渤海P油田注水井储层伤害因素室内研究.pdf

Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术化学工程与技术,2023,13(4),330-336 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/hjcet https:/doi.org/10.12677/hjcet.2023.134038 文章引用文章引用:林科雄,罗刚,任坤峰,舒福昌.渤海 P 油田注水井储层伤害因素室内研究J.化学工程与技术,2023,13(4):330-336.DOI:10.12677/hjcet.2023.134038 渤海渤海P油田注水井储层伤害因素室内研究油田注水井储层伤害因素室内研究 林科雄林科雄1，罗罗 刚刚1，任坤峰任坤峰1，舒福昌舒福昌2 1荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州 2长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 收稿日期：2023年6月2日；录用日期：2023年7月20日；发布日期：2023年7月27日 摘摘 要要 渤海渤海P油田注水井存在的主要问题是注水压力升高块，注水困难，整体注采比偏低，地层亏空严重，采油田注水井存在的主要问题是注水压力升高块，注水困难，整体注采比偏低，地层亏空严重，采出程度偏低。针对渤海出程度偏低。针对渤海P油田注水井的主要问题，开展了注水伤害机理研究。首先运用油藏工程的方法油田注水井的主要问题，开展了注水伤害机理研究。首先运用油藏工程的方法定量分析注水对储层的伤害程度，然后利用岩心流动实验分别验证注水水质、注入水结垢、粘土水化膨定量分析注水对储层的伤害程度，然后利用岩心流动实验分别验证注水水质、注入水结垢、粘土水化膨胀等因素对注水堵塞的影响，最终确定注水伤害的主要因素，为后期开展针对性的降压增注措施提供依胀等因素对注水堵塞的影响，最终确定注水伤害的主要因素，为后期开展针对性的降压增注措施提供依据。据。关键词关键词 注水井注水井，比吸水指数比吸水指数，渗透率保留率渗透率保留率，注水水质注水水质 Indoor Research of Injection Well Reservoir Damage Factors in Bohai P Oilfield Kexiong Lin1,Gang Luo1,Kunfeng Ren1,Fuchang Shu2 1Jingzhou Hanc New-Technology Research Institute,Jingzhou Hubei 2College of Chemistry and Environmental Engineering,Yangtze University,Jingzhou Hubei Received:Jun.2nd,2023;accepted:Jul.20th,2023;published:Jul.27th,202 Abstract For the Bohai P oilfield,the existing main problems are high water injection pressure,water injec-tion difficulty,low injection-production ratio,formation depletion and low recovery degree.In view of the main problems,the research of water injection damage mechanism was carried out.First the reservoir engineering method was to analyze the water flooding damage degree.Then the core flow experiment was performed to validate the influence of water quality,water scaling,clay swelling,and the“cold damage”on the water injection block.Eventually the main damage 林科雄 等 DOI:10.12677/hjcet.2023.134038 331 化学工程与技术 factors were determined.It provides important guidance for the development of targeted pres-sure reduction injection measures in the later stage.Keywords Injection Well,Specific Water Injectivity Index,Permeability Retention Rate,Water Quality Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 注水开发的油藏，注入水进入储层后必然与储层岩石和流体接触，发生物理、化学和生物反应，造成地层伤害，降低储层渗流能力下降1。注水过程中引起的储层损害完全依赖于油层自身条件(岩性、孔隙结构)及所含流体性质与注入水水质两个方面。前者是客观存在的，是引起储层损害的潜在因素；后者是诱发储层损害的外部条件。因此努力改善注入水的水质可以有效地控制储层损害，注入水的水质有时是决定注水成败的关键因素。本文针对渤海 P 油田注水井的实际问题，开展了注水伤害因素的研究。2.油藏概况油藏概况 渤海 P 油田位于渤海湾盆地东部，属于断裂背斜构造。平面上被断层分割为北、中、南三块。