（石油与天然气工程专业论文）宝力格油田油层保护技术研究与应用.pdf

摘要 宝力格油田油层保护技术研究与应用 研究生：梅永贵( 油气田开发工程) 指导教师：李明忠( 教授) 针对宝力格油f f l 注水丌发早期注水压力抬升过快的实际情况，通过对宝力格油m 注 入清水与回注污水配伍性实验、注入水中悬浮物的含量与及颗粒大小、含油量与细菌的 含量、储层粘土矿物敏感性分析和储层岩心的驱替实验研究，认清不同区块注水困难的 原因。研究发现宝力格油f f l 注入清水与回注污水配伍性较差，混注后容易结垢；储层岩 心粘土矿物中的伊蒙及绿蒙混层含量较高，清水直接注入会导致粘土水化膨胀、颗粒运 移，是造成注水压力升高的重要原因。通过对注入水中悬浮物固相、含油量及细荫等几 项重要指标的岩芯驱替实验研究，明确了悬浮物粒径、污水含油量的大小，细菌含量对 岩心伤害程度，确定了宝力格油阳注水水质指标。研究筛选了适用于宝力格油f f l 巴1 9 断块、巴4 8 断块等的防膨剂及不同浓度的防膨剂驱替实验，当污水矿化度接近地层水 的矿化度时可较好地保护油层，简要进行了解除地层伤害、入井液的规范化、水处理技 术研究。根据宝力格油阳储层岩心敏感性分析与注入水水质，制定并实施了清水络合剂 防垢、连续添加k c l 防膨、污水添加絮凝剂和杀菌剂提高水质等储层防护的措施，较好 地保护油层，现场试验见到了明显效果。 关键词：储层保护；配伍性；防膨；储层伤害 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fr e s e r v o i rp r o t e c t i o n i nt h eb a o l i g eo i lf i e l d m e iy o n g g u i ( o i lr e c o v e r ye n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l im i n g - z h o n g a b s t r a c t a a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lc o n d i t i o no ft o oq u i c kg r o w t ho fw a t e ri n j e c t i o np r e s s u r ed u r i n g t h ee a r l yd e v e l o p i n gs t a g eo ft h eb a o l i g eo i l f i e l d ，t h e s er e s e a r c h e sh a v eb e e nc o n d u c t e d ， i n c l u d i n gt h ec o m p a t i b i l i t yo fw a t e ra n dr e i n j e c t i o nw a s t ew a t e r , c o n t e n to fs u s p e n d e ds i l o d ， o i lc o n t e n t ，b a c t e r i ac o n t e n t ，i n j e c t i o nw a t e rq u a l i t y , r e s e r v o i rc l a ym i n e r a l sa n dt h e i r s e n s i t i v i t ya n a l y s i s ，a sw e l la st h e c o r e d i s p l a c e m e n te x p e r i m e n t a n dt h r o u g ht h e s e r e s e a r c h e s ，t h ec a u s eo fi n j e c t i o nw a t e rp r o b l e m si si d e n t i f i e d i t i sf o u n d e dt h a tt h ew o r s ec o m p a t i b i l i t yo fc l e a rw a t e ra n dr e i n j e c t i o nw a s t ew a t e r , f o r m i n gt h es c a l ed e p o s i te a s i l y , t h ea n a l y s i so fc o r ec l a ym i n e r a l ss h o w st h a tt h eh i 曲c o n t e n t o fc h l o r i t ea n dm o n t m o r i l l o n i t e ，c l e a rw a t e ri n j e c t i n gd i r e c t l y , h y d r a t i o na n ds w e l l i n go fc l a y m i n e r a l sa n dt h ep a r t i c l em