鄂爾多斯盆地地層水的配伍性研究*

徐勇 王衛忠 高鋒博 劉絲雨 楊鵬輝 屈撐囤

（1.陜西延安石油天然氣有限公司；2.西安石油大學化學化工學院）

鄂爾多斯盆地地層水的配伍性研究*

徐勇1王衛忠1高鋒博1劉絲雨2楊鵬輝2屈撐囤2

（1.陜西延安石油天然氣有限公司；2.西安石油大學化學化工學院）

水平井體積壓裂技術是致密油氣藏高效開發的關鍵技術。為了合理地處理鄂爾多斯盆地長7采出水及避免油井水淹，通過對水質離子含量分析、失硫酸根率、結垢量和垢型的分析，研究了陜北油田長7和延10地層產出水的混合結垢性質，探索了上述混合水樣回注延10地層的可行性，得出了可回注地層的長7與延10地層產出水最佳混合比例。結果表明：長7與延10地層水以8∶2比例混合時，失硫酸根率與結垢量達到最高；混合水與延10地層水以9∶1的比例混合時，失硫酸根率與結垢量為最低；經過絮凝處理的混合水懸浮物含量、含油量分別降至為1.0，2.50 m g/L，達到S Y/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》的要求。

體積壓裂；致密油藏；地層水；配伍性；鄂爾多斯盆地

0 引 言

鄂爾多斯盆地三疊系長7儲層屬于致密砂巖儲層，孔隙度小、滲透率極低，開發難度大［1］。水平井體積壓裂技術可開啟天然裂縫，形成人工裂縫與儲層天然裂縫相結合并貫穿整個油藏的縫網系統，已成為致密油氣藏高效開發的關鍵技術［2-3］。在鄂爾多斯盆地長7儲層采用水平井體積壓裂技術取得了很好的效果，壓裂后單井日產量可達10 t以上［4-5］。然而在實現儲層改造的同時，長7采出水的去向成為該技術順利應用的遺留問題。

長7采出水如果直接回注，將很快導致油井水淹。為了合理地處理鄂爾多斯盆地長7采出水及避免油井水淹，通過離子含量分析、結垢量及垢型分析、混合水的失硫酸根率分析等，研究了陜北油田長7和延10地層產出水的混合結垢性質，探索了上述混合水樣回注延10地層的可行性，得出了可回注地層的長7與延10層產出水最佳混合比例，為水平井體積壓裂技術在鄂爾多斯盆地長7儲層的應用提供了保障。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

電子天平、烘箱、循環水真空泵（S H B-Ⅲ）、加熱爐。

E D T A標準溶液、鈣羧酸指示劑、氫氧化鈉溶液、酚酞指示劑、甲基橙指示劑、氯化鋇標準溶液。

污水分別取自新安邊區塊延長組長7層位采出水與延安組延10層位處理后水。

1.2 實驗方法

1.2.1 水質分析

按照S Y/T 5523—2006《油田水分析方法》、S Y/ T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》等相關標準對水樣進行水質離子含量分析。

1.2.2 配伍性實驗

按照一定比例將長7和延10地層水于40℃恒溫烘箱中放置12 h后，測定混合后水中的S O2-4離子的濃度變化，以失硫酸根率最大者（結垢量最大）為地面最佳混合比例。而后將以該比例混合后的水與延10地層水混合，以失S O2-4率最小者（結垢量最低）為回注的最佳混合比例。

2 結果與討論

2.1 長7與延10地層水的離子含量分析

依據相關標準，對長7和侏羅系延10地層水進行了離子含量分析，測定結果見表1。

從表1可知，長7和延10地層水的礦化度接近30 000 m g/L，屬于高礦化度的碳酸氫鈉水型。長7地層水的鈣、鎂等成垢陽離子含量較高；而侏羅系延10地層水的硫酸根含量較高，達到1 126.06 m g/L。

