南海M 油田J 层注水适应性试验研究
2020-04-27马双政陈小娟曾金辉张耀元李志兰郝燕婷赵新宇
南 源 马双政 陈小娟 曾金辉 张耀元 黄 云 李志兰 郑 磊 郝燕婷 赵新宇
（1、长江大学，湖北 武汉430100 2、中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江524057 3、内蒙古民族大学，国家级实验教学示范中心，内蒙古 通辽028000）
注水能够保持地层能量以及提高采收率，如果注入水水质的优劣可能会影响油田的正常开采，较差的水质可能会造成地层损伤，致使油水井频繁作业[1-2]。大量实验和矿场实践证明：除泥浆等各种入井工作液对地层造成的伤害外，注入水水质也会造成地层较大的伤害[3-6]。油田J 层的孔隙度在16%-23%之间，渗透率处于165mD-857mD 之间，储集岩性主要以中- 细为主，岩石组成主要为长石石英砂岩和岩屑石英砂岩，平均含量约为72.7%，粘土矿物平均含量为27.3%，粘土含量较高。本文通过实验开展了储层岩性和物性分析、岩心敏感性评价、不同水质的注入水对储层岩心的伤害评价、注入水强度对吸水层的伤害评价等试验研究。
1 实验设备及方法
1.1 主要仪器设备
IC-1000 离子色谱仪，美国热电公司；DR5000分光光度计, 美国哈希公司；888 型全自动电位滴定，瑞士万通公司；流动实验仪，海安石油科研仪器有限公司；动态结垢污染仪，湖北创联石油科技有限公司；ICAP7400 电感耦合等离子体发射光谱仪,美国热电公司。
1.2 试验方法
本文注入水与地层水分析的实验方法参照标准：SY/T 5523-2016《油气田水分析方法》;SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法对注入水水质指标》
2 注入水水源选择
2.1 注入水与地层水化学成分分析
从M 油田J 层地层水与水源井水A、水源井水B、海水水质分析结果（表1）可以看出：水源井B 钡离子、锶离子、重碳酸盐、硫酸根等小于水源井A，其他水质分析结果较相近，总体而言，水源井B作为注入水导致的结垢风险较水源井A低。
2.2 注入水水质分析
由表2 注水水质分析可知：a.悬浮固体含量以及悬浮颗粒粒径中值：水源井水B＜水源井A，从处理水难易程度考虑，水源井水B更适合于用作注入水源；b.三种注入水主要存在的细菌为腐生菌，最高浓度达到2500 个/mL，在水处理时需要进行杀菌处理；c.从N80 挂片平均腐蚀速率可看出，25℃和60℃下平均腐蚀速率顺序：水源井B＜水源井A＜海水，60℃时，水源井A 和海水的平均腐蚀速率超过了标准的要求值，所以，水源井B 能满足注入水要求，其他的注入水需要进行缓蚀处理。
表1 地层水与注入水水质分析表
表2 注入水水质分析
表3 不同结垢预测方法结果对比表
2.3 结垢趋势预测分析
结合注入水分析数据, 运用Oddo-Tomson 饱和指数法和Scalechem 软件对三种可供选择注入水在不同温度和压力条件下结垢趋势，进行了预测计算并对结垢情况判断，结果见下表可知，ScaleChem软件预测方法与Oddo-Tomson 公式计算出的结垢趋势相一致。通过分析对比可知，优先选择的顺序为：水源井B＞水源井A＞海水，因此，水源井B更适合作为J 层注入水（表3）。
3 注水对储层伤害实验研究
3.1 注水速度对储层岩心伤害实验
本文选择1 号岩心（气测渗透率较小）、2 号岩心（气测渗透率较大）开展速敏实验，注入流体为水源井B经滤纸过滤后的地层水，实验结果如下图所示：1 号岩心与2 号岩心均表现为弱速敏性伤害程度，1 号岩心渗透率损害率28.53%（＞20%），因此，临界流速为3mL/min（图1-2）。
3.2 注水强度对储层岩心伤害实验
5 号岩心用轻油老化后，直接用3mL/min流量建立残余油饱和度为38.88%，此时开始逐渐增大流量至9mL/min，得出每次流量稳定条件下注入压力、注入时间、注入体积等参数的变化曲线[7-9]，从测试结果可以看出，在注入流量为5mL/min 即注入渗流速度为70m/d 时，5 号岩心渗透率损害率急剧地升高，后期表现出了很强速度敏感性。因此，5 号岩心对应储层的注入渗流速度在70m/d 为宜，进一步提高地层注入能力，注入渗流速度不应超过80m/d，确保地层渗透率损害率＜20%（图3-4）。
3.3 注水量对储层岩心伤害实验
为了进一步验证注水量对吸水层损害评价实验，分别选取6号岩心注入流量为5mL/min，7 号岩心注入流量为4mL/min 开展驱替实验，岩心渗透率和注入压力随着注入体积的变化曲线。从下图可知：6 号岩心在5mL/min 注入速率下，7 号岩心在4mL/min 的注入速率下，随着注入量的变化，两块岩心的渗透率和注入压力一直保持恒定值，说明注入量增加以后未对储层产生新的损害，确定的注入流量合理。
根据现场的井下获得的M油田J 层的地层数据以及注入渗流速度60-70m/d，建议每米注入量为46.06-53.74 m3/d。因此，M油田J 层建议注入量为134-156m3/d，临界注入量为178m3/d（图5-6）。
4 结论
针对南海M油田J 层注水的实验数据可以得出如下结论：
4.1 通过对注入水水质分析、存在细菌浓度、地层条件下平均腐蚀速率以及结垢预测分析数据，选择作为注入水的优先顺序：水源井B＞水源井A ＞海水，综合，水源井B适合作为M油田J 层注入水。
4.2 通过注水速度、注水强度、注水量与储层岩心的配伍性实验，确定了该岩心具有弱速敏，岩心临界注入流量为5mL/min，注入水的渗流速度不超过80m/d，因此，建议M油田J 层实际地层的注入量134-156m3/d，临界注入量为178m3/d。
图1 1 号岩心岩石速敏性实验渗透率比值曲线
图2 2 号岩心岩石速敏性实验渗透率比值曲线
图3 注入水不同流量下渗透率变化趋势
图4 注入水不同渗流速度下渗透率损害率变化趋势
图5 岩心(6 号)注入流量下注入压力与渗透率变化图
图6 岩心(7 号)注入流量下注入压力与渗透率变化图
