地层水配伍性研究.docx

1、地层水配伍性研究注入水与地层水及储层配伍性研究在注入开发油田中， 当注入水和不配伍的地层水相遇时， 使原有的地层 水和储层矿石之间的离子化学平衡被破坏， 岩石和混合水之间， 注入水和地 层水之间随注入水不断介入将逐渐建立一个新的化学平衡。 在打破旧的平衡 建立新的平衡过程中， 只要流体中遇到两种以上不配伍的水存在或在流动过 程中随压力和温度或流体的化学组分不平衡， 都存在结垢的可能， 不可避免 的造成对储层的一定损害。 在导致严重水敏的同时， 在注水速度过快时， 还 将产生严重的速敏伤害， 低渗、 特低渗的水敏更为严重。 本文下面主要从两 方面进行配伍性实验研究： 注入水与地层水的配伍性以及注

2、入水与储层的配 伍性。【吉林油田低渗透油藏注入水水质实验研究】1 注入水与地层水的配伍性【油田注入水源与储层的化学配伍性研究】 油气田进入中后期开发后， 普遍采用注水采油、 排水采气、 排水找气等 新工艺，由于压力、温度等条件的变化以及水的热力学不稳定性和化学不相 容性，往往造成注水地层、 油套管、井下、地面设备以及集输管线出现结垢， 造成油气田产量下降，注水压力上升，井下以及地面设备甚至油气井停产。1.1 油田水质分析对该油田地层水及注入水的离子浓度进行分析， 统计得到下表：（下表 ）k 1 淖尔油田邮分典型井产出水水分析数据（mg/L）井号 K+N*+Ca1+ Mg2+NH广Cl-so/

3、hco3旷化度水型N22-20 4742831209148】78 9009】2233132 000 CaC2N22-60 37886.2232062963 J72 000923399H 000 CaCL1.2注入水的自身稳定性常温及地层温度下注入水的自身稳定性反映了注入水在注水管柱、 采油管柱及储层中结垢状况。在常温（20E）和地层温度（70C）的条件下，通过测 定在密闭容器里分别放置不同时间的水中主要成垢离子 Ca2+、Ba2+、Mg2+等的浓度变化研究水源水自身的稳定性以及结垢趋势。 在常温和地层温度下分别检测放置20天、30天时水源水中成垢离子浓度。统计数据如下表所示：【商河油田注水配伍

4、性及增注措施实验研究】1.3配伍性研究方法131静态配伍性实验研究【大港北部油田回注污水结垢性与配伍性研究】注入水与地层流体不配伍主要表现在两者按不同比例混合后是否产生 沉淀。将地层水与注入水过滤后分别按不同体积比例混合（1: 9、2: 8 3: 7、 4: 6、5:5、6:4、7:3、8:2、及9:1）,并在85C下密闭加热恒温不同时间，测 其浊度。实验结果见图2。浊度的测量方法：本方法参照采用国家标准 ISO 70271984水质一浊度的测定主要方法有两种：分光光度法和目视比色法。0:10 15 2:S 3:7 4:6 5:5 6:4 7:3 8：Z 9:J 100地层水与注入水浪配比羊二

5、庄地层水： 羊二庄回注水室温20匸70匸恒温后现象浊度/NTU现架浊度小丁 10： 清亮L 6清亮2 1! : 2清亮2 0清亮1. 92： 3淸亮L 8清亮1. 83： 2清亮L 9清亮1. 82： 1清亮L 8清亮2 01： 0清亮L 9清亮L 8由图2可以看出，注入水与地层水混合后，均有沉淀生成，恒温时间越 长，结垢越严重，浊度变大，表明地层水与海水不配伍。1.3.2动态配伍性实验研究（1）配伍性驱替实验【油田注入水源与储层的化学配伍性研究】在低于临界流速下进行注入水的岩心流动实验，根据计算得到的临界流 量，确定岩心驱替实验中流量的控制范围。在室温下用地层水测岩心原始渗 透率，然后用注入

