胜利油田牛25区块注入水处置技术研究

2013-12-23刘广东李美蓉王伟林姜东波

石油地质与工程 2013年3期

刘广东，段凡，李美蓉，王伟林，姜东波，黄银

（1.中国石化胜利油田东胜精攻石油开发股份集团有限公司，山东东营257015；2.中国石油大学（华东）理学院）

牛庄油田牛25区块位于东营凹陷牛庄洼陷西南部，油藏类型为中孔、低渗、常温、异常高压岩性油藏，其储层特征决定了在注水开发中更容易受到伤害且伤害程度较深。针对牛25区块注入水悬浮固体含量高、高矿化度加速腐蚀和含有大量生垢离子等问题，通过分析水样中常规离子的变化评价注入水与地层水的结垢状况［1-2］，确定其结垢趋势；通过岩心气测渗透率的测定，推荐适合该储层的注入水水质指标；通过对悬浮固体的处理和各种药剂（防膨剂、缓蚀剂、防垢剂）类型和加量的优化，综合评价各种水处置技术措施［3-5］，保证现场的可注入性。

1 矿物成分和不同水质分析

1.1 储层矿物成分分析

取具有代表性的牛41井岩石进行全岩矿物和粘土矿物分析，分析温度23 ℃，湿度50% RH，结果见表1和表2。

表1 全岩矿物分析结果 %

表2 粘土矿物样品分析结果 %

从中可以看出，地层中砂岩骨架颗粒主要是石英、斜长石、钾长石，胶结物多为粘土和方解石，骨架结构占94%，粘土矿物含量占5%。粘土矿物主要为高岭石，它属硅铝酸盐矿物，具有两层构造，由于其晶间结构不紧密，是一种速敏矿物，在液流的冲刷下易迁移，堵塞油层喉道。另外，粘土矿物含有低渗透油层中普遍存在的伊／蒙间层矿物。伊利石对油层的损害机理是：孔隙中伊利石的片状或丝状微晶能把孔隙分割成许多微孔，从而降低油层的渗透率。蒙脱石具有很高的吸水膨胀性，当遇到淡水时极易发生水化膨胀，堵塞孔隙喉道［6］。因此该水质中应添加防膨剂。

1.2 不同水质分析

1.2.1 水质分析及结垢预测

取牛25区块的清水和污水，在60℃下，用酸度计测pH 值，并计算钙硬度和总硬度，结果见表3。

表3 牛25不同水质各项指标分析结果

从表3中可以看出，牛25区块清水矿化度小，污水矿化度大，均呈弱碱性，水型均为CaCl2型。根据表3计算各项指数，预测牛25清水和污水结垢趋势，结果见表4。从中可看出，牛25清水易腐蚀，牛25污水易结垢，且会造成腐蚀，故对低渗透油田的开采极为不利［7］，因此，在水质进行处理时需添加缓蚀剂和防垢剂。

表4 60 ℃时各指数以及结垢性预测情况

1.2.2 不同水质结垢测定

60 ℃下，测定牛25清水和污水钙镁含量随放置时间的变化情况。实验结果表明，牛25清水5天内钙镁含量不变，不结垢，而牛25污水结垢严重，与前面的结垢预测结果一致。

1.2.3 牛25清水和污水的配伍性

60 ℃下，将牛25清水和污水按不同比例混合，对其结垢趋势进行总结，并考察地层水、回注水的配伍性，结果见图1。从图1 中可看出，当牛25 污水与清水比例为2∶1时，在第5天失钙镁率最大；该区块清污混注的比例对钙镁结垢趋势影响［8］不明显，但由于污水水质较差，应该采取水质处理措施，筛选适用的防垢剂。

图1 不同清污水混配的失钙镁率

1.2.4 注入水质标准的确定及比较

测定牛41井岩心的气测渗透率，结果见表5。从表5看出，牛41井五块岩心的平均气测渗透率为22.88×10-3μm2，属于一般低渗透油层。根据SY5329-94 碎屑岩油藏水质指标及分析方法，对气测渗透率＜0.1μm2的新开发油藏，注水开发水质应执行A1级标准，因此该区块注入水的水质要达到A1 级标准。将牛25 注入水与A1 级标准比较，结果见表6。从中可看出，注入水的pH 值、悬浮固体含量和侵蚀性二氧化碳不达标，应对其进行相应的处理。

表5 牛41井岩心的气测渗透率

表6 牛25注入水与水质A1级标准比较

2 水中悬浮物的处理

分别测定清水、污水、处理后污水、污水与清水1∶1混合水样以及经过岩心驱替实验后水样中的悬浮物固体的直径中值。

实验结果表明，污水的悬浮固体直径中值最大，为615 nm，并且未过滤的污水中含有肉眼能够看见的悬浮物颗粒；经过微孔滤膜过滤后的污水中未见到悬浮固体，直径中值减小到230 nm；清水的悬浮固体直径中值为130 nm，混合水的悬浮物颗粒直径为230 nm，该值符合A1 级水质处理标准，该水对牛41井岩心进行驱替实验后，悬浮物颗粒直径中值变为34 nm，说明部分颗粒大的悬浮物固体堵塞在岩心孔隙中，对岩心渗透率造成伤害，故需进行过滤处理。

测定牛41井岩心的渗透率，进行岩心伤害评价实验［9］，结果表明：由于污水悬浮固体含量多，直径中值大，对液测渗透率的损害率高达96%，而经过处理后的混合水对液测渗透率的损害率为23%，这是由于混合水中的悬浮固体含量少，颗粒直径中值远小于污水。因此，必须对污水进行精细过滤处理后方可用于回注。