注入水水质对储层参数的影响因素研究

注入水水质对储层参数的影响因素研究
张金刚
摘要：注水过程中引起油层伤害完全依赖于油层自身特性及所含流体性质与注入水水质两个方面，油层物性和流体物性是引起地层伤害的潜在因素，注入水是诱发油层伤害的外部条件。改善注入水的水质可以有效地控制油层伤害，保证注水质量。从现场实际的角度出发，重点分析了水质的堵塞类指标，即悬浮物含量和污水含油量对储层参数的影响。
关键词：水质储层伤害注水实验悬浮物含油量
在注水开发过程中，注水水质的好坏将直接影响油田的开发效果，如果注入含有悬浮物、油、细菌的劣质水，可直接堵塞油层渗滤端面，导致注水井吸水能力下降，注入压力升高，从而引起油层能量不足，油井产量下降。同时，注入水中的溶解氧、二氧化碳等气体也会对地面工程设备造成腐蚀，缩短注水设备、管线等的使用寿命，其腐蚀产物随注入水入井也同样会造成储层污染。对于含有粘土矿物的敏感性储层，注入水的矿化度往往会引起粘土矿物膨胀，损害储层。注水水质若符合油田规定的基本指标，一般不会造成对油气层的损害，但是在实际注水中，水质一般都达不到要求，而注水水质好坏直接影响造成油层损害的程度。如果忽视了注入水质量，那么必然会导致堵塞地层孔道，渗透率下降，吸水指数下降。根据2007年6月份的某矿水质数据，注入水水质沿注水流程在井筒内急剧变差，悬浮物和含油量含量突然增加，超过油田水质标准百倍以上。
一、悬浮物对地层的损害机理及规律
悬浮物也就是机械杂质，通常是指水中不溶解而又存在于水中且不能通过过滤器的物质。据调查，油田各注水水源中机械杂质的主要成分是石英和长石等，颗粒直径10～60μm。注入水中悬浮物的含量及其大小是影响注入水水质的重要指标，是造成地层伤害的重要因素。因为地层本身就是多孔介质，所以注入水经其表面进入油层内部时，它就起到了过滤器的作用。悬浮物沿注水流程水质的变化规律为：颗粒水中悬浮物的含量成倍增加；粒径分布范围变宽，既向小粒径方向延伸，又向大粒径方向扩展；悬浮物对中、低、高渗岩石的影响主要表现在岩石端面，端面附近和岩石深部；随着注入量的增加，悬浮物可以在岩石表面形成架桥，使渗透率下降平缓。当水质一定时，悬浮物侵入岩石深度和损害岩石类型存在差别，微小粒径的物质进入岩石孔隙内部，堵塞孔喉使岩石渗透率受损，形成深部伤害；粒径相对较大的物质难以进入岩石孔隙内部，只能在表面和浅表部位附着、桥堵，在岩石表面形成滤饼，从而使岩石表面渗透率降低。通常悬浮物对地层伤害的机理有四种：
（1）在地层表面形成滤饼使井桶变小，这是最普通最常见的一种。
（2）固体颗粒侵入地层，形成桥堵并在内部生成滤饼。
（3）固体颗粒在炮眼中堆积将炮眼堵塞。
（4）由于重力作用固体颗粒沉降到井底，使井底填高。
表1某油田某区悬浮物对储层伤害实验结果
水样岩样号原始渗透率
（10-3μm2）伤害后渗透率
（10-3μm2）渗透率下降百分数
（%）
普通处理污水 #33 184.5 168.3 8.8
#21 36.6 23.7 35.1
#7 23.8 14.4 39.5
深度处理水 #13 27.4 24.3 11.4
#18 14.2 12.1 14.8
由实验结果表1可知，悬浮物对地层岩心的损害与岩心的渗透率有关，渗透率越小，损害程度越大；悬浮物的含量越大，对地层的损害也越大。
二、含油对地层损害的机理及规律
含油是指在酸性条件下，水中可以被汽油或石油醚萃取出的石油类物质，称为水中含油。把处理好的污水回注到地层中，由于污水中表面活性剂存在和注水过程中的水力搅拌作用，会使注入水中所含的原油发生乳化；另一方面，由于注入水进入地层后与地层中残余原油接触，由于原油中自带的环烷酸、脂肪酸等天然表面活性剂，在减切作用力下产生乳化而形成乳化油滴。乳化油滴对地层的损害主要形式是吸附和液锁（即贾敏效应）。某油田选用不同渗透率标准的人造岩心进行不同浓度的含油量模拟注水实验，借此来研究不同浓度下含油量对油层的伤害。从7块岩心的含油量堵塞试验结果可以看出：同一含油量浓度下，含油对低渗透岩心的损害要比高渗透岩心大得多；随着含油浓度的增加，对相同渗透率级别的岩心，损害程度增加。见表2和图1。

表2含油量堵塞实验方案
含油量
渗透率 5mg/L 10mg/L 20mg/L 30mg/L
低渗透 √ × × ×
中低渗透 √ √ × ×
中渗透 × √ √ ×
高渗透 × × √ √

图2渗透率、含油量与渗透率损害率关系
三、注水各项指标的权重关系
在注水过程中，水质指标的各因素之间的作用是非常复杂的，但最终结果是对地层造成了一定程度的堵塞，导致储层的渗透率降低，注水压力上升，所以在水质评价指标中，堵塞类是最主要的；另一方面，注水过程中各种腐蚀产物不容忽视，它们的产生在一定程度上也易造成地层的堵塞，但与前面提到的堵塞类中悬浮物、含油量的影响相比，影响作用较小。可以看出，水质指标中悬浮物、含油量的影响是最主要的因素。
四、结束语
悬浮物、含油量对地层的损害与渗透率有关，渗透率越小，损害程度越大，悬浮物、含油量的浓度越大，对地层的损害也越大。水质对储层的影响中，堵塞类指标影响最大。某油田的注水站水质虽然符合标准，但是井口实际注水水质严重超标。由于从现场实际角度出发，本文仅考虑了注入水中悬浮物，含油量两个指标进行论述，其它指标的还需要作进一步的研究工作。
参考文献：
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