華慶油田注入水對長6儲層傷害機(jī)理及對策研究

胡志杰，王小琳，楊 娟，丁雅勤，任志鵬

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家重點(diǎn)工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018）

華慶油田長6油藏是長慶油田開發(fā)的主力層系之一，是典型的超低滲透油藏，但是目前華慶油田已投產(chǎn)的各區(qū)塊普遍注水井整體壓力呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，注水壓力高，部分注水井注不進(jìn)，降壓增注施工難度大，效果較差酸化增注效果不理想，有的甚至無效，或者注水見效后水淹情況嚴(yán)重等問題。

1 注入水對長6儲層傷害機(jī)理研究

注入水因其中含有大量離子、懸浮物，溶解氣體、細(xì)菌微生物。一方面水中本身鐵離子、懸浮物、細(xì)菌造成地層孔隙吼道堵塞，另一方面，水中離子、溶解氣體、細(xì)菌又加劇系統(tǒng)腐蝕，致使腐蝕產(chǎn)物進(jìn)一步堵塞地層；低礦化度注入水注入地層后，改變了儲層礦物周圍的水環(huán)境，使其中的巖石礦物發(fā)生水化學(xué)反應(yīng)，在注水條件下造成粘土礦物的膨脹、破碎和運(yùn)移，產(chǎn)生地層的水敏傷害；地層巖石顆粒運(yùn)移產(chǎn)生速敏傷害；地層水礦化度降低產(chǎn)生鹽敏傷害；注入水和地層水不配伍，可以造成兩種水在地層中混合后結(jié)垢，產(chǎn)生碳酸鹽和硫酸鹽等的垢沉淀，可造成注水地層的堵塞傷害[1]，對延長組特低滲透油層傷害更嚴(yán)重，從而導(dǎo)致注水效率低、注水系統(tǒng)能耗高甚至注不進(jìn)水，油層壓力增長或恢復(fù)速度慢，油井產(chǎn)能低、產(chǎn)液下降快。

1.1 華慶長6儲層巖石礦物組成特征

華慶地區(qū)所處的區(qū)域構(gòu)造單元屬鄂爾多斯沉積盆地陜北斜坡南部，儲層為長6層，主要為粉細(xì)～細(xì)粒長石砂巖，碎屑成份以長石為主[4]，含量高達(dá)50.4%，其次為石英21.1%，巖屑11.5%；填隙物以鐵方解石含量為最高6.13%，其次為綠泥石4.8%。

1.2 華慶長6儲層滲流特征

圖1 華慶油田長6相滲曲線

根據(jù)華慶地區(qū)長6油層巖芯潤濕性實(shí)驗(yàn)，有2塊表現(xiàn)出中性特征，4塊為弱親油，認(rèn)為長6層為中性～弱親油。從相對滲透率曲線上看，華慶地區(qū)油水兩相滲流帶的范圍較窄。隨著含水飽和度的升高，油相滲透率的下降幅度很快，交叉點(diǎn)后長6水相滲透率的上升速度越來越快，油相滲透率下降的速度減緩（見圖1）。

1.3 儲層敏感性分析

根據(jù)粘土礦物X衍射粘土分析可得，華慶地區(qū)長6儲層敏感性礦物主要為綠泥石和伊利石，有潛在的水酸、酸敏特征。

1.4 華慶長6儲層配伍性特征

1.4.1 洛河層注入水化學(xué)特征 華慶油田地處西北干旱地區(qū)，水資源貧乏，注水水源以白堊系洛河層水作為主要注水水源。在該地區(qū)由于洛河層埋深不一，地層水礦化度變化較大。華慶油田注入水礦化度較低，但含有較高濃度的成垢陰離子SO42-，水型Na2SO4型，注入水礦化度出現(xiàn)東北低、西南高的分布特點(diǎn)。

表1 敏感性試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

表2 華慶油田洛河層注入水化學(xué)組份數(shù)據(jù)表

表3 華慶油田長6地層水化學(xué)成分分析數(shù)據(jù)表

1.4.2 油田地層水化學(xué)特征 白豹長6地層水為高Ba2+，Ca2+含量的高礦化度的CaCl2型水，礦化度約在達(dá)52～138 g/L范圍內(nèi)，為典型原始地層水。華慶油田地層水礦化度和特征離子濃度具有非均質(zhì)性特征。見水井分析結(jié)果表明該區(qū)見注入水油井采出液出現(xiàn)明顯SO42-，Ba2+消失。礦化度大幅下降。水型發(fā)生明顯改變。華慶油田地層水礦化度和特征離子濃度具有非均質(zhì)性特征；見水井存在明顯注入水淹現(xiàn)象。

1.4.3 注入水與地層水配伍性 華慶油田注入水與長6地層水配伍性試驗(yàn)結(jié)果表明：注水地層水BaSO4垢量最高可達(dá)700 mg/L以上。隨著注入水比例增大，白豹長6注水地層CaCO3結(jié)垢量一直呈現(xiàn)逐漸升高趨勢。從結(jié)垢趨勢曲線上看，當(dāng)?shù)貙铀c注入水配比為5：5時(shí)BaSO4結(jié)垢量最大，CaCO3垢隨著注入水比例的增加，結(jié)垢量逐漸降低。

圖2 華慶油田長6地層水與注入水結(jié)垢趨勢圖

2 儲層傷害對策研究

投加防垢劑、殺菌劑可保持系統(tǒng)水質(zhì)長期穩(wěn)定。加強(qiáng)精細(xì)過濾器管理，保證設(shè)備在設(shè)定技術(shù)參數(shù)下運(yùn)行是保證水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的核心手段。

