牛庄油田注水井增注技术研究与应用

刘广东，段 凡，李美蓉，姜东波，王伟林，薛广鹏

（1.胜利油田东胜精攻石油开发股份集团有限公司，山东东营 257015；2.中国石油大学（华东）理学院，山东青岛 266580）

牛庄油田牛25区块的储层物性决定了该区块注水井注水能力下降的原因[1]主要有：水质不合格、含油、注入水与设备和管道的腐蚀产物造成堵塞；注入水所带来的悬浮物和泥沙颗粒等杂质堵塞储层。除了上述注水井堵塞的外因，其主要内因是地层的低渗透率。为提高注水井注水能力，一方面要避免上述堵塞，对注入水进行改性处理，如对注入水进行精细过滤处理，加入防垢剂、缓蚀剂等药剂；另一方面通过酸岩反应改变孔隙结构，溶解地层中胶结物，扩大地层孔隙，提高地层渗透率[2]。通过对胜利油田牛25区块产出的污水处理合格后回注，实现油田采注水量的平衡和地层压力的提高；并且通过研制适用于该储层的酸液配方，提高储层的渗透率，从而实现注水井增注[3]。

1 油藏概况

1.1 储层概况

牛庄油田地层温度一般为102~130℃，温度梯度为3.2~4.2℃/100m，属于正常温度系统。牛23-A块原始地层压力为40 MPa，压力系数为1.28，属于异常高压油藏。综合分析本区油藏类型属中孔、低渗、常温、异常高压岩性油藏。平均气测渗透率为22.88×10-3μm2，属于一般低渗透油层，平均孔隙度为15.14%，孔隙度好。根据SY5329-94碎屑岩油藏水质指标及分析方法，对气测渗透率<0.1 μm2，注水开发水质标准应执行A1级，因此对其开采注水指标要达到A1级。

1.2 储层矿物成分分析

对牛41井岩心进行矿物分析，结果（见表1），粘土矿物分析结果（见表2）。

表1 全岩矿物分析报告，%

表2 粘土矿物分析结果，%

从表1中可以看出砂岩地层中砂岩的颗粒主要是石英、斜长石、钾长石，胶结物多为粘土和方解石，骨架结构占94%，粘土矿物含量占5%；从表2中可以看出，粘土矿物主要为高岭石，它属硅铝酸盐矿物，具两层构造，由于其晶间结构不紧密，是一种速敏矿物[4]，在液流的冲刷下易于迁移，堵塞油层喉道。另外，粘土矿物中含有伊/蒙间层矿物。粘土矿物的体积分数、分布特征对储层潜在损害性的大小起着非常重要的作用[5]。伊利石对油层的损害机理是：孔隙中伊利石的片状或丝状微晶能把孔隙分割成许多微孔，从而降低油层的渗透率。蒙脱石具有很高的吸水膨胀性，当遇到淡水时极易发生水化膨胀，堵塞孔隙喉道。因此水质处理中应添加膨剂。

2 水质改性技术研究

2.1 水质改性技术

通过对不同水质进行分析，牛25清水矿化度小，为弱碱性，水型为CaCl2型；牛25污水矿化度大，为弱碱性，主要离子为Cl-和Na+，且含有大量的易结垢[6]的Ca2+和Mg2+，水型是CaCl2型；由于现场污水水量不足，需采用清水与污水混注。清水与污水按1:1混合，混合水与A1级标准比较，混合水的悬浮固体含量、含油量、总铁、侵蚀性二氧化碳、腐蚀速率、腐生菌数、铁细菌数、硫酸盐还原菌数不合格，必须对其进行相应处理。

针对混合水易结垢的特点，筛选出防垢剂4号，添加20 mg/L防垢率达89.8%；由于混合水易腐蚀，采用缓蚀剂1作为缓蚀剂，最佳浓度为30 mg/L缓蚀率达到96%；由于储层岩心中粘土矿物含量及其中的易水化膨胀的伊/蒙间层矿物含量较多，因此添加2%的防膨剂SL，防膨率为86.3%；针对混合水中悬浮固体颗粒含量超标，需采用微孔滤膜（直径0.45 μm）过滤，处理后水质指标达到A1级处理标准。

2.2 水质处理效果验证

采用牛41井岩心进行驱替，验证水质处理效果，其中的一级处理污水和一级处理混合水是经普通定性滤纸过滤后的污水和混合水，二级处理混合水是经微孔滤膜（直径0.45 μm）过滤后的混合水，实验结果（见表 3）。

表3 不同水质造成的岩心损害率

从表3中可以看出，污水由于悬浮固体含量多，直径中值大，对液测渗透率的损害率高达96.5%，而一级处理后的混合水对液测渗透率的损害率为38.3%，是由于混合水中的悬浮固体含量少，颗粒直径中值远小于污水，二级处理后的混合水对液测渗透率的损害率为22.2%。因此，污水必须经精细过滤处理后再用于回注。

3 酸化技术研究

3.1 酸液配方的筛选

针对储层特征，初步选定9种缓速酸配方，在60℃下将9种配方与土酸对牛41井岩样做溶蚀实验，从最终溶蚀能力和缓速率两方面考察，将合格的酸液确定为主体酸；由于储层中粘土矿物含量较高，其中伊/蒙间层矿物含量高，易引起水化膨胀，故筛选出3%的防膨剂HYSP-01作为酸化防膨剂；粘土矿物中绿泥石含量高，由于绿泥石中铁离子含量高，易形成铁离子沉淀堵塞储层[6]，因此筛选出1%EDTA作为该区块酸化用铁离子稳定剂；为减缓酸液对管道和设备的腐蚀，选出1%的缓蚀剂B作为该区块酸化用缓蚀剂[7]；为提高酸液返排能力和防止乳化，选出0.5%的表面活性剂A作为该区块酸化用表面活性剂。将筛选出的酸液添加剂[8]与筛选合格的三种主体酸复配，分别将其定义为氟硼酸配方，乙酸配方和柠檬酸配方。

3.2 酸液配方性能评价

考查三种酸液配方的各项指标，对其性能进行评价，结果（见表 4）。

表4 不同酸液配方各项性能评价

从表4可以看出，三种酸液配方的各项指标均合格，进行岩心驱替实验进一步验证酸化效果。

3.3 室内酸化效果验证

表5 牛25岩心酸化前后液测渗透率

取牛41井岩心抽真空，在70℃下，测定液测渗透率，在抽真空状态下与三种酸液配方反应4 h后，测定液测渗透率，实验结果（见表5）。

从表5可以看出，经过乙酸配方酸化的岩心渗透率由原来的 13×10-3μm2提高到 255×10-3μm2，渗透率提高幅度为1 861.5%，室内酸化效果理想。

4 认识与结论

（1）由于混合水中的悬浮物含量过高，采用微孔滤膜（直径0.45 μm）过滤，过滤后混合水的悬浮物颗粒直径为230 nm<1 μm，符合水质A1级标准；添加各种药剂处理后水质指标达到A1级标准。

（2）经过微孔滤膜（直径0.45 μm）处理后，污水对液测渗透率的伤害率达96%，而混合水的伤害率降为23%，可见对污水进行精细过滤处理后再用于回注，可以明显提高注水开发效果。

（3）通过岩心驱替实验进行室内岩心酸化效果验证，经乙酸配方酸化后岩心渗透率由13×10-3μm2提高到255×10-3μm2，渗透率提高1 861.5%，酸化效果明显。

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