油田污水回注对不同渗透率储层伤害评价研究

孙宁 柏明星 赵宇

摘 要：为确定大庆油田X区块回注污水中悬浮物浓度这一指标，通过岩心流动实验，分析回注污水对不同渗透率级别的岩心所造成的伤害程度，确定出相应指标。实验结果表明：当回注污水中悬浮物粒径一定时，悬浮物浓度越大，所造成的岩心渗透率损失率越高；注入污水PV数越大，岩心堵塞程度越大；岩心渗透率越大，回注污水造成的岩心渗透率损失率越小且变化范围减小。

关 键 词：污水回注；水质指标；悬浮物浓度；室内实验

中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0782-03

Abstract： In order to determine the index of suspensions concentration for re-injected sewage in X block of Daqing oilfield， the corresponding indexes were determined by using core flow experiment and analyzing the damage degree of sewage reinjection to cores with different permeability. The experimental results show that： for the particle size of suspensions in re-injected sewage is certain， the higher the concentration of suspensions， the higher the loss rate of core permeability； the larger the PV number of re-injected sewage， the greater the degree of plugging to core； the higher the core permeability， the lower the loss rate of core permeability that caused by sewage reinjection and the range of the loss rate decreases.

Key words： Sewage reinjection； Water quality index； Suspensions concentration； Laboratory experiment

目前我国大部分的油田已经进入开发的中、后期，油层压力大幅下降，采出原油的含水量高达80%～90%，多数油田都采取将含油污水回注到地层内的做法来维持地层压力。随着油田持续开发的进行，外围的低渗透层逐渐变为开发的重点，对油田注水水质的要求也更加严格[1]。由于地层物性存在差异等原因，各油田的污水水质变化很大，水质差异性明显，因此各油田对注入水水质的要求也不相同[2]。

伦增珉[3]通过岩心流动实验，对胜利油田的注入水水质进行了研究，发现了注入水中悬浮物颗粒对地层的堵塞规律。李海涛[4]等人研究发现悬浮物粒径和悬浮物浓度能影响地层的吸水能力，进而影响注入水水质指标的确定。韩炜[5]等人研究了在注入水中悬浮物粒径和悬浮物浓度都不同时，不同渗透率地层的伤害程度随着不同注入PV数的变化规律。

本文通过室内实验，主要从悬浮物浓度这一方面对大庆油田X区块进行了储层伤害评价研究，为该区块的污水回注提供一定参考。

1 实验部分

1.1 实验条件

本文研究水样为在联合站取得的5组水样。这5组水样为经过两级沉降+二次过滤，再经超膜深度处理后的采出污水，悬浮物浓度不超过5 mg/L，简称“深污”。实验所用深污水样的悬浮物粒径中值在0.64μm左右，悬浮物浓度变化范围3.00～18.18 mg/L。深污水样的悬浮物参数见表1。

实验所用岩心为取自大庆油田X区块的30块天然岩心，气测渗透率分别为150、300和450 mD级别。模拟地层水的粘度为1.06 mPa·s，矿化度为6 778 mg/L。实验温度为45 ℃。实验中所用注入速度为0.3 mL/min。

1.2 实验仪器

KD-Ⅱ型恒温箱、2PB00C系列平流泵、岩心夹持器、500及1 000 mL高压活塞中间容器、JJ30000型电子天平、JJ223BC型电子天平、精密压力表等。

1.3 实验方法

实验步骤如下：

（1）将岩心抽真空饱和地层水4～5 h；（2）将岩心装入岩心夹持器中，恒温45 ℃处理8 h以上；（3）用模拟地层水驱替，测定地层水的水测渗透率K1；（4）调整注入流程，对不同的岩心用不同的污水水样驱替至注入量达到30 PV，测定不同时刻的回注污水的水测渗透率K2；（5）计算回注污水注入岩心后的岩心渗透率损失率，评价污水对岩心渗透率的伤害程度。

