江汉油田污水系统堵塞性指标确定方法研究.pdf

江汉油田污水系统堵塞性指标确定方法研究荣林柏,李铭华(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北 武汉 )摘要油田污水控制指标中堵塞性指标影响重大,通过开展悬浮物、含油量等指标对岩心的伤害实验,得到不同类型储层在水驱开发时,对注入水中堵塞性指标的考核要求,对制定水质企业标准和提升水质管理能力具有十分重要的意义.关键词堵塞性指标;悬浮物含量;粒径中值 中图分类号X ;T E 文献标识码A 文章编号 X()D O I:/j i s s n X 注入水的堵塞性指标直接影响地层的伤害程度、注入水的适应性等.水质的堵塞性标包括水中悬浮物含量、悬浮物颗粒直径中值、含油量、细菌含量等.通过岩心驱替实验,可以掌握不同注入水对岩心渗透率的影响规律,依据岩心伤害程度即可确定目标储层的注入水水质堵塞性指标.实验方法及实验设备、流程注入水水质各项堵塞性指标首先参考行业标准S Y/T 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法 推荐的注水水质标准进行初步确定(表),实验方法如下:表 水质堵塞性指标推荐表注入层平均空气渗透率,m 控制指标悬浮固体含量,m g/L 悬浮物颗粒直径中值,m 含油量,m g/L 平均腐蚀率,m m/a S R B,个/m L F B,个/m Ln n n n n T G B,个/m Ln n n n n 注:n ;注:清水水质指标中去掉含油量首先以 m滤膜对地层水进行精细过滤,将岩心进行饱和地层水处理,然后开展岩心驱替实验,测定岩心原始渗透率K,再用不同堵塞性指标下的模拟注入水驱替岩心,测定岩心渗透率Kn,计算岩心伤害率D(KKn)/K ,确定储层伤害程度.驱替流速须依据储层速敏实验结果,避免速敏伤害.以伤害率低于 来确定各类堵塞性指标考核值.堵塞性指标伤害实验的主要实验流程(图),实验设备主要包括:I s c o泵、岩心夹持器、环压泵、恒温箱、数显压力表、千分天平计量装置、自行设计的搅拌式驱替容器等(图).图 堵塞性指标伤害实验流程图 搅拌式驱替容器江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报 年 月J o u r n a l o f J i a n g h a nP e t r o l e u m U n i v e r s i t yo fS t a f f a n dW o r k e r s第 卷第期 收稿日期 第一作者简介荣林柏(),男,大学,副研究员,现从事提高油田注水水质改善研究工作.颗粒直径中值的确定在油田污水主要控制性指标中,悬浮物指标对储层堵塞的影响非常关键,其包含悬浮物含量和悬浮物的颗粒直径中值项考核因素.油田污水中的悬浮物来源广泛,既有采出水自带的机械杂质,也有因水体不配伍而产生的各类结垢产物,还有一些电化学或者是细菌造成的腐蚀产物,其主要成分为铁化合物、钙镁结垢产物以及污油、泥沙等,这些物质在注入过程中,极易附着在注水管道及水流通道,引起管道结垢和注水波及区块的储层堵塞.悬浮物堵塞作用机理十分复杂,不仅与悬浮物的含量、组成有关,而且与悬浮物颗粒的直径、数量以及孔喉半径相关,为详细研究悬浮物堵塞机理,需开展相应的室内实验研究.确定注入水中悬浮物含量初值根据江汉油田各区块目标储层渗透率分布,按行业标准S Y/T 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法 中推荐的水质主要控制指标中悬浮物颗粒含量最大值作为悬浮物颗粒粒径中值测定时的悬浮物含量初始值.配置不同悬浮物粒径中值注入水采用分级过滤法,可以得到不同粒径的注入水,通过浓缩或稀释得到需要的悬浮物含量,配置好的不同粒径中值注入水(图).图 通过分级过滤得到的不同粒径注入水通过堵塞实验,研究孔喉特征差异化规律.高渗透储层在注水时(图),当粒径 m时,渗透率存在冲刷变大现象,当粒径达到m时,驱替 P V后储层渗透率下降约 ,当粒径达到m时,驱替 P V后储层渗透率下降约 ,低渗透率岩心的堵塞伤害略高于高渗透岩心.图 高渗储层冲刷现象图 悬浮物含量的确定悬浮物含量与悬浮物颗粒直径中值相辅相成又相互影响,悬浮物含量高,粒径中值大,储层的堵塞最为严重,悬浮物含量低而粒径中值高,储层堵塞效果略有好转,悬浮物含量高而粒径中值低,则污水在携带悬浮物通过储层喉道时,则不易造成堵塞.