延长油田H区块长8注水结垢分析及配伍性研究

樊欣欣，仵 改，韩阿维

(1.延长油田股份有限公司 富县采油厂，陕西 富县 717500；2.延长油田股份有限公司 注水项目管理指挥部，陕西 延安 716000)

1 概况

低渗储层物性差、产能低，区域差异性大，目前注水仍是其主要开发方式。为了有效的防止储层因注入水与储层的不配伍而造成地层堵塞、储层伤害，从而使储层渗透率降低，产能迅速下降，最终导致采收率降低。保证注水水质、注水及储层好的配伍性等能够有效提高注水效率及采收率。H区块由于水资源短缺，注入水多以采出水为主，为了保证油气田有效的注水效率以及目前技术现状、延长油田对采油污水回注的要求等，在调研国内外采油污水配伍技术现状基础上[1-3]，选取延长油田H区块，对采出水等水样进行室内水质各项指标分析，并进行注入水与储层配伍性室内实验，预测地层水结垢情况及配伍性研究，在此基础上，使注入水的各项指标达到油田注入水标准，使注入水与地层配伍性良好。研究结果对研究区H区块注水优化及同类区块注水开发具有一定实际意义[4]。

2 实验部分

2.1 水质分析实验方法

水质分析是依据SY/T5392-2012《碎屑岩油藏水水质推荐指标及分析方法》，对H区块的3个水样成分进行定性、定量分析。分析内容包括：Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Cl-、SO42-、OH-、CO32-、HCO3-、总铁、Na+、S2-、细菌含量及固体悬浮物含量测定。

2.2 结垢预测方法

Scalechem结垢软件系统由美国OLI公司和壳牌石油公司共同开发研制，旨在分析、预测油田各种管道、钻井等结垢问题。Scalechem分析软件利用水样的离子组成以及地层的温度压力、界定流速等，采用离子成垢经验公式对不同比例混合水样的成垢离子溶度积、饱和指数等结垢趋势界定参数进行计算，从而确定不同比例混合水样的结垢类型以及不同垢型的结垢量[5]。本次采用美国OIL公司的Scalechem分析软件对长8采出水在地层温度和压力条件下，以不同比例分别与地表水、浅层水混合后结垢类型与结垢量进行预测。设定的基本参数：温度41.3℃，压力8.77 MPa，流速1 m/s。

2.3 注水配伍性实验方法

目前国内主要采用的是现象观察、成垢离子的分析、浊度或透光率分析及垢物质量分析等静态实验评价方法。为了充分了解不同水体之间在不同的混配比例下是否配伍，可以测定垢物质量来进行分析[6-8]。本次实验采用实验现象、透光率与垢物质量相结合的分析方法。

2.3.1 实验仪器与试剂

UV-2600紫外可见分光光度计，0.45 μm滤膜，玻璃砂过滤装置，长8污水，浅层水，地表水。

2.3.2 实验方法

a.水样的预处理现场采集H区块长8储层的采出水、地表水、浅层水，用0.45 μm的水性滤膜过滤，得到无色透明的水样。

b.配伍性实验将预处理后的采出水与地表水或浅层水按不同的比例混合，总体积1000 mL转入1 L的广口瓶中密封，其中一组放置于室温下，另一组放置于设定为地层温度的烘箱中，放置5 d后，观察实验现象并与测定混合水的透光率并测定垢的量。

2.4 水与储层配伍性实验方法

选取H区块长8岩样(渗透率Ka=0.332×10-3μm2，孔隙度Φ=10.07%)，用地层水将岩芯抽空饱和，在设定的温度下用地层水驱替至平衡，测出岩芯的初始渗透率K0。改用注入水在同一温度和方向下驱替，测出岩芯渗透率Kd。绘制岩芯伤害率(1-Kd/K0)与注入倍数PV的关系曲线，其中Kd为回注水注入地层后的岩芯渗透率，PV为岩芯孔隙体积倍数的注入量。依据储层保护的标准，当岩芯伤害率≤20%，则说明注入水与储层配伍性良好[9-11]。

3 结果与讨论

3.1 水质分析结果

水质结果见表1。由水质分析可知：H区块三种采出水中，长8采出水中的成垢离子Ca2+含量最高，为212.67 mg/L；Ba2+/Sr2+含量为100.2 mg/L，SO42-、HCO3-含量分别为8.12 mg/L、1055.65 mg/L。除此之外，悬浮物含量也相对较高，浅层水及地表水矿化度相对较低，长8采出水矿化度较高，为13557.4 mg/L，3种注入水均呈弱碱性，无明显差别。通过水型判别后，长8采出水、黄浅层水、地表水都属于CaCl2水型。

3.2 结垢预测结果与分析

3.2.1 H区块理论预测结果

针对H区块长8采出水结垢趋势理论预测的结果如表2所示。

表1 H区块水质分析结果(mg/L)

