油田注水配伍性研究及结垢预测分析.pdf

1 2023年第9期工业、生产随着常规油气资源量的日益减少，低渗透油藏的勘探开发工作受到很大的关注，目前大部分低渗透油田常采用注水开发措施来提高油田采收率1。与高渗透油田相比，低渗透油田孔喉小，渗透率低，储层非均质性强，一旦注入水与储层流体不配伍，将导致储层受到伤害2，影响油田开采能力。因此必须对注入水与目标层流体的配伍性进行研究，以合理确定注水水源。A站注水目标层位为长2、长6，由于注水水源不足，计划选取区块内回灌井的延安组地层水进行水源补充。为得到回灌井地层水与长2、长6地层水的配伍性，选取临近区块延安组地层水进行配伍性实验，为A站后期选择注水水源提供参考依据。1 实验部分1.1 采出水水质分析水样分析参考SY55232016 油田水分析方法、SY/T 53292012 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法，对区域内的 3 个水样进行水质分析。2 配伍性实验方法本实验采取静态结垢实验评价方法，将延安组与长2地层水、延安组与长6地层水、长2与长6地层水，分别按100、91、82、73、64、55、46、37、28、19、010的比例进行混合，在40的恒温烘箱及常压下放置7d后，采用离子色谱法进行离子成分分析，通过比较Ca2+、SO42-的理论值与实测值，初步判断两者的配伍性。3 结垢预测方法3.1 碳酸钙结垢趋势预测SI=pH-pHs （1）pHs=K+pCa+pAlk （2）由式（1）（2）推导出：SI=pH-K-pCa pAlk （3）=0.5（C1Z12+C2Z22+CnZn2）（4）式中：pH系统实际的pH值；pHs系统中CaCO3在达到饱和时的pH值；K常数，为含盐量、组成和溶液温度的函数，可由离子强度与水温度关系曲线查得；pCaCa2+离子浓度负对数，Ca2+离子浓度单位为 mo1/L；pAlk总碱度负对数，单位为 mo1/L；SI结垢指数，当SI0，化合物处于过饱和状态，有结垢趋势。溶液中离子强度由下式进行计算：=0.5（C1Z12+C2Z22+CnZn2）（5）油田注水配伍性研究及结垢预测分析迟九蓉 张馨予 孙淑娟 刘雅瑞陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院 陕西 西安 710065 摘要：对延安组、长2、长6地层水进行离子分析，评价其配伍性并对结垢趋势进行了预测，配伍性实验结果表明：采出水均为氯化钙水型且含有结垢离子，易生成碳酸钙；延安组与长2地层水、延安组与长6、地层水、长2与长6地层水按照不同比例混合后，Ca2+损失率相对较大，均产生了一定量的结垢物，且结垢物以碳酸钙垢为主。关键词：地层水 配伍性 结垢预测R e s e a r c h o n c o mp a t i b i l i t y o f o i l f i e l d w a t e r i n j e c t i o n a n d a n a l y s i s o f s c a l i n g p r e d i c t i o nC h i J i u r o n g，Z h a n g X i n y u，S u n S h u j u a n，L i u Y a r u iShanxi Yanchang Petroleum（Group）Co.，Ltd.，Yanan 710065Abstract：This article conducts ion analysis on the water of the Yanan Formation，Chang2，and Chang6 formations，evaluates their compatibility，and predicts the scaling trend.The compatibility experiment results show that the produced water is of calcium chloride water type，and contains scaling ions，which are easy to generate calcium carbonate；After mixing the Yanan Formation and Chang2 Formation water，Yanan Formation and Chang6 Formation water，and Chang2 and Chang6 Formation water in different proportions，the Ca2+loss rate is relatively high，and a certain amount of scaling material is generated，and the scaling material is mainly calcium carbonate scale.Keywords：formation water；compatibility；Scale Prediction 2 工业、生产2023年第9期式中：溶液的离子强度；Z离子价态；C离子浓度，mo1/L；判断依据：SI结垢指数，当SI0，化合物处于过饱和状态，有结垢趋势。3.2 硫酸钙结垢趋势预测?