T油田注入水控制指標(biāo)研究

徐海民，張慶生，張文昌

(中石化中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽 457000)

吳寒春

(中石化中原油田分公司采油一廠，河南 濮陽 457000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室(長江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

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T油田注入水控制指標(biāo)研究

徐海民，張慶生，張文昌

(中石化中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 濮陽 457000)

吳寒春

(中石化中原油田分公司采油一廠，河南 濮陽 457000)

陳巖

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室(長江大學(xué))，湖北 武漢 430100)

[摘要]T油田吸水能力普遍較低，注入困難，因此有必要研究注入水控制指標(biāo)。通過研究注入水懸浮固體含量和懸浮顆粒直徑中值控制指標(biāo)、注入水含油量控制指標(biāo)、注入水腐蝕評價及控制指標(biāo)、細(xì)菌控制指標(biāo)試驗(yàn)，推薦了其相應(yīng)的注入水主要控制指標(biāo)；由注入水輔助性控制指標(biāo)試驗(yàn)，推薦T油田油藏注入水溶解氧指標(biāo)≤ 0.05mg/L，F(xiàn)e3+含量指標(biāo)≤ 0.1mg/L，注入水硫化氫含量和蝕性二氧化碳不必控制，并對注入水水質(zhì)控制指標(biāo)進(jìn)行合理性檢驗(yàn)，并最終推薦了注入水標(biāo)準(zhǔn)。

[關(guān)鍵詞]注入水；水質(zhì)；控制指標(biāo)

T油田已進(jìn)入注水開發(fā)期，在注水過程中，油層吸水能力下降，注入困難，嚴(yán)重影響生產(chǎn)?，F(xiàn)有研究表明注水水質(zhì)可能造成嚴(yán)重的儲層傷害，導(dǎo)致油藏吸水能力大幅下降。因此，有必要研究注入水控制指標(biāo)，以解決T油田注水過程中所面臨的問題。

1注入水主要控制指標(biāo)

1.1注入水懸浮固體含量和懸浮顆粒直徑中值控制指標(biāo)

注入水中懸浮固相的含量及其大小是影響注入水水質(zhì)的重要指標(biāo)[1]，是造成地層傷害的重要因素。采用恒流驅(qū)替法研究不同濃度、粒徑的懸浮物顆粒對T油田儲層巖心的傷害規(guī)律。取16塊滲透率為35mD的人造巖心，配制出礦化度為248776mg/L不同懸浮固體含量與粒徑中值的懸浮物溶液。取DH4-3和DH4-4井具代表性天然巖心2塊(DH4-3-35 和DH4-3-36)分別進(jìn)行天然巖心傷害試驗(yàn)，測其滲透率的變化，計(jì)算滲透率損害率，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1　T油田儲層懸浮物對模擬巖心損害試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)模擬巖心試驗(yàn)結(jié)果選擇懸浮物參數(shù)組合(粒徑1.5μm、含量2mg/L，粒徑2μm、含量1.5mg/L)，取注水單元DH4C天然巖心分別進(jìn)行滲透率傷害試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)和結(jié)果見表2，2種懸浮物參數(shù)組合下的平均滲透率損害率分別為9.8%和11.2%，說明浮物參數(shù)組合(粒徑1.5μm、含量2mg/L)下的滲透率損害程度較小。

表2　T油田儲層懸浮物對天然巖心損害試驗(yàn)結(jié)果

表3　T油田儲層的注入水懸浮固體參考指標(biāo)

根據(jù)滲透率損害程度試驗(yàn)結(jié)果推薦T油田儲層的注入水懸浮物水質(zhì)指標(biāo)如表3所示。

1.2注入水含油量控制指標(biāo)研究

T油田油藏注入水不含油，因此其水井注水水質(zhì)含油量指標(biāo)可不考慮[2]。

1.3注入水腐蝕評價及控制指標(biāo)研究

表4　加緩蝕劑前后DH4C井區(qū)平均腐蝕速率(7d)