表2 长8采出水结垢趋势理论预测结果

通过理论计算预测后，对于长8采出水硫酸锶及硫酸钙无结垢趋势，碳酸钙也无结垢趋势，硫酸钡有结垢趋势。

3.2.2 长8地层水与地表水混合后结垢趋势预测

长8地层水与地表水混合后结垢趋势预测如图1所示。由图1的预测结果知，长8地层水与地表水混合，主要的结垢类型为BaSO4与SrCO3，BaSO4结垢量较小，SrCO3结垢量中等。随着长8地层水所占比例的不断增加，BaSO4与SrCO3的结垢量均有所增加。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.2.3 长8地层水与浅层水混合后结垢趋势预测

长8地层水与浅层水混合后结垢趋势预测如图2所示。由图2预测结果知，长8地层水与浅层水混合，主要的结垢类型为BaSO4与SrCO3，BaSO4结垢量较小，SrCO3结垢量中等。随着长8地层水所占比例的增加，CaCO3与BaSO4的结垢量均有所增加。这与长8采出水理论计算预测的结垢类型为BaSO4基本一致，但其没有进行SrCO3结垢预测。通过Scalechem软件预测填补了理论计算的不足。综上，长8地层水主要结垢类型为SrCO3与BaSO4。

1.BaSO4垢量 2.SrCO3垢量

3.3 注水配伍性结果与分析

将预处理长8采出水分别在室温26℃和地层温度41℃下，与浅层水、地表水以不同比例混合的配伍性，结果见表3。从表3可知，在室温26℃条件下，随长8采出水比例不断增大，无论是与浅层水还是地表水的混合水，其透光率都在不断下降，结垢量呈增加的趋势，在地层温度41℃下，混合水透光率都在不断下降，结垢量也呈增加的趋势，在室温26℃时的结垢量比地层温度41℃时的结垢量大，结垢程度相对较大，透光率接近。在混配比为1∶4时，浅层水与长8采出水的最大结垢量52 mg·L-1，地表水与长8采出水最大结垢量为88.4 mg·L-1。说明长8采出水是影响混合水结垢量的主要因素。从表3可知，在室温26℃和地层温度41℃条件下，随长8采出水比例不断增大，混合水的透光率在下降，结垢量不断增大，表明长8采出水是影响混合水结垢量的主要因素。

表3 长8采出水与浅层水、地表水配伍性实验

将预处理长8采出水分别在室温和地层温度下，与浅层水、地表水以不同比例混合，分别放置不同时间，通过观察期透光率变化结果见表4、表5。从表4、表5可知，无论在室温还是地层温度下，随着时间的不断增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趋势，这说明结垢量在不断增大，但是变化趋势不断变小。本实验表明不论在任何温度条件下该区域地表水与浅层两种不同来源注入水混合后结垢就开始出现并且逐渐累积，但随后垢量趋于平稳不在增加。

表4 长8采出水与浅层水配伍随时间变化性实验

表5 长8采出水与地表水配伍随时间变化性实验

整体上来说，长8采出水与浅层水或地表水混合后结垢量较小，证明H区块长8地层采出水与地表水或浅层水的配伍性较好，但仍需加入少量阻垢剂。

3.4 水与储层配伍性结果与分析

研究区长8岩心伤害实验数据如图3所示。

1.原水样 2.处理后水样

由图3知，随着注入倍数的不断累积，水样对岩心的伤害率不断增大，但处理后的水样对岩心的伤害率明显降低。观察曲线发现，原水样在驱替至10 PV后，其对岩芯的伤害率增长速度明显降低；处理后水样在驱替至5 PV后，岩芯的伤害率增长速度明显减缓。处理前水样对岩心的最大伤害率分别为39.5%，而处理后的水样对岩心的伤害率降低到了15%以下。综上，采出污水中悬浮物、细菌和油含量等对岩心有一定伤害，在污水回注之前需对回注水进行处理。

4 结论

本文基于对采出污水回注的要求以及为了降低其对储层的伤害，通过室内水质分析、采出水结垢预测及配伍性以及采出水与地层配伍性实验，研究得出以下结论：

(1)研究区采出水为CaCl2水型，与地表水以及浅层水水型一致，从水型来看，配伍性会相对较好：

(2)研究区长8地层水主要结垢类型为SrCO3与BaSO4；

(3)通过长8采出水与地表水、浅层水在不同比例混合下的配伍性实验研究后，发现长8采出水是影响结垢量的主要原因，无论在室温还是地层温度下，随着时间的不断增加，各不同比例混合水的透光率均呈下降趋势。说明H区块长8地层采出水与地表水或浅层水的配伍性较好，但仍需加入少量阻垢剂。

(4)研究区水样对该储层伤害率为39.5%，处理后水样伤害率可降低至15%以下。

本文虽然通过实验获得了一定的研究成果，但仍然有许多方面的工作需要进一步深入和完善，并与注水开发过程的现场相结合，总体来说，对H区块注水优化及同类区块注水开发具有一定实际意义。