6、水驱替 2PV后，关闭岩心夹持器的进出口阀，升温至设 定温度，恒温静置6h,待自然冷却后，室温下用地层水驱，测岩心渗透率 的变化。实验结果见表2。表2 海水的结垢对岩心港透率的影响 茜b 2 Effect(f sea vater svalin un core permeability岩心号WZ12-1 A7(l)WZ12-l-e(5)WZ124-A7(3)WZ124-A7(6)Ka/ X 10 3 巳158, 0157. 0106.0T/t708090100R%9L 239.887. B82. 1从表2可以看出随着温度的升高岩心渗透率恢复值 Kd K0减小这主要是由于温度升高结垢趋势增大所引起

7、的。（2）注入水累积结垢损害实验注入水在岩心中的累积结垢对岩心渗透率的影响见图 3。80，75 7Q 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6孔隙体税倍数3海水的累积结垢对岩心港透率的影响井号岩心号层位注模拟地层水时的岩心渗透率（10 W注冷水3井水源人时 岩心渗透率（IO SmJ5ml10ml15ml20ml5ml1 Oml15ml20ml冷 43 76 6643S,10.2| 9 910.010.24.594.494. 494.37冷351S、6.866. 386.862.07/ 1. 461. 391.34囹1 岩心渗透率与累计注水量关系曲线（冷43 76 664井3“岩心）图2 岩心

8、港透率与累计注水量关系曲线（冷35井1“岩心）由表1、图I及图2我们不难看出：随着累积注水量的增加、注水时间的 增长，不论何种水均使岩心渗透率值下降。（3）交替驱替配伍性实验为了充分评价注入水和地层水的配伍性进行了交替驱替注入水和地层 水结垢对岩心的损害实验。注入水与地层水交替驱替对岩心渗透率的影响结 果见图4。实验条件先用地层水测以地层水饱和的岩心原始渗透率，再注入 10PV驱替液之后关闭岩心的进出口阀，加热至 90C恒温2h自然冷却至室 温再打开岩心的进出口阀用地层水驱替测渗透率变化如此反复。由图4可以看出注入水与地层水交替驱替对岩心损害严重。 4次交替注入天然海水和地层水岩心渗透率不断降

9、低达 32.3%。图4天然海水与地层水交替驱替对岩心渗透率的影响1.4结垢可能的判断（1）成垢离子浓度变化判断注入水与地层流体不配伍主要表现在两者按不同比例混合后是否产生沉淀。将地层水与注入水过滤后分别按不同体积比例混合（1: 9、2: 8 3: 7、4: 6、5:5、6:4、7:3、8:2、及9:1）测定混配水中各成垢离子浓度。 50C、70C及90C下混配水中各离子浓度实测值如图所示1200；10 1:9 2:8 3:7 5:5 6:4 7:3 8:2 9:1 10;0注入水与地层水混配比(2)线性判断【吉林油田低渗透油藏注入水水质实验研究】注入水与地层水的不相容性，产生结垢是存在的，前苏

10、联学者指出，当 注入水与地层水混合，混合物的化学成分符合 Y=Ax+B型直线方程，如果 曲线呈直线，表示两种水相容，若背离直线关系，则表示不相容，有生成沉 淀的可能。应用离子含量法，对英台油田方 44、方68区块的注入水与地层水进行 配伍性实验。将现场取回的注入水与地层水按 1: 9、2: & 3: 7、4: 6配比， 模拟油层温度完成实验，实验结果表明(图1、图2)，方44、方68区块的线 性都很差，说明两种水不相容，可能有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等沉淀生成。15地层水与注入水结垢趋势预测判断水质结垢趋势遵循的一般原则：单一水源的水或几种不同来源的水相混时，应根据水中成垢离子的浓 度、理论溶度

11、积常数的大小，进行成垢离子浓度最大或理论溶度积常数最小 的结垢趋势。1.5.1碳酸钙结垢趋势预测a）饱和指数法饱和指数按下列公式计算：SI 二 pH - K - pCa - pAIK+ 2*2C2Z2 CiZi )式中：SI 饱和指数；pH 水样的pH值;K修正系数，由离子强度与水温度的关系曲线查得，如图所示 pCa Ca2 浓度（mol/L ）的负对数；pAIK 总碱度（mol/L ）的负对数；丿一离子强度；5 离子浓度，mol/L ；乙一离子价数。判断：SI0,有结垢趋势；SI=0,临界状态；SIvO,无结垢趋势离下超故#图1不同温度时，K与离子强度J的关系b）稳定指数法稳定指数按下式计算