2.1 礦場過濾技術(shù)分析

過濾技術(shù)可有效降低水中懸浮物總量，但不能控制由于水質(zhì)不穩(wěn)定造成的次生懸浮物。過濾效果與原水質(zhì)和水處理工藝有密切關(guān)系。

長慶油田現(xiàn)場注入水過濾效果檢測表明（見表4）。采用表面截濾技術(shù)的過濾器過濾精度高，過濾器易于清洗和再生。采用微孔PVC燒結(jié)管為過濾介質(zhì)的PE燒結(jié)管式過濾器過濾精度高，沖洗再生容易，對水中總鐵、機(jī)雜有較為理想的濾除作用。采用纖維束、纖維球、或活性炭、核桃殼為濾料的過濾效果差，反沖洗、再生較難，不宜在注水系統(tǒng)選用[3]。另外，加強(qiáng)系統(tǒng)密閉，徹底杜絕空氣進(jìn)入，徹底清洗流程，可有效提高過濾效果。

2.2 殺菌劑效果的評價(jià)

現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測表明注水系統(tǒng)存在細(xì)菌滋生問題，導(dǎo)致系統(tǒng)腐蝕加劇、機(jī)雜升高。注水系統(tǒng)投加SJ66和SJ99殺菌劑后注入水細(xì)菌含量仍然較高，說明現(xiàn)場殺菌劑使用效果不佳，不能有效控制水中細(xì)菌生長。殺菌劑殺菌效果評價(jià)（見表5）結(jié)果表明：使用濃度在100 mg/L，油田在用殺菌劑對采出水中SRB菌的殺滅效果較差，TGB殺滅效果稍好。相對而言，AD52-168對水中細(xì)菌有較好殺滅效果，使用濃度為150 mg/L時(shí)可將水中 SRB 為 1.6×106個(gè)/毫升、TGB 為 2 000個(gè)/毫升的細(xì)菌全部殺滅；AD52-306，AD-107、SJ-99 投加濃度為250 mg/L，可有效殺滅水中細(xì)菌。

2.3 防垢劑效果評價(jià)

華慶油田配伍性研究表明，開發(fā)試驗(yàn)區(qū)各區(qū)塊普遍存在BaSO4和CaCO3混合垢，對儲層造成嚴(yán)重傷害。根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果得出：對于三疊系注水層結(jié)垢體系，其中PBTCA、HPAA、PESA三類防垢劑適應(yīng)性更強(qiáng)，因此采用華慶長6層地層水與注入水組成的結(jié)垢體系進(jìn)行研究篩選的三類防垢劑和華慶油田三類礦場用防垢劑進(jìn)行防垢性能評價(jià)[5]。由結(jié)果可見:其中PBTCA、HPAA、PESA三類藥劑的使用濃度在40 mg/L時(shí)防垢

率超過90%，ZG108和ZG558防垢效果不理想。TH60使用濃度在40 mg/L時(shí)防垢率接近80%，有一定的防垢效果。

表4 過濾器現(xiàn)場使用效果

表5 殺菌劑殺菌效果評價(jià)試驗(yàn)[2]

表6 華慶油田篩選防垢劑與常用藥劑配伍性評價(jià)

圖3 華慶油田篩選和現(xiàn)場用防垢劑效果評價(jià)

2.3.1 華慶油田防垢劑與常用藥劑配伍性分析 由表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：防垢劑、殺菌劑和破乳劑互相配伍性很好，BaSO4防垢率平均達(dá)到90%以上，可以適當(dāng)減緩地層傷害。

3 結(jié)論及建議

（1）華慶油田為典型特低滲儲層，平均孔隙度11.07%，滲透率 0.241×10-3μm2；具有特征小孔細(xì)喉特征，孔喉半徑為0.11 μm。外來流體容易產(chǎn)生堵塞性傷害。

（2）華慶油田長6油藏注入水與地層及地層水配伍性結(jié)果表明：注水地層BaSO4結(jié)垢和水敏傷害是地層傷害的主要因素。

（3）現(xiàn)場水質(zhì)調(diào)查表明：細(xì)菌滋生、機(jī)雜含量、鐵離子含量高是影響華慶油田水質(zhì)穩(wěn)定的主要因素。加強(qiáng)系統(tǒng)密閉性，作好殺菌、防垢，嚴(yán)格過濾器選型和日常運(yùn)行管理可保持水質(zhì)長期穩(wěn)定。

（4）殺菌劑性能評價(jià)表明：AD-52、SJ99殺菌劑對華慶地區(qū)SRB和TGB有一定的的滅菌效果。

（5）防垢劑性能評價(jià)表明：具有膦基、羥基、羧基、環(huán)氧羥基、亞甲基等多種官能團(tuán)的瞵基羧酸類和聚羧酸類防垢劑對該區(qū)硫酸鋇有良好的防垢效果且與該油田常用陽離子型殺菌劑及聚醚類破乳劑具有較好配伍性。

[1]李明忠，秦積舜.注水水質(zhì)造成油層損害的評價(jià)技術(shù)[J］.石油鉆采工藝，2002，24（3）：41-42.

[2]碎屑巖油藏注入水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法[S］.SY/T5329-2012.

[3]王小琳，武平倉，向忠遠(yuǎn).長慶低滲透油田注水水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)[J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29（5）：77-79.

[4]吳曉明，白詩鈞，等.華慶油田長6油藏儲層特征研究[J］.石油化工應(yīng)用，2013，32（3）：48-49.

[5]李書恒，趙繼勇，崔攀峰.超低滲透儲層開發(fā)技術(shù)對策[J］.巖性油氣藏，2008，20（3）：128-130.