之間時，就會嚴重傷害低滲孔喉。從表2的數據可以看出，現場水源水中大于1.333μm的顆粒占了90%以上，小顆粒雖然僅占了不到10%，但是顆粒的數目較多。因此，懸浮固體顆粒對儲層的傷害以大顆粒形成的外濾餅為主要形式（從試驗完成后的巖心可以觀察到：端面及近端面處顏色不同，存在一層明顯的外濾餅），但小顆粒進入孔喉造成的傷害也不容忽視。

2.2.2 懸浮固體顆粒侵入巖心深度研究

為了研究水源水中懸浮顆粒侵入巖心的深度，室內采用水源水污染后的巖心，處理端面并在其進口端切去不同長度的巖心段，用精濾水源水正向測定剩余巖心的滲透率的方法，對水源水中懸浮顆粒堵塞巖心深度進行研究。實驗結果見圖2。

圖2 巖心堵塞深度實驗柱狀圖

從實驗結果可以看出，現場水源水中懸浮固體顆粒堵塞巖心主要集中在巖心端面和注入端巖心1公分以內的巖心處。巖心經兩次切除后，滲透率還有10.8%未能恢復。分析認為這部分傷害是由于巖心本身就存在的水敏性傷害及微粒運移造成的，而不是由于懸浮固體顆粒侵入較深，堵塞距離長造成的。

3 結論與建議

1）隨懸浮固體含量的增大、粒徑中值的增大，注入水對儲層滲透率的傷害程度也越來越大。

2）懸浮固體顆粒對儲層的傷害以大顆粒形成的外濾餅為主要形式，但小顆粒進入孔喉造成的傷害也不容忽視。

3）現場水源水中懸浮固體顆粒堵塞巖心主要集中在巖心端面和注入端巖心1公分以內的巖心處。

[1]中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5329—94.碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法.

[2]Barkman J H, Davidson D E.Measuring water quality and predicting well impairment.JPT，1972，7：865-873.

[3]黃延章，等著.低滲透油層滲流機理.石油工業出版社，1998：22.