i g r a t i o na r et h er e a s o n sf o rt h ei n c r e a s eo fi n j e c t i o np r e s s u r e t h e e x p e r i m e n to fc o r ed i s p l a c e m e n tw i t hs e v e r a lk e yi n d e x e ss u c ha ss o l i dp h a s eo fs u s p e n d e d m a t t e r ，o i lc o n t e n ta n db a c t e r i ai n d i c a t e st h a ti ti sb e n e f i c i a lt ot h es t a b l ed e v e l o p m e n to f r e s e r v o i r ；t h ef l o o dw a t e rq u a l i t yi n d e xi sc o n f i r m e d t h ea n t i s w e l l i n ga g e n t si sc o n f o r m e df o rt h eb a19a n db a4 8f a l l t e db l o c ko ft h e b a o l i g eo i l f i e l d ，t h ec o r ed i s p l a c e m e n te x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tt h er e s e r v o i rw a sp r o t e c t e d w e l lw h e nt h es a l i n i t yo f j i n j e c t i o nw a t e ri sn e a rt ot h ef o r m a t i o nw a t e rs a l i n i t y , t h er e m o v i n g f o r m a t i o nd a m a g e ，n o r m a l i z a t i o nt h ei n j e c t i o nl i q u i d ，w a t e rt r e a m tt e c h n o l o g ya r er e s e a r c h e d f r o mm e c h a n i s mo ft h ec a d s c ，t h em a j o rf a c t o r sa n dc o n d i t i o n so ft h e s ep r o b l e m sa r e a n a l y z e d ，s u m m a r i z i n gt h e i rr e g u l a r i t i e s ；a n dt h em e a s u r e s ，i n c l u d i n gc l e a rw a t e rc o m p l e x i n g a g e n ts c a l ep r e v e n t i o n ，a n t i s w e l l i n gb ya d d i n gk c lc o n t i n u o u s l ya n di m p r o v i n gs e w a g e q u a l i t yb ya d d i n gs o m ef l o c c u l a n t sa n df u n g i c i d e s ，a r ec o n s t i t u t e da n di m p l e m e n t e d a n d s i g n i f i c a n te f f e c to ft h e s em e a s u r e si sm a d e k e y w o r d s ：r e s e r v o i rp r o t e c t i o n ，c o m p a t i b i l i t y ，a n t i - s w e l l i n g ，r e s e r v o i rd a m a g e 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 研究所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 同期：卅7 年箩月 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借 阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩 印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者躲煎壁塑 指导教师签名： 日期：川年步月f1 5 t 日期：妒7 年岁月驴日 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 1 研究的目的与意义 第1 章前言 注水开发是我国大部分油田二次采油的主要开发措施，与其它驱油剂相比水具有价 廉、供应量充足、驱油效率高等特点。