低渗透油藏注入水水质适应性实验评价研究

时间：2024-07-28

黄永强，王城，魏宏

（中国石化河南油田分公司第一采油厂，河南桐柏 474700）

水驱油藏进入高含水开发后期，开采对象进一步向中低渗透层转移，对注入水的水质要求越来越高，而不合格的注入水水质对储层渗流物性及油藏注水开发动态都会产生重要影响。目前各油田在实践过程中采取以行业标准（SY/T5329-94）推荐指标为基础，结合油田自身特点推出适合的水质标准，由于该行业标准主要根据渗透率来划分不同储层水质标准，而渗透率一致的储层，由于孔隙结构、敏感性的差异，对水质要求是不一致的，应通过开展注水水质的配伍性研究，通过岩心伤害实验、现场实际油层回注验证试验，针对不同具体类型的油藏，制定和完善与之相适应的科学、规范、经济、可行的注水水质控制指标，建立不同的水质标准。

下二门深层系由于注入水水质差，注水过程中形成对地层的污染堵塞，造成目前注入压力高或压力上升快，注水井欠注严重，地层能量下降快，开发效果越来越差。为有效改善低渗透油藏注水开发效果，进一步提高采收率，有必要针对不同的低渗油藏开展注入水水质适应性评价研究，找出导致储层渗透率下降的主要因素，制定出相应的注入水质标准，为下步注水水质调整提供理论支持。

1 下二门深层系储层特征

下二门油田深层系（H3V-Ⅸ）构造形态为被断层切割的不规则背斜，共划分五个油组，油层主要分布在Ⅴ—Ⅵ油组。叠合含油面积1.1 km2，地质储量84×104t。据取心物性分析，深层系储层孔隙度7.3%～12.4%，平均 10.45%，反算平均渗透率为 32×10-3μm2，属低孔低渗储层。深层系孔喉分选系数为1.72～2.55（Φ），平均2.22（Φ），均值大于 6（Φ），歪度 0.34～1.36（Φ），平均0.94，中值半径为 1.33～11.16 μm，主要流动孔隙平均半径 1.45～26.95 μm，平均 9.01 μm。渗透率贡献值主要由中、小孔道提供，孔隙分选性较好，孔喉偏细，造成物性较差。

2 注水水驱替实验及评价

22（50/56）⑤号岩心和11号岩心的渗透率分别是84×10-3μm2和 3.4×10-3μm2，虽然其渗透率伤害趋势都几乎一致，最终伤害率都在40%左右。可是，其压力变化却非常明显：高渗透率的驱替压力在渗透率伤害的情况下绝对值升高并不大，最终升高是67%，可是低渗透岩心在同样伤害率的情况下，其压力升高则达到143%。说明低渗透率伤害对注水压力影响更大。这也是目前低渗透率储层注水困难的一个根本原因。并不一定是水质多么不过关，而是水质稍微不过关，对储层造成了伤害，那么后面注水压力就迅速升高，以至于注不进去。

表1 注水试验数据

图1 岩心22（50/56）⑤号渗透率变化图

图3 岩心11号渗透率变化图

图2 岩心22（50/56）⑤号压力变化图

图4 岩心11号压力变化图

3 综合水质指标筛选评价实验

取水质指标中固悬物含量（SS）3.0和5.0 mg/L、粒径中值（d）3.0和 5.0 μm、含油量（O）5.0和 10.0 mg/L进行正交实验，实验设计方案（见表2）。

表2 综合水质指标筛选评价实验设计方案

表3 水质综合因素对低渗透储层的损害评价实验结果

表3 水质综合因素对低渗透储层的损害评价实验结果（续表）

图5 水质指标综合因素对低渗透岩心的损害曲线

注入水综合指标是指固悬物浓度、粒径中值和含油率三项指标，表2和图5是注入水综合指标对低渗透岩心损害评价实验结果，可以看出：

（1）当O=5，SS=3时，d=3和d=5的岩心渗透率保留值为80.56%、82.14%，渗透率有低有中，损害程度较弱；当O=10，SS=5时，d=3和d=5的岩心渗透率保留值为81.28%、50.82%，d=3时损害程度较弱，d=5时损害程度较强。

（2）当 d=3时，O=5，SS=3和 O=10，SS=5的岩心渗透率保留值为80.56%、81.28%，损害程度较弱；当d=5时，O=5，SS=3和O=10，SS=5的岩心渗透率保留值为82.14%、50.82%，O=5，SS=3损害程度较弱，O=10，SS=5，损害程度较强。

可以看出，随着水质指标的增大，注入水对低渗透岩心损害逐渐加大，特别是当O=10，SS=5时，固悬物粒径中值从3.0 μm上升到5.0 μm，渗透率保留值从81.28%下降到50.82%，岩心受到严重损害。这说明低渗透储层对于固悬物粒径中值最为敏感，随着粒径中值的增大，固悬物浓度和含油率的升高，容易引起储层严重损害。结合低渗透储层地质特征和综合因素评价实验结果，下二门深层系岩心能够接受的水质指标为：d≤3 μm，SS≤3 mg/L，O≤5 mg/L，其渗透率损害为19.44%（见表 3）。

4 注入强度评价实验

本次实验，是在做上面的悬浮物和含油相关时间时选取有代表性的岩心进行后续强度实验，由于实验时间的关系以及氮气瓶压力的关系，因此，测点数据的选取不一样。后续强度试验时，都是在经过了一定浓度和粒径的悬浮物或者油珠试验后再进行强度试验，因此，驱替的压力相对较高，不同的岩心渗透率不一样，因此测点压力的调整也不一样，再由于试验时间的关系，所以测点跳跃幅度不一样。

表4 注入强度对低渗率岩心的损害评价表

注入压力的增加可以提高低渗透储层的注入量，但过大的注入压力又会造成储层的损害。注入强度对低渗透岩心的损害评价是在前面各种评价实验驱替30 PV后，再多次提高驱替压力，评价提高注入强度对岩心的损害程度。

从表4可以看出，驱替压力增加，流速增大，岩心渗透率保留值有所提高，岩心 J4/9、J4/5、J4/11、20、24流速分别在 0.8、0.3、0.5、1.5、1.3 mL/min 比注入 30 PV时的渗透率保留值提高了20%以上，其中岩心J4/11、20和 24渗透保留值达到了 104.09%、110.39%、102.56%。岩心 2、20（55/83）4、24 分别在 0.7、1.1、1.5 mL/min时，渗透率损害程度有所增大。说明适当增加注水强度，可以提高渗透率保留值，这主要是因为注水强度增加，流速增大的结果。