新沟嘴组油藏注入水伤害分析及对策研究

肖 兵，荣林柏

（中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉430223）

新沟嘴组油藏含油区块分布广泛，涉及江汉采油厂五七作业区、新周作业区、马王庙作业区及荆州采油厂。为保护储层，防止注入水伤害储层，对新沟嘴组不同区块的不同储层物性建立了相应的注入水水质标准，并依据水质标准对新沟嘴组油藏各注水站点进行水质监测。

1 新沟嘴组注入水水质指标分析

2013年水质监测数据显示，新沟嘴组油藏注入水水质状况不容乐观，多项水质指标严重超标，水质综合达标率明显偏低。

江汉采油厂五七作业区的洪湖站水质综合达标率为58.33%，不达标项涉及悬浮物含量、粒径中值、含油量、硫酸盐还原菌、pH值及总铁含量等。其中，悬浮物含量为48.4mg／L（标准＜2.0mg／L），总铁含量为7.0 mg／L（标准＜0.5mg／L），均严重超标。新周作业区水质达标率为53.41%。老I站作为清水站，其粒径中值及3种细菌指标均不达标。其中，硫酸盐还原菌达到2.5×102个／mL（标准为0），铁细菌超过2.5×104个／mL（标准＜4.5×102个／mL），腐生菌达到2.5×103个／mL（标准＜4.5×102个／mL）。其余污水站悬浮物含量、粒径中值和平均腐蚀率也均不达标，老II站的腐蚀尤其严重，平均腐蚀率达到了2.597 8mm／a（标准＜0.076mm／a）。马王庙作业区4个注水站水质综合达标率为75.68%，不达标项为悬浮物含量、粒径中值及腐生菌指标。荆州采油厂水质综合达标率为61.93%，其水质指标中平均腐蚀率达标率仅为15.91%，悬浮物含量、粒径中值达标率＜40%，总铁含量达标率为0。陵76站、花园站因站内过滤器停用，导致多项指标超标。

2 注入水对储层伤害分析

新沟嘴组油藏区块的各注水站中，注入水对新沟嘴组油藏造成伤害的因素主要是敏感性、悬浮物含量、粒径中值、硫酸盐还原菌含量和总铁含量等。下面就这几项因素对储层造成的伤害进行分析。

2.1 储层敏感性伤害

收集了新沟嘴组油藏10个开发单元40口井的资料，取芯层位包括新下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油组，统计出各开发单元敏感性实验结果（见表1）。

表1 新沟嘴组各开发单元敏感性实验结果

新沟嘴组油藏多种敏感性并存（见图1）。其中，速敏和碱敏总体较弱，但局部有中等偏弱速敏和碱敏，如拖市、万城地区。新沟嘴组普遍表现为中等偏强水敏、中等偏强酸敏。其中，马王庙和万城局部有强水敏和强酸敏特征。伤害主要表现为水敏和酸敏。临界流速0.8m／d～6.22m／d，临界矿化度2.2×104mg／L～1.56×105mg／L，临界pH 值7～11.5。

图1 新沟嘴组敏感性伤害类型、程度与频数

研究表明，新沟嘴组的储层水敏伤害与粘土矿物及伊／蒙混层矿物绝对含量呈正相关关系。伊／蒙混层矿物含量越高水敏性越强；在伊／蒙混层矿物同等含量下，孔隙结构越差，水敏性越强。

酸敏伤害与黄铁矿含量呈正相关关系。随着黄铁矿含量增加，储层酸敏性增强，如马36井区（见图2）。新沟嘴组铁方解石、铁白云石等铁矿物含量高，也是产生酸敏伤害的主要原因。

图2 马36井区储层酸敏指数与黄铁矿相对含量关系

2.2 悬浮物含量及颗粒直径

悬浮物是影响注水水质的一个非常重要的因素，也是许多影响因素的集中表现。悬浮固体的堵塞作用不仅与悬浮物的组成、形态以及含沙量有关，而且与颗粒直径、数量以及注入层孔喉分布有关。悬浮固体含量与颗粒直径大小是两个相互配套使用的指标。当固体含量不高，而颗粒直径大时，渗透率下降严重；当固体含量略高，而颗粒直径小时，渗透率下降较小；当固体含量高，颗粒直径又大时，渗透率下降最为严重。无论高、中、低渗透储层，注入水中悬浮固体含量与颗粒直径的这种关系都相类似，因而需要经综合分析以确定不同渗透性油藏的悬浮物含量与粒径中值引起堵塞的极限值，并制定考核指标进行严格控制。