因此，在目前以及今后相当长的一个时期内，油 田注水开发方式仍是世界上应用最广泛且行之有效的开发模式，绝大多数油田都把注水 开发方式作为驱替地层原油、维特地层压力的首选方式。油田注水的目的是驱替地层原 油和补充地层能量，保持油f r 长期高产稳产，所以在油用注水中要努力争取达到注够水 和注好水两个目标。所谓注够水是指水量要适应油田采出液量的需要达到注采平衡，保 持地层压力，所谓注好水是指注入合格水质的水，使油藏在长期注水开发条件下，注入 水对地层伤害小，不会对储层渗流物性及其非均质性产生较大影响，使得制定的油用开 发技术政策能够较好适应储层特性，达到提高油层水驱效率、波及效率和储量水驱动用 程度，获得较好的开发效果。为了实现以上两个目标，都需要使油层本身保持较好的吸 水能力，使水能够比较顺利、持久地进入油层。但是，油层钻开以后，由于钻井、作业、 采油、注水等各项工作的进行，都可能污染伤害地层，影响开发效果。就注水而言，往 往由于选择水源，水质处理方法及处理程度的不当造成油层伤害，导致注水压力上升【l 】。 影响注水目标实现的主要因素概括起来有四个： a 、由于注入水与注水层位的岩性不配伍，注水后引起粘土矿物水化膨胀或颗粒运 移堵塞渗流通道而降低吸水能力。 b 、注入水性质不稳定或与油层水不配伍，产生沉淀( 结垢) 造成堵塞。 c 、水中携带悬浮物如泥质、有机质、化学沉淀物、微生物及其代谢产物等，在注 水井渗滤端面沉积，堵塞渗流孔道，影响油层吸水能力。 d 、水对注水设施腐蚀性大，造成注水管网穿、漏等，不能正常供水。 在注水开发过程中，由于注入水质、水性的变化，使注水后储层与注水开发前有较 大的差异，这种差异反过来又对注水开发效果产生影响，因此加强对注水开发过程中的 储层防护技术研究具有很大的现实意义。 1 2 国内外研究现状 储层伤害在国外研究较早，四五十年代就开始了油层损害的实验研究，主要是以岩 心流动实验为主。在7 0 年代以来，世界各国主要产油国和大石油公司投入大量资金对保 护储层开展了广泛深入的研究。美国石油工程学会( s p e ) 从1 9 7 4 年就开始，每两年召开 一次学术会议，专门讨论与交流有关这方面的技术问题，并展示了国外在地层损害防治 方面的最新研究成果。在我国于1 9 8 7 年建立了中国石油天然气总公司油井完井技术中 心，在国内外开展全面的保州诸层技术合作。1 9 9 6 年有万仁薄编著的现代完井工程 系统的论述了储层伤害以及其保护储层技术。 由于电子技木与测试技术的发展，一些新的方法应用于这一领域，例如，岩性测定 和分析中的微观可见实验技术、c t 扫描技术和核磁共振扫描成像技术( n m r i ) 、数字模 拟等手段来研究地层孔隙中固体微粒运移、侵入深度、地层中流体运动状态，地层渗透 率随时间、温度、流速的变化等，近年来逐步形成了多种方法进行系列实验的实验程序， 如识别水敏性地层实验程序，储层敏感评价声音等。 油田注入水水质标准一直困扰着油田注水开发效果和油田的经济效益，国内外进行 了大量的研究。早在6 0 年代，国内外对油层伤害问题就进行了大量的研究工作，进入7 0 年代后，随着科学技术的不断发展和研究工作的深化，对油层伤害的机理和水质在注水 开发中的重要性认识愈加深刻。 大量实验室试验和矿场实践证实与注入水作业有关的潜在伤害机理有五类：注入 水中的固体微粒和速率引起微粒运移造成微粒堵塞伤害；注入水与地层岩石相互作用 引起粘土膨胀、粘土反絮凝作用、地层溶解与结垢、化学吸附与润湿性改变等；回注 污水中的废油引起有效渗透率下降：注入水中的细菌造成的堵塞伤害；从注入水与地 层水相互作用产生不溶性垢、沉淀作用、蜡和沥青沉积、乳化作用与乳液堵塞等。总体 表现为注入水带来的伤害多种多样，各种伤害因素之间的关系复杂，同一注入水质对不 同油层带来的伤害不一样，不同水质对同一油层的伤害也不一样。 国外研究人员主要有以下几种观点：无须制定统一水质标准，直接根据油田的地 质特点以及水源情况通过现场试注来确定的。前苏联的研究人员认为，水中悬浮物颗 粒的直径不大于油层孔道直径的1 5 - 1 6 ，水中悬浮物颗粒的直径不超过1 0 p , m 。注入 水的污染程度应根据对井底油层储集性质均一的注水井吸水动态分析而定，在注入压力 稳定的情况下，注水井的吸水能力因堵塞造成的年下降率不超过5 ，每年只需洗一次 井即可认为水达到要求或有人认为吸水能力的年下降率低于1 0 2 0 为合乎要求或规 定二项指标。美国的研究人员认为悬浮物的含量由地层性质决定：渗透率低的孔隙性 地层其含量要求为( o 1 - 0 5 ) m g l ，高渗透层或裂缝性地层其含量可达1 0 m g l ，但其颗粒 直径一般要小于岩石孔道吼径的1 1 0 ，高渗透孔隙型地层为( 1 0 1 5 ) 1 t m 。以滤膜系数 2 中国石油大学( 华东) t 程硕1 ：学位论义 评价水质，其标准是低渗透大于2 0 ，高渗透在l o 左右。