BZ34油田回注水合理水质控制指标设计

刘建忠，徐文江，姜维东（中国海洋石油有限公司开发生产部，北京100010）

油气田水处理

BZ34油田回注水合理水质控制指标设计

刘建忠，徐文江，姜维东
（中国海洋石油有限公司开发生产部，北京100010）

针对BZ34油田有效注水开发的水质控制要求，从设计指标和设计方法两方面对油田回注水控制指标进行了实验研究，并结合典型低渗油田的注水水质推荐指标及现行标准，建立了海上低渗透油田水质标准体系。研究结果表明，为实现BZ34油田有效注水，将伤害程度控制在20%～40%时，水质控制指标中悬浮颗粒粒径应＜3μm，悬浮颗粒质量浓度应＜5mg/L，含油质量浓度应＜15mg/L。

海上油田；低渗透储层；水质控制；优化设计

注水是保持地层能量、提高原油采收率和油田开发效益的重要技术，尤其对中低渗透油田尤为重要〔1〕。其中，注入水水质是决定注水开发油田经济效益的关键因素，因此合理控制注入水水质具有重要意义。对注入水水质控制过宽，会使注水井吸水能力快速下降，对保护储层不利；对注入水水质控制过严，则会对水处理设备的要求提高，导致水处理费用增加〔2-3〕。本研究针对BZ34油田有效注水开发的水质控制要求，从设计指标和设计方法两方面对油田回注水控制指标进行了实验研究，并结合典型低渗油田的注水水质推荐指标及现行标准，建立了海上低渗透油田水质标准体系。该项研究可为海上典型低渗油田注水水质指标的设计与建立提供参考。

1　设计思路

低渗透砂岩油藏水质标准的制定应以具体的水源和油藏分析为基础，在此基础上提出技术和经济可行的注入水水质控制指标。海上低渗透砂岩油藏水质标准制定的技术思路如图1所示。

2　指标构成

水质控制指标体系是有效控制注水系统腐蚀和堵塞的重要手段。水质控制指标体系可大致分为3类，即腐蚀类控制指标、堵塞类控制指标以及检验腐蚀和堵塞控制效果的综合评价指标，如表1所示。

表1　水质控制指标体系构成及分类

图1　注水水质指标体系设计研究思路

3　设计基础

BZ34油田位于渤海湾南部海域，共有注水井24口，日注水量5 200m3，注采井数比0.48，存水率68%，油田采出程度26.4%，综合含水率45%。BZ34油田为三角洲相沉积，根据沉积旋回特征将沙河街组划分为沙二段储层和沙三段储层，沙二段储层划分为6个小层，沙三段储层划分为10个小层。沙二、沙三段储层主要胶结物为碳酸盐胶结，沙二段储层孔隙度为11.6%～18.7%，属于中孔范围；沙三段储层孔隙度为5.5%～15%，属于低孔范围。

分析BZ34油田4口典型注水井的注水层位、渗透率分布，从而确定水质指标设计基础。数据见表2和图2～图4。

表2　注水井吸水层位数据统计

图2　注水井流动系数综合柱状图

图3　注水油组流动系数统计分析结果

由图2可知，P3、P6和P7井流动系数基本上在3 000mD·m。由图3可知，在整个沙河街储层中，Ⅱ油组流动系数占56%，Ⅲ油组流动系数占37%，BZ34油田主要通过沙三段Ⅱ、Ⅲ油组注水补充能量。进一步对主力油组（Ⅱ、Ⅲ）吸水厚度和对流动的贡献进行综合统计分析（见图4），结果表明，渗透率在20～30mD和50～60mD区间的储层是BZ34油田注水过程中重点保护的储层，也是水质配伍性设计的重点。