腐蝕本身對水質(zhì)沒有直接的影響，其主要危害是降低注水系統(tǒng)中設(shè)備、管線的使用壽命。T油田油藏注入水為清水，注入水腐蝕性主要受水中含氧量、細(xì)菌含量和礦化度等因素影響，結(jié)合目前T油田注入水指標(biāo)，推薦T油田油藏注入水采用SY/T5329-2012中推薦的平均腐蝕速率指標(biāo)0.076mm/a。針對DH4C井區(qū)地面管線和井下油管進(jìn)行腐蝕速率試驗(yàn)，表4為不加緩蝕劑和100mg/L緩蝕劑平均腐蝕速率結(jié)果。

由表4可以看出，水樣加入緩蝕劑后，平均腐蝕速率小于或等于0.076mm/a，則認(rèn)為水樣腐蝕達(dá)標(biāo)。

1.4細(xì)菌控制指標(biāo)研究

表5　SRB量對腐蝕速率的影響

1)細(xì)菌的腐蝕規(guī)律研究細(xì)菌腐蝕并非其本身對金屬的侵蝕作用，而是細(xì)菌生命活動的結(jié)果間接地對金屬腐蝕的電化學(xué)過程產(chǎn)生影響。試驗(yàn)方法如下：硫酸鹽還原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和鐵細(xì)菌(FB)的測定均采用絕跡稀釋法，即將待測定的水樣逐漸注入到測試瓶或試管中進(jìn)行接種稀釋，直到最后一個測試瓶或試管中無菌生長為止。根據(jù)細(xì)菌生長情況和稀釋倍數(shù)，計(jì)算出水樣中細(xì)菌的數(shù)目。樣品細(xì)菌含量低，所得結(jié)果允許誤差不得大于10。

試驗(yàn)結(jié)果(見表5、表6和表7)顯示，T油田注入水中隨著細(xì)菌含量增加，腐蝕速率增加。

表6　TGB量對腐蝕速率的影響

表7　FB量對腐蝕速率的影響

2)細(xì)菌對巖心滲透率的影響采用恒流驅(qū)替法研究不同細(xì)菌含量對T油田儲層巖心的傷害規(guī)律。先飽和模擬地層水，然后在恒定的注入速度(0.1ml/min)下，用模擬地層水測初始滲透率，然后再用配置好的懸浮液(見表8)驅(qū)替測其滲透率的變化，計(jì)算滲透率損害率(見表9)，并得到不同細(xì)菌含量下的平均滲透率損害率。

表8　T油田儲層細(xì)菌巖心損害試驗(yàn)驅(qū)替溶液細(xì)菌含量參數(shù)表

圖1表示不同細(xì)菌含量下不同注入體積的滲透率損害率，結(jié)果顯示，T油田注入水中細(xì)菌含量在120個/ml時，不會造成大的傷害，故可將T油田儲層的注入水細(xì)菌含量指標(biāo)定為SRB：10個/ml，TGB：100個/ml， FB：10個/ml，細(xì)菌總數(shù)為120個/ml。

圖1　T油田儲層細(xì)菌含量對巖心傷害曲線圖

2注入水輔助性控制指標(biāo)研究

2.1注入水溶解氧、鐵含量指標(biāo)的研究

注入水中溶解氧的主要危害是與Fe3+離子產(chǎn)生沉淀[3]，溶解氧對注入水的腐蝕性影響很大，隨著溶解氧含量越高，對腐蝕的加劇程度越大，因此T油田注水水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格限制氧含量(見表10)，腐蝕可以通過投加緩蝕劑得到控制，但Fe3+離子產(chǎn)生沉淀難以控制，因此必須嚴(yán)格控制注入水溶解氧含量和Fe3+含量。