但无论两个指标如何变化,其相关性均存在相互影响,且针对不同储层,两种指标各自存在极值,需实验进行确认,并在制定水质标准时要严格控制.携带不同含量的悬浮物在注入储层后,随着悬浮物含量的增加,低渗透储层伤害率远大于高渗透储层(表,图).表 悬浮物堵塞实验数据表悬浮物含量(m g/L)低渗透储层渗透率 伤害率/高渗透储层渗透率 伤害率/图 岩心堵塞实验(粒径 m)不同油区储层岩心在驱替实验时,结果各不相同.相同渗透率、同样驱替介质条件下,新沟嘴组储层岩心堵塞伤害明显高于王场油田储层岩心(图).图 不同油区储层堵塞实验(粒径 m,S S m g/L)荣林柏,等江汉油田污水系统堵塞性指标确定方法研究 含油量指标的确定油田采出水中均含有不同浓度的污油,这些污油随着水驱开发过程再次进入储层,由于油珠自身具有极强的粘滞性,与注入水中的各种悬浮物相互粘合,进一步增大了悬浮物堵塞储层的强度,从而降低了储层的有效渗透率,且油珠在注入储层后吸附在孔隙表明,降低了储层的润湿性和吸水能力,因此,注入水中的含油量也是水质指标中的重要影响因素.对于不同渗透率的储层,注入水中的污油在达到某一含量时均会造成岩心伤害.石油行业标准因此规定:当储层渗透率为 m以下时,注入水中含油量不得超过 m g/L,当储层渗透率为 m时,注入水中含油量不得超过 m g/L,当储层渗透率为 m时,注入水中含油量不得超过 m g/L,当储层渗透率大于 m时,注入水中含油量不得超过 m g/L.含油量堵塞实验,与行业标准基本吻合.高渗透储层(含油量 m g/L):驱替 P V,渗透率下降 ,驱替 P V时,渗透率下降 (图).中渗透储层(含油量 m g/L):驱替 P V,渗透率下降 ,驱替 P V时,渗透率下降 (图).中渗透储层(含油量 m g/L):驱替 P V,渗透率下降 ,驱替 P V时,渗透率下降 (图).图 高渗储层污油堵塞实验(含油量 m g/L)图 中渗储层污油堵塞伤害(含油量 m g/L)图 中低渗储层污油堵塞伤害(含油量 m g/L)细菌指标的确定油田注入水的水温及环境十分适合细菌生长,其中主要存在三种细菌,分别为硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌,三种细菌均对注水系统存在危害,但危害机理各不相同.硫酸盐还原菌为厌氧菌,对注水管线具有极强的腐蚀能力,而铁细菌和腐生菌为好氧菌,与硫酸盐还原菌正好形成互补.铁细菌同时释放能力,与油田注入水中的有机质发生反应,产生供其与腐生菌生长的介质,从而造成三种细菌在注入水中快速生长及繁殖.铁细菌与腐生菌的反应机理见反应式.铁细菌形态为螺旋杆状、球状或杆状到椭圆形状,其生长能量主要来源于氧化二价铁,反应式为:F eO HO F e(OH)C 铁细菌在生长期间,大量形成F e(OH),存储于细菌内部或外部,附着与注水系统及储层后,造成干线及地层的堵塞,同时铁细菌分泌大量粘性物质,在金属表面形成浓差电池引起金属腐蚀,在反应期间,还为硫酸盐还原菌形成了局部厌氧区.由于铁细菌造成的菌团堵塞极难破解,因此必须严控孳生.腐生菌也是好氧型异养细菌,外观呈现球状、杆状或弧状,大多数呈杆状,可以从注入水中的有机质得到能量,生产大量粘性物质,与水中悬浮物结合沉淀,造成注水系统及储层堵塞.反应式为:有机质OC OHO(彻底氧化)有机质O小分子有机物C OHO(不彻底氧化)腐生菌产生粘性物质附着力极强,作为粘合剂可以把各种悬浮物及腐蚀产物胶结在一起,引起管道及储层堵塞;同时,分泌物附着在注水系统的金属表明,江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报形成浓差电池,造成钢材点腐蚀.因此也是一项必须严格把控的伤害指标.细菌堵塞实验显示,高渗透储层:F B含量 个/m L时,驱替 P V,渗透率下降,建议F B含量小于 个/m L.中低渗透储层:驱替 P V,渗透率下降 ,驱替 P V时,渗透率下降 ,建议F B含量小于 个/m L.T G B细菌堵塞效果相同(图,).