延長油田H區塊長8注水結垢分析及配伍性研究

樊欣欣，仵 改，韓阿維

(1.延長油田股份有限公司 富縣采油廠，陜西 富縣 717500；2.延長油田股份有限公司 注水項目管理指揮部，陜西 延安 716000)

1 概況

低滲儲層物性差、產能低，區域差異性大，目前注水仍是其主要開發方式。為了有效的防止儲層因注入水與儲層的不配伍而造成地層堵塞、儲層傷害，從而使儲層滲透率降低，產能迅速下降，最終導致采收率降低。保證注水水質、注水及儲層好的配伍性等能夠有效提高注水效率及采收率。H區塊由于水資源短缺，注入水多以采出水為主，為了保證油氣田有效的注水效率以及目前技術現狀、延長油田對采油污水回注的要求等，在調研國內外采油污水配伍技術現狀基礎上[1-3]，選取延長油田H區塊，對采出水等水樣進行室內水質各項指標分析，并進行注入水與儲層配伍性室內實驗，預測地層水結垢情況及配伍性研究，在此基礎上，使注入水的各項指標達到油田注入水標準，使注入水與地層配伍性良好。研究結果對研究區H區塊注水優化及同類區塊注水開發具有一定實際意義[4]。

2 實驗部分

2.1 水質分析實驗方法

水質分析是依據SY/T5392-2012《碎屑巖油藏水水質推薦指標及分析方法》，對H區塊的3個水樣成分進行定性、定量分析。分析內容包括：Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Cl-、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-、總鐵、Na+、S2-、細菌含量及固體懸浮物含量測定。

2.2 結垢預測方法

Scalechem結垢軟件系統由美國OLI公司和殼牌石油公司共同開發研制，旨在分析、預測油田各種管道、鉆井等結垢問題。Scalechem分析軟件利用水樣的離子組成以及地層的溫度壓力、界定流速等，采用離子成垢經驗公式對不同比例混合水樣的成垢離子溶度積、飽和指數等結垢趨勢界定參數進行計算，從而確定不同比例混合水樣的結垢類型以及不同垢型的結垢量[5]。本次采用美國OIL公司的Scalechem分析軟件對長8采出水在地層溫度和壓力條件下，以不同比例分別與地表水、淺層水混合后結垢類型與結垢量進行預測。設定的基本參數：溫度41.3℃，壓力8.77 MPa，流速1 m/s。

2.3 注水配伍性實驗方法

目前國內主要采用的是現象觀察、成垢離子的分析、濁度或透光率分析及垢物質量分析等靜態實驗評價方法。為了充分了解不同水體之間在不同的混配比例下是否配伍，可以測定垢物質量來進行分析[6-8]。本次實驗采用實驗現象、透光率與垢物質量相結合的分析方法。

2.3.1 實驗儀器與試劑

UV-2600紫外可見分光光度計，0.45 μm濾膜，玻璃砂過濾裝置，長8污水，淺層水，地表水。

2.3.2 實驗方法

a.水樣的預處理現場采集H區塊長8儲層的采出水、地表水、淺層水，用0.45 μm的水性濾膜過濾，得到無色透明的水樣。

b.配伍性實驗將預處理后的采出水與地表水或淺層水按不同的比例混合，總體積1000 mL轉入1 L的廣口瓶中密封，其中一組放置于室溫下，另一組放置于設定為地層溫度的烘箱中，放置5 d后，觀察實驗現象并與測定混合水的透光率并測定垢的量。

2.4 水與儲層配伍性實驗方法

選取H區塊長8巖樣(滲透率Ka=0.332×10-3μm2，孔隙度Φ=10.07%)，用地層水將巖芯抽空飽和，在設定的溫度下用地層水驅替至平衡，測出巖芯的初始滲透率K0。改用注入水在同一溫度和方向下驅替，測出巖芯滲透率Kd。繪制巖芯傷害率(1-Kd/K0)與注入倍數PV的關系曲線，其中Kd為回注水注入地層后的巖芯滲透率，PV為巖芯孔隙體積倍數的注入量。依據儲層保護的標準，當巖芯傷害率≤20%，則說明注入水與儲層配伍性良好[9-11]。

3 結果與討論

3.1 水質分析結果

水質結果見表1。由水質分析可知：H區塊三種采出水中，長8采出水中的成垢離子Ca2+含量最高，為212.67 mg/L；Ba2+/Sr2+含量為100.2 mg/L，SO42-、HCO3-含量分別為8.12 mg/L、1055.65 mg/L。除此之外，懸浮物含量也相對較高，淺層水及地表水礦化度相對較低，長8采出水礦化度較高，為13557.4 mg/L，3種注入水均呈弱堿性，無明顯差別。通過水型判別后，長8采出水、黃淺層水、地表水都屬于CaCl2水型。

3.2 結垢預測結果與分析

3.2.1 H區塊理論預測結果

針對H區塊長8采出水結垢趨勢理論預測的結果如表2所示。

表1 H區塊水質分析結果(mg/L)