图4　注水油组厚度和流动贡献柱状图

4　配伍性实验结果

根据配伍性实验结果〔4〕，对水质控制指标中悬浮物粒径和含量的要求见表3，含油量对储层伤害评价实验结果见表4。

表3　不同控制伤害程度的悬浮物指标要求

表4　含油量对储层伤害评价实验结果

对于渗透率在20～30mD和50～60mD区间的低渗透储层，当注入水中悬浮颗粒控制伤害程度< 20%时，基本能满足悬浮物粒径为1μm，悬浮物质量浓度为3mg/L，含油质量浓度为5mg/L的控制标准，考虑实验注入压差小于现场实际注水压差，含油质量浓度可放宽为15mg/L；当注入水中悬浮颗粒控制伤害程度<30%时，基本能满足悬浮物粒径为3μm，悬浮物质量浓度为5mg/L，含油质量浓度为10mg/L的控制标准，考虑实验注入压差小于现场实际注水压差，含油质量浓度可放宽为20mg/L。

5　低渗透油田配伍性控制水质指标高低限设计

5.1指标低限设计

配伍性水质控制指标低限设计严格按照室内配伍性实验研究结果，以配伍程度好、伤害低、增注洗井作业频度低为目标进行设计，兼顾操作可行性要求。包括悬浮物粒径、悬浮物浓度、含油量等指标。

5.1.1悬浮物粒径

结合BZ34油田沙河街组储层特征要求，沙三段各层渗透率主要集中在20mD以内（见表5）。沙三段作为BZ34油田的主力油层组，在推荐沙河街储层水处理要求时，应充分考虑沙三段要求，悬浮物粒径应小于1μm。

表5　BZ34储集层孔隙喉道特征及悬浮物粒径要求

5.1.2悬浮物浓度

结合表3不同控制伤害程度的悬浮物指标要求，对于沙河街组储层悬浮物，当悬浮物粒径在1μm左右时，要将伤害程度控制在20%以内，悬浮物质量浓度则应控制在3mg/L以下。

5.1.3含油量

结合表4含油量对储层伤害评价实验结果，对于沙河街组储层含油量，当含油质量浓度在10mg/L时，伤害率可以控制在20%以内，但综合考虑含油量对储层伤害的严重性，建议含油质量浓度控制在5mg/L以下。

5.1.4溶解气含量

腐蚀性溶解气不但会给系统带来严重的系统腐蚀问题，其腐蚀产物还会造成地层的严重伤害。根据注入水的矿化度及腐蚀挂片实验结果，指标推荐为溶解氧<0.05mg/L、二氧化碳<0.05mg/L、硫化物<2 mg/L、平均腐蚀率<0.076mm/a。

5.2指标高限设计

配伍性水质控制指标高限设计是以室内配伍性实验研究结果为依据，以储层内部伤害低、可操作程度高、增注洗井作业频度适中为目标进行设计，适当放宽水质要求并兼顾储层保护配伍性要求。

设计依据：沙河街主力油层喉道主要类型为中孔-粗（细）喉，对水质要求较高，当地面注入压力在10MPa附近时，存在开启微裂缝的可能。油藏研究表明，储层在长期的注水冲刷下，黏土颗粒会随油、气、水从油井产出，使水淹层孔隙度、渗透率提高，也加剧了层间矛盾，高渗层更高，并使储层变得疏松，极易出砂。微粒和悬浮油对岩心伤害实验表明，对于高于目前水质标准的控制指标组合，若岩心伤害率控制在合理范围内（20%左右），完全有放宽的空间。乳化油珠对岩心的伤害不仅与其浓度和粒径有关，还取决于注水压差，压差越大，伤害越小。

5.2.1悬浮物粒径

注入水中固相颗粒粒径大于储层喉道的1/7将不会严重伤害地层内部，只能在岩心段面形成外滤饼。对于沙河街储层来说，喉道在6.1～12.9μm，对应的低伤害固相颗粒粒径上限在1.74～3.69μm（平均2.75μm）；喉道在6.5～12.7μm，对应的低伤害固相颗粒粒径上限在1.857～3.629μm（平均2.743μm）；喉道在7.2～14.5μm，对应的低伤害固相颗粒粒径上限在2.06～4.14μm（平均3.1μm）。沙河街组储层渗透率主要集中在20mD左右，结合岩心评价实验结果，推荐整个油田水处理要求达到悬浮物粒径上限应小于3μm。