纵向上分为 9 个油组，其中 L50U、L120 油组厚度大，连续性好，为主力油层。L60-L110 油组厚度薄，横向变化块，连续性差。储层主要是长石砂岩，粘土矿物以伊蒙混层为主，其次为伊利石。北块粘土矿物含量稍大于南块。馆陶组上部为高孔高渗油组，平均孔隙度 26.1%，平均渗透率 1200103 m2；馆陶组下部为中孔中渗储层，平均孔隙度 23.4%，平均渗透率 260103 m2。馆陶组上部油组原油粘度大(318496 mPa.s)，为非常规稠油，馆陶组下部原油粘度小(3060 mPa.s)，为常规原油。渤海 P 油田共有 5 口注水井，注水初期吸水能力较强，日注水量高，注水压力低，但很快(一般 36个月)注水量就大幅度下降，注水压力逐步升高，导致整个油田注采比 0.16，注水量不够，地层亏空严重。3.注水井储层伤害定量分析注水井储层伤害定量分析 根据平面径向流基本理论，比吸水指数与渗透率成正比例关系，因此可以通过比吸水指数推导出地层渗透率的保留值，从而定量分析注水对储层的污染程度。平面径向流注水量公式、比吸水指数公式和渗透率保留率计算公式分别如下。()2lnweewkh PPQRBR=(1)2lnewQKJRH PBR=(2)00ttKJKJ=(3)Open AccessOpen Access林科雄 等 DOI:10.12677/hjcet.2023.134038 332 化学工程与技术 这里，Q 为日注水量，cm3/s；k 为地层平均渗透率，103 m2；h 为储层有效厚度，cm；PW为井底流压，MPa；Pe为地层静压，MPa；P注水压差(井底流压与静压之差)，MPa；B 为地层流体体积系数；为地层流体粘度，mPas；Re为供给边界，cm；RW为井径，cm；J 为比吸水指数，m3/(mMPad)；为渗透率保留值；K0为地层初始渗透率，103 m2；Kt为任一时刻储层平均渗透率，103 m2；Jt为任一时刻地层比吸水指数，m3/(mMPad)；J0为地层初始最大比吸水指数，m3/(mMPad)。以该油田 F25 井为例，利用上述计算公式，可以计算出不同时刻的比吸水指数和渗透率保留值，绘制曲线如图 1 和图 2。很显然，随着注水进入储层，储层渗透率在前 30 天内下降很快，后期下降幅度变缓。其中注水 30 d 时，渗透率保留值 48%，渗透率伤害 52%。说明注水对储层渗透率伤害是很严重的。Figure 1.F25 Specific water injectivity index in early injection stage 图图 1.F25 井注水初期比吸水指数变化曲线 Figure 2.F25 Permeability remaining ratio in early injection stage 图图 2.F25 井注水初期渗透率保留值变化曲线 4.注水井储层伤害因素室内实验注水井储层伤害因素室内实验 大量研究表明，注水井储层伤害的主要因素有注入水水质造成的伤害，粘土水化膨胀伤害、注入水结垢伤害等2 3 4。本文通过岩心模拟实验来验证每种因素对储层的伤害程度，从而找出渤海 P 油田注水伤害的主要原因5。林科雄 等 DOI:10.12677/hjcet.2023.134038 333 化学工程与技术 4.1.注入水水质造成的伤害注入水水质造成的伤害 注入水水质指标是造成注水井储层伤害的主要因素之一。室内参照石油行业标准 SY/T5329-2012 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法，对现场所取注入水水样中悬浮物含量、粒径中值、含油量等三个主要指标进行分析，分析结果见表 1。由表 1 分析结果可以看出，现场注入水中悬浮物含量、粒径中值和含油量都已超出行业标准。Table 1.Local site injection water quality analysis result in Bohai P oilfield 表表 1.渤海 P 油田现场注入水水质分析结果 样品来源 样品编号 悬浮物含量(mg/L)粒径中值(m)含油量(mg/L)滤膜系数 MF(ml/min psi)P 油田 F 平台注入水 20141108 96 13.54 71.55 4.63 20141202 117 14.55 68.72 8.93 SY/T5329-2012 行标 D 10 4 30-Q/HS2042-2008 企标 C2 10 4 30-参照行业标准 SY/T5358-2002 中单相工作液评价实验方法，选择不同渗透率的人造岩心，考察现场注入水(样品编号为 20141202)对岩心的伤害程度。图 3 的实验结果表明，现场注入水对不同渗透率岩心的堵塞比较严重，驱替 40 PV 时渗透率损害率为 41.2%90.6%；驱替 100 PV 时渗透率损害率为 69.4%95.8%。岩心渗透率越小堵塞越严重。岩心的堵塞程度受注入水中悬浮物浓度、颗粒大小、悬浮颗粒注入速度及地层孔喉尺寸分布的影响。经典的理论解释认为。大于 33%地层孔喉直径的颗粒将形成桥堵和外部滤饼，14%33%地层孔喉直径的颗粒将侵入储层深部，形成内部滤饼，而小于 14%地层孔喉直径的颗粒将不会造成堵塞。因此从保护储层的观点出发，要求注入水中悬浮固相的浓度越低、悬浮颗粒直径越小越好。Figure 3.Block rule of injection water to man-made cores 图图 3.注入水对人造岩心综合堵塞规律 4.2.注入水结垢造成的伤害注入水结垢造成的伤害 注入水自身以及与地层水接触后结垢是造成注水井堵塞的因素之一。渤海 P 油田是由生产水和海水混合后作为注入水，由表 2 离子组成分析可以看出，现场生产污水属 NaHCO3水型，矿化度在 22000 mg/L；含有成垢阳离子 Ca2+、Mg2+和成垢阴离子 HCO3、2