2.3 细菌含量

在油田注水系统中危害最大的细菌主要有3种:硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌（FB）和腐生菌（TGB）。

SRB在一定条件下能够将硫酸根离子还原成二价硫离子，进而形成副产物硫化氢。硫化氢对金属有很大的腐蚀作用，在其腐蚀反应中产生的黑色FeS沉淀，会导致水质恶化，让注入水变黑变臭。腐蚀产物FeS、Fe（OH）2等与水中的成垢离子共同沉淀成污垢，这种污垢不仅造成注水设备及地层堵塞，还可把杂质引入原油中，使原油性能变差。对于铁细菌和腐生菌，经过室内进行的细菌对人造岩心的单因素堵塞实验研究发现，无论是铁细菌和腐生菌对岩心都具有同样的堵塞作用。

2.4 总铁含量

铁含量包括2价铁和3价铁的总量。如果流程密闭，水中不含铁细菌、SRB菌以及硫化物时，则可以不考虑2价铁离子，而只考虑3价铁离子；如果在流程暴氧或有铁细菌存在的情况下，2价铁均可被氧化成3价铁，形成 Fe2O3、Fe（OH）3、Fe2（CO3）3、Fe2（SO4）3等腐蚀产物和垢物；若流程密闭，却存在SRB或硫化物时，也同样可生成Fe S，进而堵塞地层。因此，确定并考核总铁含量是比较科学合理的。

利用马25站注入水在马5－12地层岩心进行岩心流动和薄膜过滤试验，结果显示:将马25站注入水进行粗过滤，去除水中悬浮物固体（总铁含量为10mg／L），然后将其注入地层岩心，测得注入水中含铁量0.1mg／L，岩心渗透率也下降了48%；将马25站注入水进行精细过滤，去除水中悬浮物固体（总铁含量为0.1mg／L），然后将其注入地层岩心，测得水中含铁量0，岩心渗透率未发生任何变化。

这一研究表明，一方面注入水中铁离子含量过高，可对岩心产生严重堵塞，另一方面通过精细过滤可以大大降低含铁量。

3 对策研究

3.1 控制注入水流速与矿化度

因新沟嘴组储层为多种敏感性并存储层，在进行注水作业时，尽量将流速控制在临界流速以下。例如，在马王庙、洪湖地区，速敏试验曲线向上，表明渗透率升高，反映岩心存在颗粒运移，这种现象可能会造成注水井深处的堵塞或采油井的出砂。注水时注入水矿化度应不低于临界矿化度，否则需采取添加防膨剂、粘土稳定剂等措施予以保护。

3.2 控制悬浮物含量及颗粒直径

新沟嘴组油藏孔隙结构较差，注水开发应控制好固体颗粒含量及粒径等水质指标，以免注水造成井底及地层深处的堵塞伤害。控制悬浮物含量要做到:第一，加强对注水站水处理工艺的监督管理；第二，建议在新沟嘴组低渗透区块注水站增加一级精细过滤装置，可以有效抑制悬浮物对储层的堵塞伤害。

3.3 采取有效杀菌技术

有效控制细菌要做到以下两点。首先，应注重杀菌剂的筛选与投加。该方法存在一些问题，如操作人员需要直接接触化学品，细菌在长期投加杀菌剂的情况下易产生抗药性等。其次，采用目前比较先进的电解杀菌技术来杀灭细菌。电解杀菌技术原理是将密闭的氯碱工艺应用于大排量注水系统的杀菌处理。充分利用油田注入水中含氯含盐高的特点，将氯离子电解还原成氯气，而后溶于水生产次氯酸，以抑制细菌的滋生。该灭菌方式具有细菌杀灭效果好，不会产生抗药性，且无化学污染等优点。坪北油区目前已全面采用电解杀菌，其水质指标一跃成为全油田最好。电杀菌装置示意图（见图3）。

图3 电解杀菌装置

4 结论

1）新沟嘴组油藏油区分布广泛，储层物性差异较大，多种敏感性并存，普遍表现为中等偏强水敏、中等偏强酸敏。

2）新沟嘴组油藏各区块注入水堵塞性指标严重超标，水质综合达标率明显偏低。

3）定期对新沟嘴组各区块注入水水质和重点注水线路进行全面监测，并采取相应控制对策，将有效改善该区块注入水水质，提高油田稳产和注水开发效果。

［1］胡雪滨，李泽华，荣林柏，赵谦.江汉油田注入水水质与管理技术研究［J］.石油天然气学报，2007（03）:276－279.

［2］荣林柏，肖兵.松滋油田注水配伍性及注水水质指标研究［J］.江汉石油职工大学学报，2010（06）:11－15.