具体油田的注水指标，按储集 层的渗透率大小或按储集层类型( 孔隙型或裂缝型) 制定。 1 3 研究的主要内容及技术路线 宝力格油田中的巴1 9 断块、巴4 8 断块等储层岩石表现出不同程度的水敏与盐敏性， 当注入水的矿化度较低( 低于地层水的矿化度) ，及与地层流体不配伍时，极易引起储层 粘土矿物发生水化、膨胀与结垢，导致地层渗透率下降，造成注水压力上升。同时由于 地层水源不足，在注水开发过程中采用注入清水和污水来保持地层能量平衡，两种不同 水性的存在，势必造成储层损害，影响油罔的正常生产。针对上述开发中遇到的问题， 本课题试图通过对宝力格油阳现场注入水水质、储层粘土矿物及敏感性分析、储层岩心 的驱替实验研究，认清不同区块注水困难的原因，并从机理出发，分析其主要影响因素 和条件，总结其规律，并为注水提供合理的水质指标，提出注水过程中解决储层防护的 措施。 通过对注入水的结垢、储层特征及敏感性分析，不同水质因素对储层岩石的堵塞规 律研究，结合注入水水质对地面系统的影响研究，提出适合试验区油藏注水的水质标准， 采取一系列措施进行油层保护。论文主要按照以下思路来进行研究： ( 1 ) 对宝力格油田中的巴1 9 断块、巴4 8 断块等储层岩石进行各种敏感性分析，包括水 敏、酸敏、盐敏敏等因素。 ( 2 ) 回注水对地层的伤害规律研究：包括悬浮物浓度及尺寸大小、含油量与细菌等对 地层的伤害研究，进一步确定出上述因素对地层的伤害研究。 ( 3 ) 针对宝力格油田储层岩石的敏感性分析及注入水中悬浮物、含油量与细菌等因素 对岩石的伤害研究得出合理的注水指标。 ( 4 ) 针对宝力格油田的储层特性与注入水水质情况进行防膨技术研究。 ( 5 ) 进行油层伤害的解堵技术研究，入井液规范化技术研究、注入水的水处理技术研 究。 ( 6 ) 进行油层保护现场试验 3 第2 章宝力格油刚基本概况 第2 章宝力格油田基本概况 2 1 构造特征 2 1 1 巴5 1 断块构造特征 巴5 1 断块构造位于巴i 号构造带巴i 号断层上升盘，西侧与巴4 8 断块毗邻，南距 巴1 9 断块约1 2 k m 。主要含油层位为阿四段1 i 油组，埋深1 1 0 0 1 2 5 0 m 。目前断块内共 有完钻井6 口，其中探井4 口( 巴4 、巴5 、巴1 1 、巴5 1 ) ，开发评价井2 口( 巴5 1 1 、巴 5 1 2 ) 。有6 口井进行了试油，均获工业油流。1 口井投入试采。2 0 0 4 年上报探明含油面 积3 1 k m 2 ，石油地质储量2 2 0 1 0 4 t 。 本区钻遇地层自上而下依次为赛汉组、腾格尔组、阿尔善组、侏罗系及古生界。其 中阿四段上部为主要含油层段。 在巴5 1 断块i i 油组顶面构造图上，巴5 l 断块构造形态为上倾方向受巴5 1 井东断 层封挡的鼻状构造，构造比较完整，构造走向为北西向，地层向西倾没，地层倾角6 1 0 0 ， 圈闭高点埋深9 7 0 m ，面积4 7 k m 2 ，圈闭幅度2 0 0 m ，高点位于断块的东部。 2 1 2 巴1 9 断块构造特征 巴1 9 断块油层顶面构造为被断层复杂化的完整的长轴背斜，背斜轴部位于巴1 8 3 2 井巴1 8 3 8 井1 9 2 9 井巴2 0 1 0 井一线，构造长宽比为2 。由于断层的切割，油藏主 体部分可进一步划分为巴1 8 、巴1 8 2 、巴1 9 和巴2 0 四个井区。 在巴1 9 井区东部发育一条北东向的大断层，断距8 0 m 一1 4 0 m ，在巴1 9 断块的中 部发育两条掉向相反的近于平行的北东向断层，断距在2 0 m - 6 0 m 之间，形成长条形的 地堑，将巴1 9 井区与巴1 8 井区分割开。在巴1 8 井区的西侧发育一条延伸较长的北东 走向断层，其断距在5 0 m 1 2 0 m 。 从巴1 9 断块i i 油组3 号小层顶面构造图来看，巴1 9 井区：构造高点在巴1 9 2 6 井 附近，高点埋深海拔4 9 0 m ，构造高部位的北、南两侧地层分别向北西、南东方向倾没， 地层倾角为( 5 8 ) 度。在巴1 8 井区：构造高点在巴1 8 一l 井北部约1 5 0 m 处，高点埋深海 拔5 l o m 左右，地层向北西方向较陡，倾角约7 度，向西南方向地层较为平缓，倾角约 3 度。 i 油组油层仅发育于巴1 9 井区，从其顶面构造图分析，构造形态为被两条断层夹 持的断鼻构造，构造高点位于断块西南部巴1 9 3 3 井处，高点埋深海拔约6 0 0 r n ，地层 向北、东、南三个方向倾没，地层倾角约6 度。 4 中国石油大学( 华东) _ - 1 2 _ 程硕- t 学位论文 2 1 3 巴4 8 断块构造特征 本区阿四段构造具有继承性的特征，即阿四段i i2 、i i i l 、i i l 2 油组的构造、断层等 具有上下一致的特征。 巴4 8 区块位于巴i 号构造上升盘、地层倾向s w 的一个区块构造。从阿四段i i l l 油 组顶面构造图上看，圈闭高点埋深1 0 7 0 m ，幅度2 4 0 m ，圈闭面积3 9 k m 2 。从阿四段i 2 油组顶面构造图上看，圈闭高点埋深1 2 2 0 m ，幅度2 4 0 m ，圈闭面积4 2 k i n 2 。 