层间非均质性注水堵塞规律实验研究

2024-01-22邓聪唐洪明杨琥林彭向南

石化技术 2024年1期

邓聪唐洪明杨琥林彭向南

1. 西南石油大学地球科学与技术学院四川成都 610500 2. 西南石油大学天然气地质四川省重点实验室四川成都 610500

地下油藏是人类重要的能源资源之一，通过注水来提高油藏采收率已经成为油田开发中的重要手段之一。通过注水可以提高地下储层的压力，促进能源的开采和储存[1-2]。然而，随着地下水注入的进行，一些问题也逐渐显现出来，其中最突出的问题之一就是层间非均质性引起的注水堵塞。注水堵塞问题不仅影响地下水能源的有效开发，还可能对地下储层的长期稳定性产生不利影响。在注水过程中，水流通常从一个注水井穿过多个地层，并且这些地层的性质可能会有很大的差异。这种地层之间的非均质性包括渗透率、孔隙度、岩石类型等方面的差异[3，4]。当地层非均质性较大时，注入水流容易在某些地层中受阻，形成堵塞现象，降低了注水的效率。因此，研究层间非均质性注水堵塞规律对于优化地下水能源的开发和管理至关重要[5]。为此，采用一定渗透率级差的人造岩心，通过室内实验开展不同渗透率储层并联模拟实验，监测驱替过程各并联岩心驱替压力、流量和渗透率变化等参数评价层间非均质性对水井注入能力的影响，明确评价渗透率级差、注入压差等对其注入性的影响，为油藏开发提供科学依据和技术支持。

1 实验方案与步骤

实验步骤主要有以下5步：①配制不同水质条件下的工作液；②测定实验岩心的气测渗透率Kg、孔隙度；③实验岩心抽空饱和地层水20小时以上，装入岩心夹持器，保持其地层温度条件下，驱替一定体积的地层水，待岩心渗透率稳定后，测其初始渗透率Ki；④在恒定流速下注入配置好的不同水质的注入水，记录注入不同PV注入水后岩心渗透率的变化关系；⑤评价不同水质指标的注入水对岩心渗透率的影响程度。实验装置见图1，具体实验方案见表1。

表1 多层同注注水堵塞规律评价实验方案设计

图1 流动实验装置流程

2 实验结果与讨论

高、中、低渗岩心三级并联注水堵塞规律实验评价实验结果如表2所示，认识如下：

表2 高、中、低渗岩心三级并联注水堵塞实验评价结果统计

（1）用SS≤10mg/L、d≤4µm、O≤30mg/L的液体进行驱替，当低中高渗岩心渗透率比例为1：7.4：18.6时，低渗岩心不出液，驱替注入水的总出液量比例为0%：27%：73%，中渗岩心的渗透率损害程度为32.1%，高渗岩心的渗透率损害程度为27.4%，平均29.8%，同一驱替压差之下中渗岩心的流速为2.1mL/min，高渗岩心为5.5mL/min，驱替40PV下中渗岩心损害率为30.6%、高渗岩心为1.3%，岩心渗透率越低损害程度更高且注入水出液量低、驱替流速慢。

驱替同一水质指标注入水条件下，当低中高渗岩心渗透率比例为1：2：5时，驱替污水的总出液量比例为17%：24%：59%，低渗岩心的渗透率损害程度为43%，中渗岩心的渗透率损害程度为21%，高渗岩心的渗透率损害程度为15.2%，平均26.4%，同一驱替压差之下低渗岩心的流速为1.3mL/min，中渗岩心为1.8mL/min，高渗岩心为4.4mL/min，驱替40PV下岩心损害率分别为38.2%、21%、7%，岩心渗透率越低损害程度更高且污水出液量低、驱替流速慢。

（2）用SS≤7mg/L、d≤3µm、O≤20mg/L的液体进行驱替，当低中高渗岩心渗透率比例为1：7.3：18.3时，低渗岩心不出水，驱替注入水的总出液量比例为0%：27%：73%，中渗岩心的渗透率损害程度为30.1%，高渗岩心的渗透率损害程度为24.2%，平均27.2%，同一驱替压差之下中渗岩心的流速为2.3mL/min，高渗岩心为5.2mL/min，驱替40PV下中渗岩心损害率为27.7%，高渗岩心损害率为7.8%。

驱替同一水质指标注入水条件下，当低中高渗岩心渗透率比例为1：4：10时，驱替污水的总出液量比例为11%：27%：62%，低渗岩心的渗透率损害程度为34.1%，中渗岩心的渗透率损害程度为28.4%，高渗岩心的渗透率损害程度为12.7%，平均25.1%，同一驱替压差之下低渗岩心的流速为0.8mL/min，中渗岩心为2mL/min，高渗岩心为4.6mL/min，驱替40PV下岩心损害率分别为34.1%、20.1%、5.1%，岩心渗透率越低损害程度更高且污水出液量低、驱替流速慢。

（3）用SS≤5mg/L、d≤3µm、O≤15mg/L的液体进行驱替，当低中高渗岩心渗透率比例为1：2.1：5.4时，驱替注入水的总出液量比例为16%：25%：29%，低渗岩心的渗透率损害程度为26.6%，中渗岩心的渗透率损害程度为22.6%，高渗岩心的渗透率损害程度为21.7%，平均23.6%，同一驱替压差之下低渗岩心的流速为1.6mL/min，中渗岩心为2.5mL/min，高渗岩心为5.9mL/min，驱替40PV下岩心损害率分别为19.1%、22.6%、10.8%。

驱替同一水质指标注入时，当低中高渗岩心渗透率比例为1∶1.9∶4.9时，驱替污水的总出液量比例为18%∶23%∶59%，低渗岩心的渗透率损害程度为25.7%，中渗岩心的渗透率损害程度为24.3%，高渗岩心的渗透率损害程度为19.8%，平均23.3%，同一驱替压差之下低渗岩心的流速为1.8mL/min，中渗岩心为2.4mL/min，高渗岩心为6mL/min，驱替40PV下岩心损害率分别为22.3 %、24.3%、9.5%，岩心渗透率越低损害程度更高且污水出液量低、驱替流速慢。