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第 卷 第 期广东石油化工学院学报.年 月 油田注水水质对注水动态特征影响实验研究幸雪松冯桓榰岳家平邢希金陈华兴唐洪明(.中海油研究总院有限责任公司北京 朝阳.中海石油(中国)有限公司天津分公司天津 塘沽.西南石油大学 地球与科学技术学院四川 成都)摘要:针对 油田部分新投注注水井和部分老注水井在酸化解堵恢复注水后注水压力快速上升且注水量近似锯齿状波动下降达不到配注要求探讨注水井动态特征变化规律及影响因素以期为后续注水调控及新区块注水开发提供参考 采用数据相关性统计分析与岩芯实验相结合的方法分析注水水质、储层非均质性等因素对注水动态特征的影响 研究表明当水质指标从悬浮物质量浓度 /、粒径中值 、含油率 /变差到悬浮物质量浓度 /、粒径中值 、含油率 /时对同等渗透率储层的伤害率增大 以上 按地层渗透率伤害率 计算同等渗透率储层注水量将降低 以上 考虑储层渗透率级差时(级差比为 )低渗层、中渗层吸水量分别下降了高渗层吸水量增加了 水质指标越差各层吸水量越不均衡 现场数据相关性统计表明注水水质与有效注水周期呈近似反线性关系注水井有效注水周期在 以上需控制注入水含油在 /、悬浮物的质量浓度控制在 /以下关键词:注水动态注水压力注水量注水水质影响因素中图分类号:文献标识码:文章编号:()油田位于渤海中南部海域是发育在郯庐断裂带上并受到北东向和南北向两组走滑断层控制的复杂断块油藏内部被分成 个断块 主要含油层系为新近系明化镇组下段和馆陶组馆陶组主要为辨状河沉积明化镇组下段主要为曲流河沉积地层为砂泥岩互层储层孔隙发育连通性好具有中高孔渗的储集特征 该油田有 个注水平台 口注水井平均日注水量在 左右随开发年限的增加单井平均日注水量呈逐步下降的趋势同时该油田注水井酸化频次较高单井平均为.次/年即便是高频次的酸化解堵仍有不少井处于欠注状态说明该油田的注水问题较为突出 目前该油田总注水量的维持或增加需要依靠增加注水井数量和高频次的酸化解堵来解决 文章采用数据相关性统计分析与岩芯实验相结合的方法分析了注水水质、储层非均质性等因素对注水动态特征的影响 并通过生产数据的统计总结注水井动态特征变化规律及其影响因素为后续注水调控以及新区块注水开发方案设计提供数据参考 注水动态特征基于地层破裂压力可折算出每口注水井的最大注水压力正常情况下各注水井的注水压力均在最大注水压力以下波动部分注入困难的井注水压力持续保持在最大注水压力 统计了 油田注水井的注水压力变化情况注水压力的动态变化呈现的规律较为一致即注水井新投注后或酸化解堵恢复注水后注水压力快速爬坡上升至各井最大注水压力(即限压值)并在限压值的注水天数远大于压力上升段的天数 酸化解堵或者关停一定周期后会使注水压力从限压值下降至低点再次恢复注水之后会快速爬坡上升至限压值附近维持小幅波动或平稳 油田绝大部分注水井日注水量呈近似锯齿状反复上升下降的变化规律如图 所示的 井 每个锯齿状形态的注水量上升段基本在注水压力爬坡上升段也是投注后或酸化解堵后恢复注水初期时段注收稿日期:修回日期:作者简介:幸雪松()男重庆人硕士高级工程师主要从事钻完井设计研究水量上升至相对最大值后维持相对最大注水量的时间较短随即会出现注水量快速下降的现象且锯齿状形态的注水量下降段基本在注水压力限压值平稳区间内 当注水量下降至波谷时一般采取酸化解堵措施恢复注水量 这部分井的注水量除锯齿状变化外每次锯齿状波动时波峰注水量、波谷注水量相差不大 油田典型注水井 井注水量动态曲线 油田典型注水井 井注水压力曲线图 油田典型注水井 井注水动态曲线 油田注水水质目前 油田执行的注水水质控制标准如表 所示 通过水质监测数据可以发现首先目前注水中含油率、悬浮物质量浓度、粒径中值、含铁、硫化物等 项指标相比水质控制指标均存在较大波动溶解氧指标波动幅度最大达到.