（6）式中：SCaSO4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；XCa2+与SO42-的浓度差，mmoL/L；判断标准：将硫酸钙溶解度与水中金属离子Ca2+和SO42-的实际浓度进行比较，若S值比1/2Ca2+和1/2SO42-两者中任何一种离子浓度都大，则水未被硫酸钙所饱和，不会出现硫酸钙结垢现象；反之，若小于这2种离子浓度中的较小者，则可能发生硫酸钙结垢。4 结果与讨论4.1 水质分析由表1分析结果可知，长6、长2、延安组均属于CaCl2水型，水中含有一定量Ca2+、Mg2+、SO42-，少量含有Ba2+、Sr2+。根据离子含量分析结果，3个地层水性质相似，且均含一定量成垢离子，易产生钙垢沉淀。4.2 配伍性由图1可以看出，延安组与长2地层水、延安组与长6、地层水长2与长6地层水按照不同比例混合并在40下放置7d后，Ca2+及SO42-均有一定损失，Ca2+损失率相对较大，实验表明混合后产生了一定量的结垢物，且结垢物主要以碳酸钙垢为主3。表1 水质水成分析 mg/L名称pH（Na+K+）质量浓度Ca2+质量浓度Mg2+质量浓度Cl-质量浓度SO42-质量浓度总碱度水型长28.46640.24566.75142.8710712.765844.83406.69CaCl2长67.312082.54830.84257.2736718.80929.99113.00CaCl2延安组8.38509.3379.75115.4415735.643871.93601.84CaCl2图1 延安组与长2、延安组与长6地、长2与长6表2 混合水样（延安组与长2地层）碳酸钙结垢趋势预测水样延安组：长2混合比1000901802703604505406307208109010SI值0.430.881.081.11.211.181.031.221.131.341.28状态化合物处于过饱和状态趋势有结垢趋势表3 混合水样（延安组与长6地层水）碳酸钙结垢趋势预测水样延安组：长6混合比1000901802703604505406307208109010SI值0.69-0.13-0.24-0.11-0.15-0.18-0.21-0.15-0.49-0.53-0.27状态饱和化合物处于未饱和状态趋势有无结垢趋势5 结垢分析（1）延安组与长2地层水的混合水样碳酸钙结垢趋势预测见表2。（2）延安组与长6地层水的混合水样碳酸钙结垢趋势预测见表3。3 2023年第9期工业、生产（3）长2与长6地层水的混合水样碳酸钙结垢趋势预测见表4。（5）延安组、长2、长6地层水硫酸钙结垢趋势预测见表5。6 结束语长2、长6及延安组地层水均属于CaCl2水型，且含一定量的成垢离子，当与其他地层水混合时，易出现结垢现象；单一水样长6地层水无碳酸钙结垢趋势，长2及延安组地层水均有碳酸钙结垢趋势；单一水样长2、长6、延安组均无硫酸钙结垢趋势；结合配伍性实验及结垢趋势预测结果可判断，延安组与长2地层水按不同比例混合后会有碳酸钙垢产生，无硫酸钙垢产生；延安组与长6地层水按不同比例混合后不会产生碳酸钙垢和硫酸钙垢；长2与长6地层水按不同比例混合后会有碳酸钙垢产生，无硫酸钙垢产生。综合来看，延安组地层水可作为目标层长6的注入水源；当延安组地层表4 混合水样（长2与长6地层水）碳酸钙结垢趋势预测水样长2长6混合比1000901802703604505406307208109010SI值1.481.361.331.150.940.840.720.750.630.42-0.29状态化合物处于过饱和状态未饱和趋势有结垢趋势无 表5 硫酸钙结垢趋势预测结果 mmol/L水样S值1/2Ca2+浓度1/2SO42-浓度状态有无结垢趋势延安组118.021.0020.17化合物处于未饱和状态不结垢长2127.367.0830.44化合物处于未饱和状态不结垢长674.9610.394.84化合物处于未饱和状态不结垢水作为目标层长2的注入水源时，建议进一步进行阻垢剂的筛选优化，以防结垢产生堵塞设备和管道。参考文献1 文乔.CO2驱油提高采收率技术 J.江汉石油科技，2008（4）：65.2 赵立翠，高旺来，赵莉，等.低渗透油田注入水配伍性实验方法研究 J.石油化工应用，2013，32（1）：6-10.3 尹先清，伍家忠，王正良.油田注入水碳酸钙垢结垢机理分析与结垢预测 J.石油勘探与开发，2002（3）：85-87.作者简介迟九蓉（1993），女，硕士，油田化学工程专业，从事油田化学研究。坐标、最大位移，结合地貌条件选定丛式井平台位置。（2）槽口分配过程中以平台内各井的水平位移之和最小，并避免方位线相互交叉。（3）剖面优化过程中定向井宜采用直增稳三段制剖面类型，造斜率控制在3.5/30m左右。（4）进行钻井排序优化时应遵循先钻水平位移大造斜点浅的井，后钻水平位移小造斜点深的井；先钻平台外围的井，后钻平台里面的井。（5）与相邻井分离系数小于2或与相邻井空间最近距离小于20m的井段为中高风险防碰井段，需进行绕障设计，满足安全钻井的防碰要求。参考文献1 李绪锋.大组丛式井工程设计与施工 J.西部探矿工程，2006（3）：74-77.2 王万庆，石仲元，付仟骞.G0-7 三维水平井井组工厂化钻井工艺 J.石油钻采工艺，2015，37（2）：27-31.3 叶成林.苏 53 区块工厂化钻井完井关键技术 J.石油钻探技术，2015，43（5）：129-134.4 杨光.长庆油田丛式三维水平井井组钻井整体设计研究与应用 J.天然气勘探开发，2015，38（4）：71-74.（上接第3 3 页）