2 2 储层特征 2 2 1 储层岩石学特征 1 ) 巴1 9 断块 据巴9 、巴1 9 、巴2 1 、巴1 8 等井薄片资料分析，巴1 9 井区阿四段i i 、i i i 油组储集 层岩性为岩屑长石细砂岩、粉砂岩、含砾砂岩、砂砾岩，陆源碎屑中，石英含量2 5 5 0 ， 平均3 8 ，长石含量2 6 , - , 4 0 ，平均2 8 ，岩屑含量2 5 0 o , - 5 6 ，平均3 6 ；岩屑中以 凝灰岩为主，其次为沉积岩和变质岩。胶结物含量6 0 o , , 1 3 ，平均9 ，以白云石及粘 土杂基为主。颗粒风化度中，分选中好，磨圆度次圆次棱。胶结类型以孔隙式为主， 部分为接触式。 巴1 9 井区阿四段孔隙类型较丰富，主要有粒间孔、粒间溶孔；另外有少量缩小粒 间溶孔、粒内溶孑乙、铸模孔等。面孔率一般为l o o , - 1 0 ，平均3 2 ，孔径一般在 o 1 5 m m - - - o 0 3 r a m 之间，个别中、粗砂岩孔径可达0 2 r a m ，孔隙连通性较好。 2 ) 巴4 8 断块 据巴4 8 井岩心及薄片资料分析，巴4 8 区块阿四段i i i l 砂组岩性为岩屑细砂岩和含 砾砂岩，陆源碎屑中，石英含量2 8 0 0 , , , 4 5 ，平均4 2 ，长石含量4 6 5 0 ，平均4 4 ， 岩屑含量5 0 0 , - 2 4 ，平均1 4 ；岩屑中以凝灰岩为主，其次为变质岩。胶结物含量 8 1 4 ，平均1 1 ，成分以杂基粘土为主，其次为白云石。颗粒风化度中，分选中， 磨圆度次圆一次棱。胶结类型以孔隙式为主。孔隙类型较丰富，主要有粒间孔、粒间溶 孔；另外有少量粒内溶孔等。据巴4 8 2 4 井岩心资料，k i b a 4 i i l 2 油组储层岩性为安山质 角砾岩，砾径3 c m l o c m ，分选差，棱角状，砾石间充填砂岩，含砾砂岩等。薄片分析， 砾石为斑状砾结构，斑晶成分为板状斜长石，基质为斜长石微晶组成，呈平行一半平行 排列，具白云石化，孔隙分布于斜长石斑晶中，孔缝率3 ，见构造缝，宽( 1 0 2 5 0 1 9 m ， 被硅质白云石、黄铁矿全充填。据巴4 8 2 4 井岩心资料，k l b a 3i i 油组储层岩性为砾岩， 5 第2 帝宝力格油皋奉概况 砾径l c m 8 c m ，分选差，棱角状，砾石间充填砂岩，含砾砂岩等。薄片分析，砾石为斑 状结构，基质为交织结构，角砾成分由安山岩组成，安山岩具气孔构造、斑状结构、交 织结构，气孔有充填、半充填和全充填，充填为白云石、泥质和硅质，斑晶为板状斜长 石，且见晶内溶孔，基质部分由斜长石微晶组成，见白云石化及黄铁矿化，角砾间充填 晶粒白云石及黄铁矿，孔缝率4 。 3 ) 巴5 1 断块 据巴5 l 井岩心及薄片资料分析，巴5 1 区块其储集层岩性主要为岩屑长石细砂岩、 粉砂岩、含砾砂岩等，石英含量2 8 , - - 4 5 ，平均3 8 ，长石含量3 0 , - - 5 1 ，平均3 9 ， 岩屑含量8 - - - 4 3 ，平均2 3 ；岩屑以凝灰岩为主，其次为中基性喷发岩和沉积岩。胶 结物含量5 1 2 ，平均9 ，成分以白云石为主，其次为杂基粘土石。颗粒风化中等， 分选中，磨圆度次棱角状。胶结类型以孔隙式为主，部分接触式。孔隙类型较丰富，主 要有粒间孔、粒问溶孔及裂缝。 据巴5 1 、巴5 、巴1 1 等井岩石物性资料分析，k l b a 4i i 油组孔隙度1 3 2 - - 3 1 3 ， 一般1 6 3 - , 2 5 3 ，平均2 1 5 ：渗透率( 5 1 5 6 7 6 ) x l o 。3 岬2 ，平均1 4 7 x 1 0 。3 l x m 2 ，总 体属中孔低渗透储层。 k l h a 4 i i 油组平面上分布范围广，几乎遍及整个巴i 号构造带。巴5 1 断块内除巴4 井油层被断缺外，其它井均有油层分布，油层分布井段较长，约l o o m 。巴5 井i 类油 层厚度最大，为2 1 2 m ；巴5 1 2 井最小，为7 2 m ，平均单井类油层厚度为1 6 6 m 。单层 最大厚度4 2 m ，单层最小厚度0 6 m 。 2 2 2 孑l 隙结构特征 孔隙结构特征见附表卜l 巴1 9 断块的巴1 9 井2 块样品压汞资料分析，i 油组储层岩性较细，以泥质粉砂岩 为主，渗透率小( 1 9 3 - 1 3 5 ) x l o 。岬2 ，排驱压力小o 1 8 m p a ；喉道分选系数( 1 6 7 - 6 1 8 ) l x m ， 喉道半径小( 0 8 3 - 0 9 9 ) p m 。巴1 8 2 1 井两块岩心以泥质粉砂岩为主，渗透率低 ( 1 2 0 5 4 2 ) 1 0 。3 i t m 2 ，排驱压力小( o 1 5 0 2 8 ) m p a ，喉道分选系数( 1 8 0 - 3 0 9 ) g m ，喉道 半径小( 0 5 8 0 6 3 ) g m 。 巴4 8 断块i i l 2 油组储层岩以安山角砾岩为主，裂缝发育，取出的岩心破碎，据4 8 2 4 井两块岩心压汞实验，渗透率很低( 0 0 4 0 0 9 ) - , 1 0 弓岬2 ，压汞数据反映，排驱压力大 ( 1 6 6 0 1 7 0 3 ) m p a ，喉道分选系数低( 0 0 3 0 2 5 ) l , t m ，平均喉道半径0 0 0 7 p m 。