海上低滲儲層注水水質(zhì)指標試驗研究

高波，徐國雄，史斌，蘇延輝 陳華興，江安，王朋（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司，天津300452）

高建崇 （中海石油 （中國）有限公司天津分公司，天津300452）

注水是油田補充地層能量的主要方式，注水過程儲層保護技術(shù)是保證油田注水效果的重要手段。注水水質(zhì)又是注水過程儲層保護技術(shù)研究的重點，注水水質(zhì)的好壞直接影響油田注水開發(fā)效果[1]。根據(jù)SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標及分析方法》，以注入層平均空氣滲透率進行劃分，推薦注水水質(zhì)指標。但是不同的儲層由于孔喉結(jié)構(gòu)特征不同，仍然需要進行試驗研究來確定具體儲層的注水水質(zhì)指標。

1 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

以渤中25－1油田沙河街組儲層為研究對象。沙河街組二段 （Es2）儲層巖心樣品分析孔隙度平均為16.3%，滲透率平均為42.7mD；沙河街組三段 （Es3）儲層巖心樣品分析孔隙度平均為13.0%，滲透率平均為1.9mD。

Es2、Es3喉道半徑均為微細－細喉道，以微細喉道所占比例較大；Es3喉道半徑普遍要比Es2小，微細喉道所占比例較大。結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 渤中25－1油田沙河街組儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

2 試驗方法

注水過程中儲層損害的主要因素是含油質(zhì)量濃度、懸浮固體質(zhì)量濃度、懸浮物顆粒直徑中值等。試驗中采用人造巖心分別進行含油質(zhì)量濃度、懸浮固體質(zhì)量濃度、懸浮物顆粒直徑中值的單因素指標研究，根據(jù)單因素指標的研究結(jié)果提出注水水質(zhì)綜合指標，然后采用天然巖心進行渤中25－1油田綜合注水水質(zhì)指標的驗證性試驗。天然巖心參數(shù)如表2所示；試驗所采用的人造巖心氣測滲透率范圍分別為10～50mD （模擬Es2儲層）和1～10mD （模擬Es3儲層）。

表2 Es2儲層和Es3儲層天然巖心參數(shù)

2.1 試驗設(shè)計

主要考察注入水含油質(zhì)量濃度、懸浮固體質(zhì)量濃度、懸浮物顆粒直徑中值3個指標。參照SY/T 5329—2012的控制指標，從低到高分別設(shè)計了3個指標的試驗數(shù)值。其中含油質(zhì)量濃度指標研究中分別采用含油為3.0、5.0、6.0、10.0mg/L的模擬注入水進行驅(qū)替試驗。懸浮固體質(zhì)量濃度指標研究中采用懸浮固體質(zhì)量濃度為1.0、2.0、3.0、5.0mg/L的模擬注入水進行驅(qū)替試驗。懸浮物顆粒直徑中值指標研究中采用懸浮物顆粒直徑中值為0.5、1.0、1.5、2.0μm的模擬注入水進行驅(qū)替試驗。

2.2 模擬注入水配制方法

根據(jù)文獻 [2]模擬不同含油質(zhì)量濃度的注入水配制方法，選用柴油替代原油作為溶質(zhì)基液，以適量蒸餾水作為溶劑，再在基液中加入乳化劑，配制成分散均勻的水包油型乳狀液。常規(guī)模擬懸浮固體的注入水配制方法，試驗流體采用蒸餾水，固體顆粒用超細碳酸鈣，采用不同孔徑的超細碳酸鈣模擬懸浮物，并用不同孔徑的微孔濾膜進行過濾，利用粒度分析儀進行懸浮物粒徑中值測試，配制不同質(zhì)量濃度和不同粒徑的懸浮液[3]。研究提出用現(xiàn)場原油樣品和現(xiàn)場水源井水樣品進行模擬注入水的配制，結(jié)合研究需要建立了相應(yīng)的配制方法。

2.2.1 不同含油質(zhì)量濃度的模擬注入水配制方法

①將模擬地層水水浴加熱到80℃，取300mL，在模擬地層水中加入質(zhì)量分數(shù)0.05%的乳化劑OP－10，用玻璃棒攪勻；②將渤中25－1原油水浴加熱到80℃，取3mL；③原油加入模擬地層水中，高攪5min，形成含油10mg/L的乳化液；④取10mL含油10mg/L的乳化液加入20mL模擬地層水中快速攪拌，稀釋成含油質(zhì)量濃度為5.0mg/L的模擬注入水。按此方法分別配成含油質(zhì)量濃度為3.0、5.0、6.0、10.0mg/L的模擬注入水。

2.2.2 不同懸浮固體質(zhì)量濃度的模擬注入水配制方法

①取渤中25－1水源井水樣20L，水浴加熱，除掉浮油和大顆粒雜質(zhì)；②萃取法除掉溶解油，過濾除掉大顆粒雜質(zhì)，得到顆粒直徑中值為0.5μm模擬注入水原液；③采用0.45μm濾膜過濾，測得原液懸浮固體質(zhì)量濃度為8.0mg/L；④模擬地層水與模擬注入水原液7∶1（體積比）將原液稀釋8倍，配成懸浮固體質(zhì)量濃度為1.0mg/L的模擬注入水。按此方法分別配成懸浮固體質(zhì)量濃度為1.0、2.0、3.0、5.0mg/L的模擬注入水。

