塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏回注水水質(zhì)指標(biāo)對(duì)滲透率的影響

袁長(zhǎng)忠

（中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營(yíng) 257000）

縫洞型碳酸鹽巖油藏是塔河油田開(kāi)發(fā)的主要油藏類型，根據(jù)碳酸鹽巖儲(chǔ)集巖孔隙分類方法，結(jié)合油藏地質(zhì)資料，其縫洞類型可分為3種：以0.1 mm寬裂縫發(fā)育為主，以0.1 mm寬裂縫與2 mm直徑洞共同發(fā)育為主和以0.5 mm寬裂縫與5 mm直徑洞共同發(fā)育為主。針對(duì)縫洞型碳酸鹽巖油藏開(kāi)發(fā)，已開(kāi)展了大量研究，如開(kāi)發(fā)技術(shù)政策和理論方法[1-2]、注采井網(wǎng)優(yōu)化、縫洞單元?jiǎng)澐旨胺诸愒u(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析方法等[3-5]，而針對(duì)縫洞型碳酸鹽巖油藏回注水水質(zhì)指標(biāo)的研究較少[6]，尚未形成回注水標(biāo)準(zhǔn)。懸浮物含量、粒徑中值和含油量是回注水水質(zhì)的主要指標(biāo)[7]，因此，筆者以塔河油田裂縫型（縫寬為0.1 mm）和縫洞型（縫寬為0.1 mm，洞直徑為2 mm）巖心為研究對(duì)象，采用單因素實(shí)驗(yàn)，考察了懸浮物含量、粒徑中值和含油量等水質(zhì)指標(biāo)對(duì)巖心的傷害情況，以期為縫洞型碳酸鹽巖油藏的注水開(kāi)發(fā)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 模擬回注水的配制

選取不同粒徑中值的硅藻土作為懸浮物質(zhì)，加入到1 L模擬回注水中混勻，得到不同懸浮物含量、不同粒徑中值的模擬回注水，其礦化度為233262 mg/L，其中Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Cl-，SO42-和HCO3-的質(zhì)量濃度分別為77458，2763，12332，2063，137785，732和127 mg/L。

選用塔一聯(lián)合站的外輸油配制不同含油量的模擬回注水。配制方法為：稱取1 g原油，加入到1 L模擬回注水中，加入3 mL乳化劑，混合均勻，靜置30 min，測(cè)定溶液中含油量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需質(zhì)量濃度進(jìn)行稀釋，即得不同含油量的模擬回注水。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及步驟

實(shí)驗(yàn)裝置主要包括恒流泵、中間容器（帶攪拌）、巖心夾持器、恒溫箱、穩(wěn)壓氣源（氮?dú)猓?、壓力采集和?shù)據(jù)記錄裝置等（圖1）。實(shí)驗(yàn)步驟主要包括：①巖心制備。根據(jù)塔河油田碳酸鹽巖油藏的情況，切割石灰石全直徑巖樣，再將其對(duì)半剖分，分別在每半塊巖面上參照實(shí)際儲(chǔ)層情況，人工模擬縫洞，再還原為圓柱狀巖心，制備成相應(yīng)縫洞型全直徑巖心[8]；所制備的裂縫和縫洞型巖心直徑均為25 mm，長(zhǎng)度均為55 mm。②將刻蝕后的巖心抽真空飽和模擬回注水，測(cè)得孔隙體積均為0.2 mL。③在模擬油藏溫度為90℃的條件下，將飽和模擬回注水的巖心裝入巖心夾持器，環(huán)壓維持在4 MPa。④將模擬回注水注入中間容器，開(kāi)啟攪拌，轉(zhuǎn)速為300 r/min，防止模擬回注水中懸浮物的沉降。⑤開(kāi)啟恒流泵，以2 mL/min的注入速度進(jìn)行驅(qū)替，同時(shí)記錄注入壓力和產(chǎn)出液體積。⑥巖心傷害程度分析。巖心傷害程度的計(jì)算式為

