应用浊度法评价气田水回注储层适应性实验

杨海博

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015)

应用浊度法评价气田水回注储层适应性实验

杨海博

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015)

摘要：油气田污水长期回注对油层伤害很大，但因含聚污水中聚合物、固体悬浮物、原油在含聚污水中的相对含量较少，常规的实验方法难以进行定量分析，因此引入浊度分析的方法。介绍了浊度法评价机理，以川中某气田为例，用浊度法分析了回注污水与地层水的配伍性，实验结果表明，浊度法为各种配方实验的配伍性分析提供了一个简便、准确、快捷的方法。

关键词：浊度仪；浊度；注水开发；配伍性实验

目前，在油田注水开发过程中，测量悬浮液中微量固体颗粒浓度的方法除重量法外，还有原子吸收法、浊度法等[1-3]。污水中悬浮固体颗粒浓度的测定一般采用重量法，但该方法的缺点是不能对悬浮液颗粒浓度进行快速、连续测量，而且要求悬浮颗粒粒径不能小于0.45μm。尤其是在评价回注水与地层水的配伍性时，由于沉淀物的粒径小于0.45μm，不能正确测定结垢含量。原子吸收法可用于测量悬浮液中微量、甚至痕量元素的含量，但是又不够经济。而浊度法可以综合两者的优点又规避其缺点，可以有效地评价配伍性的好坏。

气田水回注在川中油气矿应用越来越普遍，但是必须要求水质稳定，与地层水配伍不发生沉淀[4],否则对油气层伤害很大，因此评价气田水与地层水之间的配伍性是非常必要的。但常规方法评价含聚污水回注对岩心伤害存在以下几个问题[5-9]：一是评价时间长，过程繁琐；二是实验结果不准确，不能定量评价，不够直观。因此，本文提出一种快速、准确评价污水伤害的新方法——浊度法。

1浊度仪的评价原理

浊度表现液体的混浊程度，它是水体透明程度的量度，可能是由微小颗粒，如淤泥、黏土、微生物及有机物等引起[10]。一个标准浊度单位简称为1度，单位NTU，是指1L水中含有1mgSiO2对光线透过时发生的阻碍程度，它不仅与水中悬浮物质及含量有关，还与悬浮物的形状、大小和折射系数等有关。其计算公式为：

(1)

式中：T——光学浊度，NTU；b——光径；K——消光系数；L——光透过悬浮液厚度；C——悬浮液质量浓度，mg/L；D——颗粒直径，μm。

不难发现，当光径b、消光系数K、光透过悬浮液厚度L为一定值时，某一颗粒粒径下测得的悬浮物浊度与悬浮液浓度成正比关系。

值得注意的是，在使用浊度仪进行测量时要进行校准，做好零浊度水的标定。

2实验条件与方法

2.1实验仪器

2100P型浊度仪采用微处理控制操作和HACH的专利Ratio光学设计，直接以NTU单位读数，具有很高的精确度、灵敏度和可靠性，便于随身携带、野外测试。

量程：0～9.99，0～99.9，0～1000NTU；精度：读数的±2%；分辨率在最低量程为0.01NTU；样品要求每次15mL。

2.2实验水样

须家河组(T3x)、嘉二(T1j2)、长兴组(P2ch)气田产出水和珍珠冲段(J1z)地层水组成成分见表1。T3x、T1j2、P2ch为回注污水，J1z为回注层地下水，水型均为CaCl2型，其中J1z地层水Ba2+含量1 649mg/L，气田水Ba2+含量为0。

表1　实验水样组成成分

2.3实验步骤

(1) 为排除水样杂质等的干扰，首先应将回注污水和地层水进行精细过滤；

(2) 将回注污水(T3x、T1j2、P2ch)与地层水(J1z)按照实验设计比例充分混合，密封于试管中；

(3) 为使其充分反应，将试管置于高温高压反应釜，在储层温度、压力条件下静置2小时以上；

(4) 然后将试管拿出通过观察实验现象和测定浊度值的方法，评价回注污水与地层水之间的配伍性。

(5) 用浊度计进行浊度的测量，取2次平行样的算术平均值作为其浊度值T。

3配伍性实验结果

结垢是在外来流体与储层流体不配伍时，或地层水中原有平衡遭到破坏时，流体间相互作用产生无机物沉淀或有机物沉淀，常见的无机沉淀如碳酸钙、碳酸锶、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶。这些沉淀吸附在岩石表面成垢、缩小孔道、或随液体运移堵塞流动通道，使储层造成严重的损害。结垢预测参照中国石油天然气总公司颁布的《油田水结垢趋势预测》(SY/T0600-1997)进行。