2.2.3 不同懸浮物顆粒直徑中值的模擬注入水配制方法

①取渤中25－1水源井水樣12L，水浴加熱，除掉浮油和大顆粒雜質(zhì)；②萃取法除掉溶解油，再分別用不同孔徑濾膜各過濾4L，經(jīng)庫爾特粒度分析儀測得懸浮物顆粒直徑中值為0.5、1.0、1.5、2.0μm的模擬注入水原液；③采用0.45μm濾膜過濾，測得各原液懸浮固體質(zhì)量濃度分別為8、12、15、35mg/L；④模擬地層水與模擬注入水原液7∶1（體積比）將原液稀釋8倍，配成懸浮固體質(zhì)量濃度為1.0mg/L的模擬注入水。按此方法將其他粒徑懸浮固體質(zhì)量濃度都稀釋為1.0mg/L的模擬注入水。

2.3 巖心驅(qū)替試驗

根據(jù)標準SY/T 5358—2010[4]，設(shè)計巖心驅(qū)替試驗流程，通過前后滲透率的變化評價不同模擬注入水對巖心的損害程度。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 Es2儲層注水水質(zhì)指標

Es2儲層單因素指標試驗研究結(jié)果見表3。由表3可知，在含油質(zhì)量濃度為6.0mg/L、懸浮固體質(zhì)量濃度為2.0mg/L、懸浮固體直徑中值為1.5μm的模擬注入水驅(qū)替后，單因素影響下人造巖心滲透率傷害率20%左右。

表3 Es2儲層單因素指標對人造巖心傷害試驗結(jié)果

利用渤中25－1油田沙河街組儲層段天然巖心1＃和2＃對Es2儲層注水水質(zhì)綜合指標進行驗證性試驗，試驗結(jié)果見表4。由表4可知，氣測滲透率為10～50mD的Es2儲層天然巖心，在含油質(zhì)量濃度為6.0mg/L、懸浮固體質(zhì)量濃度為2.0mg/L、懸浮固體直徑中值為1.5μm的綜合因素影響下，天然巖心滲透率傷害率約30%左右，屬于弱傷害。

表4 Es2儲層天然巖心綜合傷害試驗結(jié)果

3.2 Es3儲層注水水質(zhì)指標

Es3儲層單因素指標試驗研究結(jié)果見表5。由表5可知，在含油質(zhì)量濃度為1.0mg/L、懸浮固體質(zhì)量濃度為1.0mg/L、懸浮固體粒徑中值為1.0μm的模擬注入水驅(qū)替后，單因素影響下人造巖心傷害率為23%～25%。

表5 Es3儲層單因素指標對人造巖心傷害試驗結(jié)果

利用渤中25－1油田Es3儲層天然巖心3＃和4＃，分別對Es3儲層注水水質(zhì)綜合指標進行驗證性試驗，結(jié)果見表6。由表6可知，氣測滲透率為1～10mD的Es3儲層天然巖心，在含油質(zhì)量濃度為5.0mg/L、懸浮固體質(zhì)量濃度為5.0mg/L、懸浮固體直徑中值為1.0μm的綜合因素影響下，天然巖心滲透率傷害率約28%，屬于弱傷害。

表6 Es3儲層天然巖心綜合損害試驗結(jié)果

3.3 油藏注水水質(zhì)推薦指標

綜合渤中25－1油田Es2和Es3儲層孔滲及喉道特征，含油質(zhì)量濃度、懸浮物質(zhì)量濃度、懸浮物顆粒直徑中值等主要因素對于儲層巖心的傷害試驗結(jié)果，推薦渤中25－1油田沙河街組低滲儲層的注水水質(zhì)指標采用表7所示推薦指標。

表7 渤中25－1油田沙河街組油藏注水水質(zhì)推薦指標

4 結(jié)論

1）創(chuàng)新了模擬注入水的配制方法，利用現(xiàn)場油水樣進行不同含油質(zhì)量濃度、懸浮固體質(zhì)量濃度和懸浮物顆粒直徑中值的模擬注入水配制。

2）通過試驗研究，推薦了適合渤中25－1油田沙河街組儲層的注水水質(zhì)主要控制指標。

[1]羅英俊 .油田開發(fā)生產(chǎn)過程中的保護油層技術(shù) [M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

[2]王永清，李海濤，祝渝培，等 .注入水中乳化油滴對儲層損害的實驗研究 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報，2003，25（1）：43～46.

[3]葉玨男，唐洪明，吳小剛，等 .儲層孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與懸浮物粒徑匹配關(guān)系 [J].油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（6）：92～94.

[4]SY/T 5358—2010，儲層敏感性流動實驗評價方法 [S].