图 中高渗储层F B堵塞实验图 中低渗储层F B堵塞实验 结论)油田注入水中悬浮物对储层造成堵塞性伤害的因素很复杂,不仅与悬浮物的含量相关,更与悬浮物颗粒直径相关,注入水在不同渗透率储层中伤害也不尽相同,高渗透储层不仅存在堵塞性伤害,而且储层中细小颗粒在注水过程中易被打碎运移到小喉处形成桥堵,即发生速敏伤害,微粒被冲到狭窄喉道处产生堵塞,使地层渗透率受到伤害;)水中较高的含油不仅能与悬浮物固体胶结造成系统堵塞,对岩心渗透率有重要影响,而且吸附与孔隙表面造成油层的吸水能力下降;)注入水中三种细菌的伤害机理各不相同,其中铁细菌和腐生菌由于菌团生长较快,能分泌出大量的粘性物质,造成菌团堵塞伤害,由此引起的堵塞很难用其它方法排除;)油田注入水中堵塞性的控制十分重要,依据石油天然气行业标准S Y/T 储层敏感性流动实验评价方法 开展的油田污水堵塞性指标的确定方法实验,确定了油田注入水各项控制性指标在不同渗透率储层内的伤害程度,依据该实验方法以及油田注水生产所控制的储层伤害程度,即可确定油田各项水质控制指标的取值范围,从而制定注入水水质考核标准.参考文献S Y/T 碎屑油藏注水水质推荐指标及分析方法S 杨云霞,张晓健我国主要油田污水处理技术现状及问题J油气田地面工程,():M e t h o d o l o g y f o rD e t e r m i n a t i o no fP l u g g i n g I n d e x i nJ i a n g h a nO i l f i e l d s S e w a g e S y s t e mR O N GL i n b o,L IM i n g h u a(R e s e a r c hI n s t i t u t eo fE x p l o r a t i o n&P r o d u c t i o n,S i n o p e c J i a n g h a nO i l f i e l dC o m p a n y,W u h a n,H u b e i ,C h i n a)A b s t r a c t:T h ep l u g g i n g i n d e x i s a c r u c i a l f a c t o r i nc o n t r o l l i n g t h e s e w a g e s y s t e mo f a no i l f i e l d T h i s s t u d y f o c u s e s o nc o n d u c t i n gd a m a g e e x p e r i m e n t so nc o r es a m p l e s,s p e c i f i c a l l ye x a m i n i n gi n d i c a t o r ss u c ha ss u s p e n d e ds o l i d sa n do i lc o n t e n t T h e r e s u l t so b t a i n e d f r o mt h e s ee x p e r i m e n t sp r o v i d ev a l u a b l e i n s i g h t s i n t ot h ee v a l u a t i o nr e q u i r e m e n t s f o rt h ep l u g g i n g i n d e x i n i n j e c t e dw a t e rd u r i n gw a t e r f l o o d i n g i nd i f f e r e n t r e s e r v o i r t y p e s T h e f i n d i n g so f t h i s r e s e a r c ha r eo f s i g n i f i c a n t i m p o r t a n c e i n f o r m u l a t i n ge n t e r p r i s es t a n d a r d s f o rw a t e rq u a l i t ya n de n h a n c i n gw a t e rq u a l i t ym a n a g e m e n t c a p a b i l i t i e s K e y w o r d s:p l u g g i n g i n d e x;c o n t e n t o f s u s p e n d e ds o l i d s;m e d i a np a r t i c l e s i z e 编辑熊敏荣林柏,等江汉油田污水系统堵塞性指标确定方法研究