江苏油田F 4块特低渗油藏注水配伍及预处理工艺研究

王建华，王志明，杨 争，许 涛，杨 蕾

（中国石化股份公司江苏油田分公司工程院，江苏扬州 225009）

F4断块计划部署油井24口，水井9口，为实施早期注水开发，通过储层伤害和水质指标敏感性分析，开展了注黄4站污水配伍性研究，但由于黄4站来水水质严重超标，而区块储层物性差，属低孔-特低渗储层，对水质要求高，为确保处理后水质达标，通过优化处理流程，即注入污水采用生化+超滤膜处理技术后，不仅除油率达98%以上，悬浮固体含量去除率达50%以上，而且延长了超滤膜化学清洗周期和使用寿命，为区块高效注水开发提供技术支持。

1 储层特征

根据粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析测试资料统计，F4断块储层粘土矿物总量3.8%，含量相对较低。以伊利石、蒙脱石及伊蒙混层为主，含少量的绿泥石，伊利石（I）相对含量为62%，伊蒙混层（I/S）21%，蒙脱石20%，高岭石（K）15%，绿泥石（C）2%。

该区块储层物性较差，渗透率变化范围在0.1~25.8×10-3μm2，平均渗透率 3.8×10-3μm2，为特低渗储层。储层敏感性特征为：强盐敏，临界盐度为18 421 mg/L，强水敏，水敏指数73.4%，中偏弱—中等偏强酸敏，弱速敏：损害率为14.35%。

2 注水对储层主要伤害因素及配伍性研究

2.1 水化膨胀和固相颗粒堵塞形成的伤害

该地区为强水敏低渗特低渗储层，物性差，喉道宽度偏低为2.8~10.07 μm，因此，对注入水的固相颗粒要求高。由于本区块采用黄4站净化污水作为注入水水源，处理后污水固含6.3～22.7 mg/L，含油为4.7～68 mg/L，超标严重，极易造成地层喉道堵塞。从图1可以看出：黄4站精滤污水固含5.3 mg/L的岩心伤害率比较高，在室内经过粗滤纸过滤后污水对岩心伤害率大幅度下降,说明污水中的固相颗粒随注入量增加对岩心有明显堵塞。

清水对岩心的伤害率略低于现场污水但远大于室内过滤污水，说明岩心存在粘土膨胀伤害；清水与黄4站精滤污水按1:1混合污水对岩心的伤害率略低于现场污水，这是因为清污混配不仅降低了悬浮物浓度，而且由于具有一定的矿化度，水盐敏伤害得到一定控制。根据以上实验分析，处理达标的黄4污水可以作为F4断块注入水水源。

2.2 地层结垢伤害预测

注入水进入地层后，由于压力、温度等条件变化[2]，原来溶解物质的平衡被破坏或与地层水离子不匹配等都会导致结垢的生成，因此对F4块储层注黄4污水的结垢情况通过软件进行预测。从预测来看，注入污水从井口到井底结垢量略有增加，结垢量从85.7 mg/L增加到93.6 mg/L，结垢趋势从11.5增加到27。黄4污水注入F4地层，随着黄4污水量的增加，混合液在地层条件结垢量和结垢趋势先增后减，黄4污水比例达到0.25，结垢量达到最大为384.3 mg/L，而地层水最大结垢量为348.9 mg/L，说明有额外结垢量的增加，当黄4污水所占比例0.4~0.6时，结垢呈下降趋势。总体看来，黄4污水注入F4地层后的配伍性较差，可以考虑通过化学方法阻止或减缓结垢。

3 处理工艺研究

低渗特低渗储层对水质要求高，一旦形成伤害，易于累积，且难以解除[3]，因此需要对水中的水质指标进行严格控制，确保注入水水质合格。

3.1 注入水处理工艺技术（生化+膜过滤工艺）

黄4站污水的水质超标严重，通过评价不同水质级别的注水井吸水能力，结合水处理设计，确定F4断块合理的注水水质标准为机杂含量3 mg/L，粒径2 μm，含油量<3 mg/L，现场运用含油污水生化处理+超滤膜工艺，处理后水质能达到此标准，水质数据（见表1）。

3.2 防膨剂优选

为防止造成地层水敏膨胀，需要评价出有效的防膨液。F4块渗透率低、有效喉道小，常用大分子量的防膨剂不宜使用，粘土膨胀试验结果表明：2%甲酸钾溶液防膨效果最好（见图2）。

3.3 阻垢剂筛选

根据注入水与地层水的配伍性研究和结垢预测，该区有额外结垢量增加，但不严重，因此在注入水中加入适量的阻垢剂是一种较为理想的防垢和阻垢措施。综合实验结果（见表2）推荐使用效果好的SL-2，使用浓度为50 mg/L。

表1 F4膜过滤装置处理效果监测数据

表2 腐蚀速率测定与不同缓蚀剂的缓蚀率

3.4 注水井酸化预处理

对于特低渗储层，为防止注水井注水压力高，需采取预处理后投注，根据表3膨胀试验数据可以看出，相同用量的土酸的防膨效果不及氟硼酸显著。

表3 70℃时用不同量10%氟硼酸和2%土酸处理后膨润土的膨胀性

根据岩心流动试验，初期酸化渗透率提高2倍，半年内酸化依然有效（见图3）。

通过研究，优选出适合F4块酸化工艺为HBF4复合酸化自生氮气助排体系，酸化半径3.3M，酸液配方为：

前置液：12%~15%HCl+3%~5%HAC+其它添加剂；

处理液:10%~12%HCl+8%~10%HBF4+3%~6%HAC+其它添加剂；

顶替液：3%NH4Cl。

4 现场应用及效果评价

现场投注5口井，其中4口井大型酸化，1口井酸化预处理，注水压力16.5~17 MPa，在当前泵压19~23 MPa条件下，均能满足配注要求，累计注水53 220 m3，而且从注水压力曲线上看，注水压力都没有出现显著上升情况，通过强化注水，区块产液量、产油量、动液面也逐渐趋于稳定，目前动液面维持在1 500~1 900 m，保障了该区块正常注水开发。

图4 应用效果示意图

5 结论

（1）处理达标的黄4污水可以作为F4断块注入水水源，但需加入阻垢剂。

（2）黄4站污水超标严重，通过采用生化和超滤膜过滤处理后，从本质上改善了注入水水质，提高了油层配伍性，使处理后水质固含3 mg/L，含油达到0~2 mg/L，达到A级标准。

（3）从区块投注井均实施HBF4深部酸化预处理工艺不难看出，注水开发取得了较好效果，为低渗特低渗油藏注水开发及增注提供借鉴作用。

[1]钱家煌，时维才.低渗透水敏性油藏注入水配伍工艺研究及应用[J].钻采工艺，2000，（6）:22-25.

[2]赵敏，徐同台，等.保护油气层技术[M].北京：石油工业出版社，2010.

[3]朱国华，沈克勤，王启蒙，等.江苏复杂小断块油藏注入水水质标准研究[M].北京：石油工业出版社，2004.