其次是 指标平均波动幅度达到 再次是硫化物指标平均波动幅度为.含油率、悬浮物质量浓度、粒径中值、含铁等四个指标相比控制指标平均波动幅度小于 分别是.、.、.从各项水质指标历史统计数据达标的比例看首先整体达标率最高的为铁细菌达标率为 而后依次是含油率、硫酸盐还原菌、粒径中值、总铁、悬浮物质量浓度、硫化物、溶解氧整体达标率分别表 油田现行注水水质控制指标悬浮固体质量浓度/(/)悬浮物颗粒直径中值/含油质量浓度/(/)总铁/(/).硫化物/(/)平均腐蚀率/(/年)./(个/)腐生菌/铁细菌/(个/)溶解氧质量浓度/(/).为.、.、.、.、.、.、.注水水质对注水动态特征影响实验.注水水质对储层渗透率的影响分析针对 油田主力注水层位渗透率分布情况开展(悬浮固体质量浓度/)/(悬浮固体颗粒粒径中值)/(含油率/)/、/等不同水质级别的注入水对 、等不同渗透率级别常规岩芯的驱替实验实验步骤如下:配制不同水质条件下的工作液测定实验岩芯的气测渗透率、孔隙度实验岩芯抽空饱和地层水 小时以上装入岩芯夹持器保持其地层温度条件下驱替一定体积的地层水待岩芯渗透率稳定后测其初始渗透率 在恒定流速下注入配置好的注入水记录注入不同 注入水后岩芯渗透率的变化关系评价配置注入水对岩芯渗透率的影响程度实验结果表明水质指标从/增加至/时在驱替体积倍数为 时对于 渗透率的储层渗透率伤害率从.增加至.增加了.对于 渗透率的储层渗透率伤害率从增加至.增加了.水质指标增大时注入水对各渗透率岩层的损害程度均明显增大渗透率相对较高的岩层伤害程度明显低于渗透率相对较低的岩层.注水水质对单一渗透率岩芯注入量的影响分析对于不同渗透率的储层驱替不同水质指标的注入水时随着驱替体积倍数的增加岩芯渗透率的损害程度也随之增大基于不同水质指标注入水驱替岩芯的驱替倍数与损害程度数据通过相关性分析得到以下数学公式广东石油化工学院学报 年水质指标为/时 渗透率储层的伤害率与驱替 数的相关性公式为:.渗透率储层的伤害率与驱替 数的相关性公式为:.其中 为渗透率伤害率 为驱替 数无量纲水质指标为/时 渗透率储层的伤害率与驱替 数的相关性公式:.渗透率储层的伤害率与驱替 数的相关性公式为:.以注入水对储层渗透率伤害率 作为评判依据可求得不同渗透率储层岩芯对应的驱替体积倍数 当水质指标从/变化到/时 渗透率的储层岩芯对应的驱替体积倍数分别为 、水质放宽后少注入 相当于水量下降 渗透率的储层岩芯对应的驱替体积倍数分别为 、水质放宽后少注入 相当于注水量下降了.注水水质对多渗透率岩芯同注时各层吸水量的影响分析 油田注水层位厚度大储层非均质性严重各注水井纵向上普遍存在低、中、高渗储层位于同一注水层段的情况 为此基于注水井的射孔解释物性分布成果在室内将渗透率在 范围的岩芯开展高中低渗岩芯三级并联注水堵塞规律实验岩心渗透率级差为 实验结果见表 表 高中低渗岩芯三级并联注水堵塞规律实验评价结果组号序号同一 损害率/出液 数最终损害率/渗透率的比(低 中 高)总出液量的比(低 中 高)水质指标/第一组./第二组./第三组./注:气测渗透率:实验前岩芯液测渗透率:实验后岩芯液测渗透率 用 /、/的注入水进行驱替低中高渗岩芯驱替注入水的总出液量的比为.低渗岩芯的渗透率损害程度为.中渗岩芯的渗透率损害程度为.高渗岩芯的渗透率损害程度为.同一驱替压差下低渗岩芯的流量为./中渗岩芯为./高渗岩芯为./驱替同一 下岩芯损害率分别为.、.、.用 /、/的注入水进行驱替低、中、高渗岩芯驱替注入水的总出液量比为.低渗岩芯的渗透率损害程度为.中渗岩芯的渗透率损害程度为.高渗岩芯的渗透率损害程度为.