巴4 8 井 6 中国石油大学( 华东) i t 程硕1 ：学位论文 两块岩心渗透率( 4 5 2 1 1 1 ) x l o 。1 t m 2 ，压汞数据反映，排驱压力( o 0 3 0 1 8 ) m p a ，喉道分 选系数高( 7 3 7 1 1 6 ) i | s n ，喉道半径( 1 1 8 3 0 6 ) t m 。 巴5 l 断块压汞资料分析，巴5 井储层岩性较细，以泥质粉砂岩为主，渗透率小于 ( 1 0 1 6 2 ) x 1 0 一l a m 2 ，排驱压力大0 8 7 m p a ；喉道分选系数低( o 3 9 1 4 1 ) l a i n ；喉道半径小 ( o 1 3 - 0 3 2 ) 岫。 2 2 3 储层物性特征 1 ) 巴1 9 断块 ( 1 ) i i 油组 据巴9 、1 9 、2 1 、1 8 等井岩石物性资料分析，孔隙度( 1 2 2 2 2 4 ) ，平均1 8 5 ， 渗透率( 3 1 6 - - 1 3 0 1 ) x 1 0 一p m 2 ，平均1 4 5 2 x l o l x m 2 ，属中孔中渗透储层。 ( 2 ) m 油组 据巴2 1 井岩石物性资料分析，孔隙度1 4 4 0 o , - 2 3 4 ，平均1 7 3 ，渗透率( 3 2 2 5 0 7 ) x 1 0 。心，平均1 2 3 4 x l o 。3 9 r n 2 ，属中孔中渗透储层。 储层物性与碎屑物粒级呈正相关，粒级越高，物性越好；总体特征是砂砾岩、细砂 岩储层一般为中孔中渗型储层，粉砂级别储层一般为中、低孔低、微渗型储层。储 集物性也受胶结物含量的影响。由于本区胶结物中主要以白云质为主，其含量越多储集 物性越差。此外储层物性平面上受沉积岩相影响明显，位于分支水道微相储集性能较好， 位于水道间微相储层物性较差。 2 1 ) 巴4 8 断块 ( 1 ) l 油组 据巴4 8 井岩石物性资料分析，i i 油组孔隙度1 3 2 - - 2 5 3 ，平均2 1 5 ，渗透率 ( o 6 - , 8 1 4 ) x 1 0 一l m a 2 ，平均1 6 9 2 x l o 3 l x m 2 ，但地层测试有效渗透率只有3 4 8 1 1 0 一i m a 2 ，总 体属中孔低渗透储层。 ( 2 ) i h 2 油组 由于巴4 8 断块i i l 2 油组岩石物性分析资料较少，仅2 个样品分析孔隙度均为16 4 ， 渗透率( 1 0 7 3 0 ) 1 0 。3 “m 2 ；根据测井资料计算平均孔隙度为1 2 7 。巴4 8 井地层测试 有效渗透率2 0 6 7 x1 0 一l x m 2 ，巴4 8 1 井试油同产油6 4 6 t d ，地层测试有效渗透率达到 2 6 1 3 7 x l o 3 l a x n 2 ，巴4 8 。3 井地层测试有效渗透率为1 5 9 8 x l o 3 l x m 2 ，物性变化大，总体属 中低孔中渗透储层。 7 第2 章宝力格油开= | 幕本概况 ( 3 ) k l b a 3 i i 油组 该油组无岩石物性分析资料，根据测井资料计算孔隙度1 1 8 1 5 2 ，平均1 3 4 ， 渗透率( 1 3 4 8 6 0 9 ) 1 0 一i x m 2 ，平均3 4 6 1 0 3 岬2 ，属中孔低渗透储层。 8 中国石油大学( 华东) t 程硕i ：学位论文 第3 章回注水配伍性及结垢预测研究 3 1 注入水的离子分析 现场取到的部分水样从外观看出，回注污水水质微黄。从现场得到的资料分析，清 污混合后的注入水矿化度偏低，不到地层水矿化度的一半，表明注入水质较差。 针对不同注水井的水样( 包括地层水、污水、清水) 进行水离子分析，具体分析离子 的组成及含量、水型等。实验结果( 附表3 1 ) 表明：清水矿化度低，但钙镁离子及硫 酸根离子的含量较高；污水和地层水矿化度较高，钙镁离子含量较低，但h c 0 3 含量较 高，两种水混注后结垢倾向加大，容易导致地层渗透率降低，清水矿化度低于地层水的 矿化度，引起地层岩石中的粘土矿物水化膨胀、颗粒运移，使地层渗透率下降，同样也 会导致注水压力上升，因此，合适的矿化度及防止结垢是注水开发油田，提高原油采收 率首要考虑的问题。 3 2 注入水的配伍性研究 实验前将水样( 包括地层水、污水、清水) 用0 4 5 微米的微孔滤膜进行过滤，以除去 水中的少量油与粒径大的机械杂质，之后利用电导率仪分另t j 0 , t j 量清水、污水、地层水， 以及三种水样按照不同的比例两两混合后的电导率( 两种不同温度2 5 c 、5 0 ) 。根据电 导率的变化，是否出现浑浊或发生沉淀，研究不同水样之间的配伍性。空白水样的电导 率变化情况见附表3 2 。 实验发现在温度较高的条件下，大多数空白水样的电导率开始时升高，随着时间的 延长，电导率下降，并趋于稳定，而在室温下水样的电导率也会有类似的现象，但升高 幅度不大。