通过观察实验现象、预测结垢趋势等手段，应用浊度仪对混合水样的浊度进行了测试，定量评价了水质配伍性。实验结果见表2，可以看出：

(1)J1z、T3x、T1j2、P2ch单一产出污水不同程度出现了一定量的微量沉淀，但是含量很低，水质比较清澈、稳定。

(2) 对三种气田水进行了等比例混合正交试验，表明：T1j2+P2ch配伍性最好，水质清澈，T3x+P2ch配伍性一般，T3x+T1j2、T3x+T1j2+P2ch配伍性较差。

(3) 固定地层水(J1z)一半比例不变，改变气田水进行等比例混合正交试验，表明：T3x、T1j2+P2ch与地层水配伍性最好，其他组合均呈现不配伍，有大量沉淀产生。

表2　配伍性评价实验结果

实验过程中发现，地层水J1z与T1j2、P2ch、T3x+T1j2、T3x+P2ch、T3x+T1j2+P2ch等比例混合后，可观察到水质明显浑浊，有沉淀产生附于试管壁上，说明上述水质与回注层地层水不配伍。实验结束后，往沉淀液体中加入盐酸，发现沉淀大部分消失，表明主要成分为钙质组分，与热力学结垢预测结果相吻合。

回注层位珍珠冲段J1z地层水与其他层位气藏产出污水混合后的浊度值变化对比可判断配伍性的好与差。

图1为气田水正交试验浊度值柱状图，可以得到，单层产出水在回注层温度压力下，平均浊度值为4.72NTU，水质稳定；将三种气田水(T3x、T1j2、P2ch)等比例正交混合，T1j2+P2ch浊度值仅为3.44NTU，水质明显好于其他三种情况,说明T1j2与P2ch配伍性最好。

图2为地层水与气田水配伍性实验浊度值柱状图，固定回注层地层水J1z一半比例不变，改变其他三种异层产出污水(T3x、T1j2、P2ch)进行正交试验，J1z与T3x、T1j2+P2ch等比例混合配伍性最好，浊度值小于10NTU，与其它层位产出水混合后浊度普遍偏高，其他组合情况浊度值大于382NTU，不配伍。

图1　气田水正交试验浊度值柱状图

图2　地层水与气田水配伍性实验浊度值柱状图

从测定的浊度值大小来看，T3x不能与T1j2、P2ch混合回注，珍珠冲段作为回注层，回注T3x、T1j2+P2ch的能力强于回注其他气藏产出水，而且配伍性好，与其他产出水不配伍。

4结论

(1)应用浊度法来评价水质配伍性是一种新的实验方法，该方法具有更为准确、更为快捷的优点，颇具推广价值。

(2)对珍珠冲段回注层而言，回注T3x、T1j2+P2ch的能力强于回注其他气藏产出水，配伍性表现好，目前在矿场实践亦得到验证。

参考文献

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[2]孟庆功,唐晓津,吕庐峰,等.浊度法用于测量悬浮液中微量固体颗粒浓度[J].工业水处理,2008,28(7):74-77.

[3]薛元忠,何青,王元叶.OBS浊度计测量泥沙浓度的方法与实践研究[J].泥砂研究,2004(4):56-60.

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[9]向斌,杨涛,李季,等.气田产出地层水回注水质指标实验研究[J].钻采工艺,2007,30(1):116-117.

[10]王蓓蕾,吴新民,张喜凤,等.五里湾一区回注水与储层配伍性研究[J].断块油气田,2009,16(2):106-108

编辑：李金华

文章编号：1673-8217(2016)02-0116-03

收稿日期：2015-10-29

作者简介：杨海博，硕士，工程师，1984年生，2010年毕业于西南石油大学矿产普查与勘探专业，现主要从事油田开发实验方面研究工作。

基金项目：国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”(2011ZX05011-003)。

中图分类号：TE341

文献标识码：A