表2 長8采出水結垢趨勢理論預測結果

通過理論計算預測后，對于長8采出水硫酸鍶及硫酸鈣無結垢趨勢，碳酸鈣也無結垢趨勢，硫酸鋇有結垢趨勢。

3.2.2 長8地層水與地表水混合后結垢趨勢預測

長8地層水與地表水混合后結垢趨勢預測如圖1所示。由圖1的預測結果知，長8地層水與地表水混合，主要的結垢類型為BaSO4與SrCO3，BaSO4結垢量較小，SrCO3結垢量中等。隨著長8地層水所占比例的不斷增加，BaSO4與SrCO3的結垢量均有所增加。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.2.3 長8地層水與淺層水混合后結垢趨勢預測

長8地層水與淺層水混合后結垢趨勢預測如圖2所示。由圖2預測結果知，長8地層水與淺層水混合，主要的結垢類型為BaSO4與SrCO3，BaSO4結垢量較小，SrCO3結垢量中等。隨著長8地層水所占比例的增加，CaCO3與BaSO4的結垢量均有所增加。這與長8采出水理論計算預測的結垢類型為BaSO4基本一致，但其沒有進行SrCO3結垢預測。通過Scalechem軟件預測填補了理論計算的不足。綜上，長8地層水主要結垢類型為SrCO3與BaSO4。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.3 注水配伍性結果與分析

將預處理長8采出水分別在室溫26℃和地層溫度41℃下，與淺層水、地表水以不同比例混合的配伍性，結果見表3。從表3可知，在室溫26℃條件下，隨長8采出水比例不斷增大，無論是與淺層水還是地表水的混合水，其透光率都在不斷下降，結垢量呈增加的趨勢，在地層溫度41℃下，混合水透光率都在不斷下降，結垢量也呈增加的趨勢，在室溫26℃時的結垢量比地層溫度41℃時的結垢量大，結垢程度相對較大，透光率接近。在混配比為1∶4時，淺層水與長8采出水的最大結垢量52 mg·L-1，地表水與長8采出水最大結垢量為88.4 mg·L-1。說明長8采出水是影響混合水結垢量的主要因素。從表3可知，在室溫26℃和地層溫度41℃條件下，隨長8采出水比例不斷增大，混合水的透光率在下降，結垢量不斷增大，表明長8采出水是影響混合水結垢量的主要因素。

表3 長8采出水與淺層水、地表水配伍性實驗

將預處理長8采出水分別在室溫和地層溫度下，與淺層水、地表水以不同比例混合，分別放置不同時間，通過觀察期透光率變化結果見表4、表5。從表4、表5可知，無論在室溫還是地層溫度下，隨著時間的不斷增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趨勢，這說明結垢量在不斷增大，但是變化趨勢不斷變小。本實驗表明不論在任何溫度條件下該區域地表水與淺層兩種不同來源注入水混合后結垢就開始出現并且逐漸累積，但隨后垢量趨于平穩不在增加。

表4 長8采出水與淺層水配伍隨時間變化性實驗

表5 長8采出水與地表水配伍隨時間變化性實驗

整體上來說，長8采出水與淺層水或地表水混合后結垢量較小，證明H區塊長8地層采出水與地表水或淺層水的配伍性較好，但仍需加入少量阻垢劑。

3.4 水與儲層配伍性結果與分析

研究區長8巖心傷害實驗數據如圖3所示。

1.原水樣 2.處理后水樣

由圖3知，隨著注入倍數的不斷累積，水樣對巖心的傷害率不斷增大，但處理后的水樣對巖心的傷害率明顯降低。觀察曲線發現，原水樣在驅替至10 PV后，其對巖芯的傷害率增長速度明顯降低；處理后水樣在驅替至5 PV后，巖芯的傷害率增長速度明顯減緩。處理前水樣對巖心的最大傷害率分別為39.5%，而處理后的水樣對巖心的傷害率降低到了15%以下。綜上，采出污水中懸浮物、細菌和油含量等對巖心有一定傷害，在污水回注之前需對回注水進行處理。

4 結論

本文基于對采出污水回注的要求以及為了降低其對儲層的傷害，通過室內水質分析、采出水結垢預測及配伍性以及采出水與地層配伍性實驗，研究得出以下結論：

(1)研究區采出水為CaCl2水型，與地表水以及淺層水水型一致，從水型來看，配伍性會相對較好：

(2)研究區長8地層水主要結垢類型為SrCO3與BaSO4；

(3)通過長8采出水與地表水、淺層水在不同比例混合下的配伍性實驗研究后，發現長8采出水是影響結垢量的主要原因，無論在室溫還是地層溫度下，隨著時間的不斷增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趨勢。說明H區塊長8地層采出水與地表水或淺層水的配伍性較好，但仍需加入少量阻垢劑。

(4)研究區水樣對該儲層傷害率為39.5%，處理后水樣傷害率可降低至15%以下。

本文雖然通過實驗獲得了一定的研究成果，但仍然有許多方面的工作需要進一步深入和完善，并與注水開發過程的現場相結合，總體來說，對H區塊注水優化及同類區塊注水開發具有一定實際意義。