式中：D為巖心傷害程度；K為注入一定體積回注水時(shí)巖心的滲透率，μm2；Ki為巖心初始滲透率，μm2。

圖1 巖心傷害物理模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置示意

2 巖心滲透率影響因素

2.1 懸浮物粒徑

由于目前塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏現(xiàn)場(chǎng)回注水中懸浮物含量一般小于40 mg/L，因此，對(duì)于裂縫型和縫洞型巖心，采用懸浮物含量為40 mg/L，粒徑中值分別為10，20，30，40和50 μm的模擬回注水進(jìn)行巖心傷害實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著懸浮物粒徑的增大，2種巖心表現(xiàn)出非常接近的傷害規(guī)律。當(dāng)懸浮物的粒徑中值為30 μm時(shí)，巖心滲透率下降接近40%；當(dāng)粒徑中值為40 μm時(shí)，巖心滲透率隨注入孔隙體積倍數(shù)的增加直線下降，在注入水體積為5000倍孔隙體積時(shí)，巖心滲透率下降達(dá)98%以上，表明巖心堵塞時(shí)的懸浮物粒徑中值為30～40 μm（圖2）。由于塔河油田裂縫型碳酸鹽巖油藏注水壓力非常低（不足1 MPa），即使注水壓力增加1倍，對(duì)注水系統(tǒng)的影響也較小，建議以巖心滲透率的損失率不超過(guò)50%作為不發(fā)生明顯傷害的判斷依據(jù)。因此，對(duì)以上2種類型油藏，建議回注水中懸浮物的粒徑中值控制在30 μm以下。

圖2 懸浮物粒徑對(duì)縫洞型巖心滲透率的影響

將巖心裂縫寬度（0.1 mm）與堵塞粒徑（30～40 μm）進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，其基本符合孔隙喉道與懸浮物粒徑的匹配關(guān)系，即遵從1/3橋堵理論[9-10]，表明在裂縫的寬度較小時(shí)（小于100 μm），遵循碎屑巖孔隙的堵塞規(guī)律，為確保不發(fā)生堵塞，懸浮物粒徑中值應(yīng)控制在裂縫寬度的1/3以下。

2.2 懸浮物含量

對(duì)粒徑中值為35 μm，懸浮物含量分別為30，45，60和100 mg/L的回注水進(jìn)行巖心傷害實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，懸浮物含量對(duì)2種巖心的傷害規(guī)律相同，且隨著懸浮物含量的增加，巖心滲透率衰減速度加快；在注入5000倍孔隙體積的模擬回注水條件下，當(dāng)懸浮物含量為30 mg/L時(shí)，滲透率損失不超過(guò)5%，巖心傷害較??；當(dāng)懸浮物含量超過(guò)45 mg/L時(shí)，巖心滲透率損失超過(guò)98%（圖3），已發(fā)生明顯傷害。因此，回注水中懸浮物含量應(yīng)控制在30 mg/L以下。

圖3 懸浮物含量對(duì)縫洞型巖心滲透率的影響

2.3 含油量

塔河油田回注水除油后污水含油量通常小于80 mg/L，對(duì)裂縫型和縫洞型巖心，分別考察了含油量為20，40，60和80 mg/L時(shí)，巖心滲透率隨注入水體積的變化規(guī)律。結(jié)果表明，含油量對(duì)2種巖心的傷害規(guī)律相同，隨著含油量的增加，巖心滲透率的損失程度加劇，當(dāng)含油量為20 mg/L時(shí)，巖心滲透率下降約為33%；當(dāng)含油量為40 mg/L時(shí)，滲透率下降約為50%（圖4）；按照滲透率損失率不超過(guò)50%的原則，對(duì)于裂縫型和縫洞型油藏，回注水的含油量要控制在40 mg/L以下。由圖4還可看出，巖心滲透率隨注入水體積的增加，呈現(xiàn)先快速下降，后趨于平穩(wěn)的變化規(guī)律，這不同于懸浮物對(duì)巖心的傷害規(guī)律，表明回注水中的原油對(duì)地層的傷害相對(duì)較小。

圖4 含油量對(duì)縫洞型巖心滲透率的影響

利用相同的實(shí)驗(yàn)方法研究了懸浮物含量、粒徑中值和含油量對(duì)裂縫型巖心的傷害規(guī)律，結(jié)果表明，3者對(duì)裂縫型巖心的影響與對(duì)縫洞型巖心的影響相同，說(shuō)明在注水過(guò)程中，可以不考慮洞的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

懸浮物含量、粒徑中值和含油量等回注水水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)于塔河油田裂縫型和縫洞型巖心的傷害規(guī)律相同，在注水過(guò)程中，可以不考慮洞的影響。對(duì)于裂縫型和縫洞型的油藏，可以將懸浮物含量小于30 mg/L，粒徑中值小于30 μm，含油量小于40 mg/L作為回注水水質(zhì)的控制指標(biāo)。由于采用的是單因素實(shí)驗(yàn)，未進(jìn)行多因素的考察，而實(shí)際的油藏傷害是多因素的，因此，研究結(jié)果具有一定的局限性，但對(duì)各因素對(duì)油藏傷害的考察時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)方法可以為其他油藏回注水水質(zhì)指標(biāo)的確定提供一定的參考。

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