同一驱替压差下低渗岩芯的流量为./中渗岩芯为./高渗岩芯为./驱替同一 下岩芯损害率分别为.、.、.岩芯渗透率越低损害程度更高且污水出液量低、驱替流速慢用 /、/的注入水进行驱替低中高渗岩芯驱替注入水的总出液量的比为.低渗岩芯的渗透率损害程度为.中渗岩芯的渗透率损害程度为.高渗岩芯的渗透率损害程度为.同一驱替压差下低渗岩芯的流量为./中渗岩芯为./高渗岩芯为./驱替同一 下岩芯损害率分别为.、.、.综上分析当注水水质指标恒定时渗透率越高的岩层理论上吸水量越大渗透率越低的岩层理论上吸水量越低当实际注水井注水量攀升时渗透率较高的层位理论上注入的水量较大瞬时的流速也较第 期 幸雪松等:油田注水水质对注水动态特征影响实验研究大易引起速敏叠加伤害当注水量增大到一定程度时势必造成渗透率较高的岩层总伤害程度较大引起吸水量下降 中低渗储层虽然吸水量相对高渗层较小但伤害率较大造成吸水量也会下降在限压注水的条件下必然造成总注水量的下降注水水质指标越优各级渗透率岩芯的出液 数越大最终损害率反而越小即相同压差下各级渗透率岩芯的吸液量更大对应到实际注水状况下注水井的注水量更大稳定注水的持续周期越长 水质越优高中低岩芯的出液比例级差越小越有利于减小层间非均质性对于注水效果的影响因此从严控制注水水质指标有利于注水井各层位的吸水相对均衡.现场实际注水水质对有效注水周期的影响有效注水周期是指上次酸化解堵恢复有效注水后至再次酸化解堵的周期 基于现场每天实际监测的水质数据将每年的注入水含油率、悬浮物质量浓度、悬浮固体颗粒粒径中值等监测数据做全年平均取平均值得出每年的水质平均值再分别将 油田注水井 年间的注水水质平均值与逐年平均注水有效周期做相关性图见图 由图可知注入水的水质与有效注水周期呈近似反线性关系 即水质越差造成注水井的有效注水周期就越短 基于拟合的线性公式确保单井注水的有效周期在 以上需要控制注水水质指标含油率在/以下悬浮物质量浓度在/以下悬浮物固体粒径中值在.以下图 注水井酸化有效期与注入水含油率图 注水井有效注水周期与注入水悬浮物质量浓度图 注水井酸化有效期与注入水悬浮固体粒径中值 结论()油田注水井采取限压注水方式注水井新投注后或酸化解堵恢复注水后注水压力均快速爬坡上升至限压值之后维持限压注水 注水井日注水量则总体上呈近似锯齿状反复上升下降的变化特征()注水水质对注水量的影响较大 在同等驱替体积倍数条件下水质指标增大储层渗透率伤害值增大在同等储层渗透率伤害值条件下储层的注水量下降 以上对于低中高渗同时注水的非均质储层注入水主要进入高渗层易造成单层突进优化注水水质有利于缓解各层吸水不均的问题()控制注水含油率在 /以下悬浮物质量浓度在 /以下悬浮物固体粒径中值在.以下可确保注水井的有效注水周期在 以上参考文献 薛永安吕丁友胡志伟等.渤海海域隐性断层构造发育特征与成熟区勘探实践.石油勘探与开发():.王利良牛成民杨海风等.渤海湾盆地莱北低凸起明化镇组下段河道类型演化及其油气地质意义.石油学报():.薛永安邓运华王德英等.蓬莱 特大型油田成藏条件及勘探开发关键技术.石油学报():.郭太现刘春成吕洪志等.蓬莱 油田地质特征.石油勘探与开发():.李锦超王凯张文鹏等.复合酸在线酸化技术在蓬莱 油田应用.精细石油化工进展():.崔庆振.渤海蓬莱油田注水井酸化摩阻的确定及对酸化效果的影响.海洋石油():.阎洪涛徐文江于继飞等.海上疏松砂岩油田注水压力优化方法研究.中国海上油气():.广东石油化工学院学报 年 周梅曹骏.水质对油田注水开发效果的影响分析.石化技术():.(.().):./././.()./.:(责任编辑:冼春梅方灵子)(上接第 页)().):.:(责任编辑:柳丰)第 期 幸雪松等:油田注水水质对注水动态特征影响实验研究