表1 長7與延10地層水離子含量分析結果m g/L

2.2 長7與延10地層水的混合結垢性質分析

長7與延10地層水混合后的失硫酸根率及結垢量測定結果見表2，混合水垢樣的X-衍射分析結果見圖1。

表2 長7與延10地層水混合后的失硫酸根率及結垢量測定結果

圖1 混合水垢樣X-衍射分析結果

由圖1可知，水樣混合后主要為硫酸鋇和硫酸鍶垢。由表2可知，當長7與延10地層水混合比例為8∶2時，失硫酸根率最高，為56.76%，而且在該混合比例下，結垢量也達到最大，為376.6 mg/L。失硫酸根率與結垢量的變化程度基本吻合。為了使回注后在地下的結垢量達到最小，就應使注入水和地層水在地面結垢最大化，盡可能在地面去除成垢離子［6］。由水質分析結果可知，長7水的成垢陽離子濃度高而延10地層水硫酸根離子濃度高，二者混合的最佳比例為8∶2。

2.3 混合水與延10地層水的混合結垢性質分析

將長7與延10地層水以體積比8∶2的混合水與延10地層水以一定比例混合后，混合水失硫酸根率及結垢量測定結果見表3。

表3 混合水與延10地層水混合后失硫酸根率及結垢量測定結果

由表3可知，長7與延10地層水以體積比8∶2的混合水與延10地層水以不同比例混合時，失硫酸根率小于9%，同時結垢量小于4.0 m g/L，說明長7與延10地層水以體積比8∶2的混合水與延10地層水是配伍的［7］。

2.4 混合水回注延10地層的可行性評價

參照以往絮凝處理經驗［8］，將混合水p H值調至7.5，并在攪拌狀況下加入70 m g/L NaClO、80 m g/L P A C、1.0 m g/L分子量為1 200萬的P A M，靜置1 h后，用粒徑為0.3 m m、厚度10 cm的石英砂過濾后，水質測定結果見表4。

表4 絮凝處理前后水質測定結果

由表4可知，經過絮凝處理后的混合水的懸浮物含量為1.0 m g/L、含油量為2.50 m g/L、腐蝕速率為0.028 8 m m/a，SR B與T G B含量均為10個/m L，均達到S Y/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》。

3 結 論

①長7與延10地層水的礦化度接近30 000 mg/L，屬于高礦化度的碳酸氫鈉水型。

②長7與延10地層水以8∶2比例混合時，失硫酸根率與結垢量達到最高，分別為56.76%和376.6 mg/L；混合水與延10地層水以9∶1的比例混合時，失硫酸根率與結垢量為最低，分別為1.19%和0.33 m g/L。

③經過絮凝處理的混合水懸浮含量、含油量分別由處理前的2.0，6.67 m g/L降至處理后的1.0，2.50 m g/L，達到S Y/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》的標準。

④該研究為水平井體積壓裂技術在鄂爾多斯盆地長7儲層的應用提供了保障。

［1］ 薛永超，田虓豐.鄂爾多斯盆地長7致密油藏特征［J］.特種油氣藏，2014，21（3）：111-115.

［2］ 張礦生，王文雄，徐晨，等.體積壓裂水平井增產潛力及產能影響因素分析［J］.科學技術與工程，2013，13（35）：10475-10480.

［3］ 魏子超，綦殿生，孫兆旭，等.體積壓裂技術在低孔致密油藏的應用［J］.油氣井測試，2013，22（4）：50-52.

［4］ 石道涵，張兵，何舉濤，等.鄂爾多斯長7致密砂巖儲層體積壓裂可行性評價［J］.西安石油大學學報（自然科學版），2014，29（1）：52-55.

［5］ 李憲文，張礦生，樊鳳玲，等.鄂爾多斯盆地低壓致密油層體積壓裂探索研究及試驗［J］.石油天然氣學報，2013，35（3）：142-146.

［6］ 屈撐囤，馬云，謝娟.油氣田環境保護概論［M］.北京：石油工業出版社，2009.

［7］ 宋紹富，屈撐囤，張寧生.哈得4油田清污混注的結垢機理研究［J］.油田化學，2006，23（4）：310-313.

［8］ 張曉龍，張煜，屈撐囤，等.長慶油田池46聯合站采油污水回注處理實驗研究［J］.環境科學與技術，2011，34（3）：93-97.

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.05.004

1005-3158（2015）05-0011-03

2015-05-05）

（編輯 王蕊）

國家自然科學基金（21376189）；西安市科技計劃項目（C X Y1435（5））。

徐勇，2006年畢業于西安石油大學油氣田開發專業，碩士，高級工程師，現在陜西延安石油天然氣有限公司從事油氣田開發工藝技術研究與管理工作。通信地址：陜西省西安市未央區鳳城四路長慶科技樓，710018