5.2.2悬浮物浓度

根据沙河街组储层岩心悬浮物正交实验结果，当悬浮物粒径<3μm时，要将损害程度控制在30%以内必须将悬浮物质量浓度控制在5mg/L以下。

5.2.3含油量

对于沙河街组储层，当含油质量浓度<15mg/L时，伤害率可控制在30%以内，因此含油质量浓度高限设为15mg/L。

6　海上低渗透油田水质标准体系建立

综合低限设计和高限设计研究结果，BZ34油田注水水质主要控制指标高低限应满足如下要求：当储层伤害率控制在20%～40%时，悬浮物质量浓度配伍性低限设计<3mg/L，配伍性高限设计<5mg/L；悬浮物粒径配伍性低限设计<1μm，配伍性高限设计< 3μm；含油质量浓度配伍性低限设计<5mg/L，配伍性高限设计<15mg/L。当水质的主要控制指标已达到注水要求，注水又较顺利时，可以不考虑辅助性指标；如果达不到要求，则必须按照上述腐蚀性溶解气指标执行。

结合典型低渗油田注水水质推荐指标及现行标准，建立海上低渗油田水质标准体系。对于不同低渗储层特征，给出相应的水质控制指标体系，见表6。

表6　推荐海上低渗油田注水水质指标体系

7　结论与建议

（1）海上低渗油田有效注水水质设计应以配伍程度好、伤害低、增注洗井作业频度低为目标进行设计，兼顾操作可行性要求，设计主要指标应包括含油量、固体悬浮物浓度、悬浮物颗粒粒径和腐蚀性等。

（2）BZ34油田注入水配伍性水质推荐指标：悬浮颗粒粒径为1～3μm，悬浮物质量浓度为3～5 mg/L，含油质量浓度为10～15mg/L，伤害率控制为20%～40%。

［1］吴锋，李晓平，廖伍彬，等.注水水质对低渗油藏开发指标的影响研究［J］.特种油气藏，2007，14（4）：68-72.

［2］徐文江.海上低渗油田开发的基本矛盾和主控因素研究［C］.中国海油开发技术座谈会论文集.北京：石油工业出版社，2012：307-311.

［3］袁旭军，叶晓端，鲍为，等.低渗透油田开发的难点和主要对策［J］.钻采工艺，2006，29（4）：31-35.

［4］山金城，刘义刚，李飞龙，等.注水水质控制指标对储层的伤害影响实验研究［J］.工业水处理，2013，33（增刊2）：32-35.

Design of reasonable waterquality controlindexes for BZ34 oilfield reinjection water

Liu Jianzhong，XuWenjiang，JiangWeidong
（Development&Production DepartmentofCNOOCLtd.，Beijing100010，China）

Aiming at the water quality control requirements for the effective injection water development of BZ34 oilfield，in the aspects of design indexes and designmethods，an experimental research on oilfield reinjection water control indexes have been conducted.Combined with the injection water quality recommended index of the typical low permeableoilfield and currentstandard，the systemsofwater quality standard foroffshore low permeable oilfield areestablished.The research resultsshow that in order to realize theeffective injection in BZ34 oilfield，when 20%-40%of the damage degree is controlled，according to the water quality control indexes，the size of suspended particlesshould be＜3μm，themass concentration ofsuspended particlesshould be＜5mg/L，and themass concentration ofoil contained should be＜15mg/L.

offshoreoilfield；low permeable reservoir；waterquality control；design optimization

TE357.6+1

A

1005-829X（2016）10-0084-04

刘建忠（1975—），硕士，高级工程师。E-mail：liujz@ cnooc.com.cn。

2016-08-11（修改稿）