2 实验结果及分析

2.1 150 mD级别岩心流动实验结果

对150 mD级别岩心注入深污水样的实验结果见图1。

从图1可以看出，在注入30 PV左右深污水样时，岩心渗透率损失率为31.50%～49.41%。随着悬浮物浓度增加，岩心渗透率损失率呈现增大的趋势。若以渗透率损失率50%为极限标准值，在注入悬浮物粒径中值在0.64μm左右的深污水样时，允许最大悬浮物浓度为18.18 mg/L。

2.2 300 mD级别岩心流动实验结果

对300 mD级别岩心注入深污水样的实验结果见图2。

从图2可以看出，在注入30 PV左右深污水样时，岩心渗透率损失率为23.63%～40.00%。随着悬浮物浓度增加，岩心渗透率损失率呈现增大的趋势。若以渗透率损失率30%为极限标准值，在注入悬浮物粒径中值在0.64μm左右的深污水样时，允许最大悬浮物浓度为6.00 mg/L。

2.3 450 mD级别岩心流动实验结果

对450 mD级别岩心注入深污水样的实验结果见图3。

从图3可以看出，在注入30 PV左右深污水样时，岩心渗透率损失率为16.79%～25.50%。随着悬浮物浓度增加，岩心渗透率损失率呈现增大的趋势。若以渗透率损失率20%为极限标准值，在注入悬浮物粒径中值在0.64μm左右的深污水样时，允许最大悬浮物浓度为7.71 mg/L。

2.4 综合分析

从图1～图3可以看出，对于不同渗透率级别的岩心，随着注入深污水样PV数的增加，岩心堵塞程度均不断增大。渗透率损失率与注入污水PV数的关系曲线近似呈现“对数”形式，即岩心堵塞程度随着注入PV数的增加而增大，但前期渗透率下降幅度较大，后期下降幅度逐渐减小。

对于深污水样，在注入30 PV时，不同渗透率级别岩心的渗透率损失率如图4所示。

从图4可以看出，随着渗透率级别的增加，污水水样的悬浮物浓度所造成的岩心渗透率损失率的影响逐渐减小，变化范围也逐渐减小。

通过选取不同的渗透率损失率极限值，得到粒径中值在0.64μm左右的深污水样的悬浮物浓度指标，见表2。

3 结 论

（1）当回注污水中悬浮物粒径一定时，悬浮物浓度越大，所造成的岩心渗透率损失率越高；

（2）注入污水的PV数越大，岩心堵塞程度越大；岩心渗透率越大，回注污水造成的岩心渗透率损失率越小且变化范围减小；

（3）对于大庆油田X区块而言，当回注污水中悬浮物粒径为0.64μm时，对于气测渗透率级别为150 mD的地层，在允许伤害率为30%的情况下，悬浮物浓度极限值为18.00 mg/L；对于气测渗透率级别为300 mD的地层，在允许伤害率为30%的情况下，悬浮物浓度极限值为18.00 mg/L；对于气测渗透率级别为450 mD的地层，在允许伤害率为20%的情况下，悬浮物浓度极限值为7.50 mg/L。

参考文献：

[1] 房世杰，丁建立，张际庆，等.油田注水技术及发展方向的研究[J].中国石油和化工标准与质量，2014（03）：100.

[2] 侯傲.油田污水回注处理现状与展望[J].工业用水与废水，2007（03）：9-12.

[3] 伦增氓.悬浮固相颗粒对储集层基质孔隙的堵塞规律研究[J].后勤工程学报，2006，5（3）：30-32.

[4] 李海涛，王永清，蒋建勋，等.悬浮颗粒对砂岩储层吸水能力影响评价[J].西南石油学院学报，2006，28（5）：47-49.

[5] 韩炜，张公社，黄茗，等.注水井固相颗粒伤害数值模拟研究及应用[J].西安石油大学学报，2005，20（5）：36-40.