暴氧狀態(tài)下注入水中添加10mg/L Fe2+，密封90℃下放置24h，讓溶解氧充分反應(yīng)，測試注入水中溶解氧，再加入過量高純氧，充分沉淀后測定濾液中Fe3+含量，即為氧、鐵含量指標(biāo)，檢測結(jié)果為溶解氧0.05mg/L， Fe3+為0.1mg/L。推薦T油田油藏注入水溶解氧指標(biāo)≤ 0.05mg/L，F(xiàn)e3+含量指標(biāo)≤ 0.1mg/L。

表10　溶解氧(DO)含量對金屬腐蝕的影響

表11　H2S含量對金屬腐蝕的影響(溫度40℃，N80鋼)

2.2注入水硫化氫含量指標(biāo)的研究

以與該區(qū)塊注入水礦化度相同的標(biāo)準(zhǔn)鹽水做溶劑，溶入氫硫酸制成不同濃度的H2S溶液。恒溫箱中試驗(yàn)，使用現(xiàn)場設(shè)備制備的材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)掛片，測算平均腐蝕速率。不同H2S含量對金屬腐蝕的影響如表11所示。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，T油田注入水中H2S含量對金屬腐蝕影響較大，另外FeS 25℃時溶度積4.0×10-19，因此理論上講，污水中只要含有S2-、 Fe2+，就會生成沉淀，因此硫化物對懸浮物貢獻(xiàn)很大，應(yīng)嚴(yán)格控制注入水中硫化氫含量。

3注入水水質(zhì)控制指標(biāo)的合理性檢驗(yàn)

(1)

試驗(yàn)結(jié)果見表12。

表12　T油田儲層注入水水質(zhì)控制指標(biāo)合理性檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

圖2　DH4-3井注入水水質(zhì)控制指標(biāo)合理性檢驗(yàn)測試曲線　圖3　DH4-4井注入水水質(zhì)控制指標(biāo)合理性檢驗(yàn)測試曲線

圖2和圖3分別為DH4-3井和DH4-4井注入水水質(zhì)控制指標(biāo)合理性檢驗(yàn)測，由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，滿足推薦注水指標(biāo)的注入水對儲層傷害不大，巖心傷害率僅為7.8%～8.6%，表明推薦注入水控制指標(biāo)能夠滿足T油田儲層注水要求。

4注入水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)前面對T油田儲層敏感性及注入水水質(zhì)各指標(biāo)評價的理論和試驗(yàn)研究[4～8]，推薦T油田儲層注入水水質(zhì)指標(biāo)(見表14和表15)。

表14　推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo)

表15　推薦水質(zhì)輔助控制指標(biāo)

5結(jié)論和建議

1)T油田注入水控制指標(biāo)試驗(yàn)推薦了懸浮固體含量小于2mg/L、懸浮顆粒直徑中值小于1.5μm、平均腐蝕速率指標(biāo)0.076mm/a，含油量控制指標(biāo)不考慮，細(xì)菌總量控制在120個/ml。

2)推薦注水指標(biāo)的注入水對儲層傷害不大，巖心傷害率僅為7.8%～8.6%，表明推薦注入水控制指標(biāo)能夠滿足T油田儲層注水要求。

3)綜合T油田儲層敏感性及注入水水質(zhì)各指標(biāo)評價的理論和試驗(yàn)研究，推薦了T油田儲層注入水水質(zhì)指標(biāo)。

[參考文獻(xiàn)]

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[編輯]辛長靜

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)13-0011-05

[中圖分類號]TE358.3

[作者簡介]徐海民(1982-)，男，博士(后)，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的研究工作；E-mail：allanxhm@163.com。

[基金項(xiàng)目]國家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05013, 2011ZX05015)；長江大學(xué)青年基金項(xiàng)目(2015cqn77)。

[收稿日期]2016-01-18

[引著格式]徐海民，張慶生，張文昌，等.T油田注入水控制指標(biāo)研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2016,13(13)：11～15.