随着时间的延长，水中溶解的钙镁离子与碳酸根及硫酸根等生成不溶于水的 碳酸钙、碳酸镁及硫酸钙、硫酸镁，导致水中的离子减少，水样的电导率降低。 各种水样按不同比例混合后在不同温度下进行电导率测试( 见附表3 3 至3 1 2 ) ， 实验发现在温度较高的情况下，不同水样按照不同比例两两混合后的电导率升高，之后 逐渐降低，且降低幅度变小，而在室温下水样的电导率也会有类似的现象。原因在于随 着时间的延长，水中溶解的钙镁离子与碳酸根等生成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁，导致 水中的导电离子进一步减少，水样的电导率降低。因此，在注水过程中，应尽量不要清 水与污水混注，或加入合适的防垢、阻垢剂，避免两种水混合后结垢，生成沉淀，堵塞 地层，导致注水压力上升。 9 第3 市蚓滓水削伍悱及结垢预测研究 3 3 注入水结垢理论预测 3 - 3 1c a c 0 3 结垢机理与影响因素 油田注入水无机垢结垢趋势预测，是油田开发过程中所遇到的技术难题之一。由于 油田污水通常矿化度很高，且含有各种成分的离子，不同水型的水混合或回注过程中随 着环境条件，如温度、压力等发生变化，常使原来稳定的水体系失稳，产生沉淀，沉积 ( 附着) 在管线表面或岩石孔隙表面，给油田生产带来诸多的问题【2 1 。 碳酸钙是一种重要的成垢物质，也是油田开发生产中最常见的无机垢，在油田水中 溶解度很小。在污水中加入p h 调整剂，改变酸碱度，破坏其化学平衡，可使h c 0 3 不断 离解为c 0 3 2 - 和h + ，大量的c 0 3 、c a 2 + 反应生成c a c 0 3 沉淀，f e 3 + 生成f e ( o h ) 3 沉淀，利 用高分子絮凝剂的网捕卷集作用，使沉淀物与污水中的悬浮固体等一同快速沉降，从系 统中排出，便可除去水中的结垢因子，使其处于介稳区而控制结垢。 c a 2 + 与c 0 3 2 。结合生成c a c 0 3 垢沉淀的反应式【3 】如下： c 矛斗+ c o s 2 - - - , , c a c o s j , c c f + 2 h c o i c d c 0 3 + c 0 2 + h 2 0 在p h 值低于7 5 时，只有少量的h c 0 3 离子离解成c 0 3 2 。离子，而油田污水的p h 值大都低于7 5 ，多数地层水中都不含或只含少量的c 0 3 2 - 离子。因此( 3 2 ) 式为表示碳酸 钙沉淀的反应式，具有普遍性。 污水的酸碱度对会属的腐蚀和污水结垢影响较大，随着p h 值上升，由于h + 浓度降 低，氢的去极化作用减弱，会降低腐蚀速度，但结垢倾向增加。试验用污水中含有大量 h c 0 3 和一定量的c a 2 + 、m 9 2 + ，为垢的产生提供了充分条件。i 扫- y p h 值提高，h c 0 3 。更易 转化为c 0 3 厶，有利于形成c a c 0 3 或m g c 0 3 。晶格生长理论认为，当c a 2 + 和c 0 3 2 的溶度 积远远小于c a c 0 3 的溶度积时，就可能产生c a c 0 3 沉淀而结垢【4 】o 但c a c 0 3 有时呈饱和状 态却并不结垢，这是由于存在介稳区。出现介稳区的原因是晶核的生长过程受水中离子 或粒子的扩散速度影响，或者受到传质过程控制。若赫类在水中的溶解度较大，则水中 溶解的离子或粒子浓度都较高，晶核形成后很容易生长，这时盐类溶解度曲线和晶体析 出曲线可基本重合，不会出现介稳区。但在微溶或难溶盐类的饱和溶液中，由于离子或 粒子的浓度都很低，因此晶核形成后并不生长，溶解度极小盐类的过饱和度可以超过溶 解度数千倍：只有在离子或粒子浓度较高的过饱和溶液中，晶棱才开始生长井析出晶体。 所以介稳区可以认为是过饱和区，在这个区域中晶核形成但不能生长，也不能析出晶体， 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 此为非除盐方式阻垢技术研究的重要内容。当该化学反应达平衡时，油田水中溶解的 c a c 0 3 、c 0 2 和c a ( h c 0 3 ) 2 保持不变，不会在管道、用水设备和油层中产生结垢现象 从油田生产中出现的结垢问题看，c a c 0 3 结垢主要是由于温度、压力、p h 、盐度等 热力学及有关条件的改变，导致水中离子平衡状态改变，成垢组分溶解度降低而析出结 晶沉淀。其沉积过程可表示为： 水溶液_ 溶解度_ 过饱和度- 晶体析出一晶体长大_ 结垢 2 5 。c 时纯水中碳酸钙的溶度积为2 9 x 1 0 一，当溶液中c a 2 + 和h c 0 3 的离子积超过 c a c 0 3 的溶度积时，碳酸钙沉淀析出。 影响c a c 0 3 结垢的因素主要有： ( 1 ) 钙离子和碳酸根离子的离子积增加，沉淀增加。 ( 2 ) c 0 2 在溶液中的浓度。当溶液中c 0 2 浓度增加时，反应向左移动，c a c 0 3 沉淀减 少。相反，c 0 2 浓度降低时，c a c 0 3 沉淀增加。在两相系统中，由于溶液中的c 0 2 浓度 随系统压力或气体中c 0 2 浓度的增加而增加，因此当系统压力降低或气体中c 0 2 浓度减 少时，c a c 0 3 沉淀增加。