12、：SAI =2（K pCa pAIK ） - pH式中：SAI 稳定指数；K、pCa、pAIK的计算同上。判断：SAI三6,无结垢趋势；SAI 6，有结垢趋势；SAI5;结垢严重。1.5.2硫酸钙结垢趋势预测硫酸钙结垢趋势按下式计算：S =1000( x2 4K -X)式中：S CaSO4结垢趋势预测值，mmol/L ；K修正系数，由水的离子强度和温度的关系曲线中查得， 如下图所 示；X Ca2 与SO：的浓度差，mmol/L。测定出水中Ca2 和S021然后再计算出水中CaS04实际含量C ,将 S与C进行比较。判断：SC，无结垢趋势。153硫酸锶结垢预测a） 硫酸锶结垢趋势判断按下式计算：

13、Q =s；so2i式中：Q Sr2 与 SO： 浓度（单位为mg/L ）的总称。b） 判断:Q/Ksp1.0,有结垢趋势；Q/Ksp=1.0,临界状态;Q/KspVl.O, 无结垢趋势。其中，Ksp为硫酸锶的浓度积，25C时，数值为2.8为0-7。1.5.4 侵蚀性二氧化碳测定法用侵蚀性二氧化碳测定方法判断水质结垢趋势，按 SY/T 532994 中 5.9 进行。1.5.5 硫酸钡结垢趋势预测硫酸钡结垢趋势判断按 SY/T 532994 中 5.10 进行。实验现象观测： 混配过程试验现象观测表明， 混配水常温下变化不明显， 说 明常温下混配性较好。 单一处理水加热前后溶液透亮， 加热后底部

14、见少量沉 积物，其他各点加热后有不同量的沉积物， 其颜色随产出水比例增加由黄变 成棕黄，说明铁垢在垢物中的含量明显增加。 各混配点及单一产出水恒温后 经冲洗容器，容器壁无沉淀附着，表明没有形成较高强度附着性的晶体垢。 详细结果见表 4。*4 邸鐵号（处理水亠产sH）加热旨1100%-1-0%m2勰删透氛其轉片狀趣漂撕.沖W量黄冊料 觸襪 斛朋容薛酣飢mm 35。+5幣敷覽冊鱒无附脚糊逢熟其中有片狀避掰抓 潤赭-定賊包确劭 础 鮒冲黠鮮輪施翻显況删45%+谕It亂 Kt 30m X明歸财施紘 繃删脐 務瓣有“定童籲觸鱗，翩w 躺帼諦軌 酗耕脱語沁為无财就弾5OX+IOOJ4脱航率下备K胎（ta无

15、明显飙飙斓帥，統反光翻勒 梆翳棕黄蹴般.换葡t飙铀 a（細 訓耕睢后容舞洁歌issmt5） 总垢量分析结果分析结果见图1。垢量分布图呈局部凹陷状，产出水总垢 量 145. Omg/ L。6） 加热后结垢量分析结果 加热后结垢量即扣除悬浮固体含量后的结垢量。 结果详见图2。处理水生成垢量量139. 8mg/L,比总垢量略有下降。0.0 1 1 1 75%t-25% 50%+50% 25%75% 0%l6cm的圆柱，除油。c) 实验用水：地层水：未经C102处理的污水，经过精细过滤；注入水: 经过C102处理后的注入水。d) 试验程序：将准备好的岩心抽空饱和地层水 12h；饱和后的岩心装 入夹持器中，恒温60E ;用地层水注入岩心.恒速注入，待压力稳定 后测定岩心的地层水渗透率 (Kd)； 用注入水注入岩心 23 倍孔隙体 积，恒温、恒压12h,再用注入水驱替，至压力稳定后测定岩心的注入 水渗透率 (Kz)； 根据心和疋判断配伍性： Kz/Kd0. 95，则配伍性好， 无伤害。