在单相系统中( 如注水系统) ，压力增加时c a c 0 3 的溶解度增大， 完全是热力学因素的影响，其变化幅度不大。 ( 3 ) 温度升高，c a c 0 3 溶解度减小，沉淀增加，在地面上不结垢的水，注入到井底 后由于温度升高则有可能结垢。 ( 4 ) 水中含盐量增a n ( 不包括钙和碳酸根离子) 时，c a c 0 3 溶解度增加，结垢趋势减小。 ( 5 ) p h 值较高时会产生更多的沉淀。 3 3 2c a c 0 3 结垢理论预测方法 影响油田水结垢的因素很多，因此预先判断油田水是否结垢比较困难。1 9 3 6 年 l a n g l i e r 提出了饱和指数概念，但对判断油田水的结垢问题，其指导意义较差。其后 r y z n a r 指出了稳定指数概念，s t i f f & d a n v i s 综合考虑了其它因素，导出了预测c a c 0 3 垢的方程式，经过验证对油f 日水垢预测较准确。本文应用s t i f f & d a v i s 公式【5 1 ，对油田 回注污水进行了结垢预测。 用碳酸钙饱和指数表示过饱和度，根据“饱和指数”可判断溶液中碳酸钙沉淀的可能 性。 根据难溶盐的溶度积规则，s t i f f d a v i s 综合考虑了油田盐水的温度、压力、p h 值， 盐度等因素，将l a n g e l i e r 方法推广应用于油罔盐水，方程式如下： 第3 章回注水配伍性及结垢预测研究 s i = p h 砷( 3 - 1 ) 式中p 仔一系统中实际的p h 值： p 胁一系统中碳酸钙达到饱和度时的p h 值； s ：卜稳定指数，s i o 表示c a c o s 达饱和，结垢趋向大，可能结垢；s = o 表示c a c 0 3 正处于饱 和点。 p h ，= p k ：一p k i l o g 晒2 + 】： + 尸一l o g 如d 斗 ：j ( 3 2 ) 式中：广离子的活度系数； k 广h 2 c 0 3 的二级离解常数； 卜校正值，p ：主等，其中i 为离子强度；l ：土z c；z；(ci为各种离子的摩2 1 + i 。 尔浓度，z i 为各种离子电荷数) 。 3 3 3 结垢理论预测结果 1 ) 宝二站酬注清水c a c 0 3 结垢理论预测 ，= i 1 厶l ，厶，2 ：昙忙+ 】1 2 + 陆+ 】1 2 + b 2 + 】2 2 + 2 + 】2 2 + b 一】1 2 + 陋一】2 2 + 蛔”) ：三j 丝+ 型+ 墅+ 型+ 型+ 型+ 一3 2 2 2 l l 1 0 4 441 0 3= 一+ + + + + + 。 2 3 9 0 2 3 0 4 0 02 4 03 5 59 6 06 1 0j = 妻( o 0 5 6 4 + 3 2 9 1 + 5 5 6 + 3 5 1 7 + 1 0 2 5 + 1 2 + 5 2 8 2 ) x1 0 - 3 = 0 0 0 9 9 6 ( 3 - 3 ) 根据d e b g e h u e k e l 公式计算c a 2 + m 9 2 + 和h c 0 3 - 的活度系数，查有关文献可知： b = 0 3 2 8 ， a 。2 + = 6 ， 仅慷2 + = 8 ，伉删f 2 4 ，6 c f 钞2 ；2 5 乩+ 一o 5 盟? 始 = 0 5 1 2 x 2 2 1 4 0 0 0 9 9 6 一o 7 r c v + = 0 6 7 5 0 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 一- 。g _ 辔“= 。5 2 22 l 了j _ i l 毒笔三蒜l = 。，6 8 z + = 0 6 8 9 0 - l o gr h c o ；- o 5 m r l 而老滁丽| = o - 0 4 5 m r o ：= 0 9 0 1 3 因为c a 斗+ 2 h c o s 一一c 臼c 仍【+ c 0 2 + h 2 0 故砭。= i k 百s p = 丽2 丽9 x 1 0 丽- 9 _ 5 2 8 9 x l o - 9 由于处理水中有一定的含盐量，因此需计算校正值p ： 尸= 鱼丝= 兰型些竺= o 18 1 3 1 + j1 + 4 0 0 9 9 6 所以，该种水稳定的p h 。为： p h ，= p k ：一麒：一l o g 晒2 + 】么：+ ) + p 一1 。g 陋d f 】r u c o fj - _ l 。g5 6x 10 - ) + l o g5 2 8 9x10 - 9 ) - 1 0 9 蒜枷气嘶7 5 一l 。g l3 6 2 1 2 o 2 - 1 0 一3 0 9 。1 3 + 0 1 8 1 3 = 1 0 2 5 8 2 7 7 + 3 0 2 7 7 + 2 3 2 2 + 0 1 8 1 3 = 7 5 0 4 实际所测p h = 8 0 9 ，因此其稳定性指数s i 为： s - - p h 硼= 8 0 9 - - 7 5 0 4 = o 5 8 6 0 照同样的方法，计算得到宝一联回注清水的p h s 值为7 5 5 ，而实测值为8 4 3 ，稳定 指数s i 为o 8 8 ，预测结