注水水质

0.6
Kg=0.330×10-3Ím2
0.4
0.2
0
27627 20720
8444
ÍÍé ÍÍÍó ÍÍ
4222 0 mg/l
Í4 Í°ÍÍÍÍÍÍÍÍÍéÍÍú Í
岩心水敏实验曲线
4.2 与岩石矿物不配伍损害
（2）速敏损害
—速敏矿物有高岭石、伊利石、微晶石英等 —速敏损害程度与注入压力有关，还与水敏损 害程度有关
• 注够水 （达到注采平衡，保持地层能量） • 注好水 （水驱效率与水驱动用程度）
一.研究水质的目的意义3 ——问题与现象 3、问题与现象
不合格注入水质
• 设备腐蚀与寿命缩短 • 堵塞污染储层，非均质性增强，吸水能力
下降、吸水剖面逐渐变差、注入压力升高 • 油层能量不足，油井产量下降，开发效果
变差 例：胜坨油藏241个欠注层，后期堵塞而注不
一.研究水质的目的意义1 ——现状
1、现状 注水开发：
： • 一种应用广且行有效的开发方式 • 仍是老油田继续保持高产稳产的主要手段
…… 胜利油田: 81.3%已开发油田，76.21%已开发储量。
前苏联：260个油田 英国、加拿大：90%的石油
一.研究水质的目的意义2——要求
2、要求
：
油田注水开发应满足：
铁细菌/腐生菌 102
103
104
一.研究水质的目的意义4——水质应用现状
4、水质应用现状
• 油田在注水设计时，都以部颁标准
： 为准绳；
• 但油田实施时，根据油田实际定出 相应水质标准。
部颁标准未能考虑油田个体差异 或出渗透率外的其他地质参数的影响
注好水?
以悬浮含量为例
5、问题的提出
•低渗透率（<100 md ） <1 时都属于优？ •渗透率相同，但孔隙结构差异大， <1 时 仍属于优？
—注入水中机械杂质含量大：堵塞 —注入水中溶解氧含量大：腐蚀、结垢、
腐蚀产物、菌体 —含油量大：液阻、乳化堵塞、 水相渗
透率下降 —细菌含量大：腐蚀 、腐蚀产物、菌体
4.1 1注）泥机入砂杂：水种0机.0类5械-及4杂大m质的小粘损土害，4-60 m
按的 颗
粉砂，>60的细砂
粒
各种腐蚀产物及垢： Fe2O3,CaCO3,
（1）水敏损害
—水敏损害是注入水与地层岩石不配伍的主要表 现形式，是注水井地层损害的重要原因之一。 —水敏矿物中，蒙脱石、伊/蒙间层、白云母是 重 要的水敏矿物。 —许多砂岩储层有10%-15%的粘土矿物 —油田注水初期，注入水多为浅层地下水或浅层 水、江湖水，矿化度很低（淡水）
ÍÍÍÍ ±Í
1.2
地层水 有
相对少或无 相对少或无
有 相对少或无
有
注入水 相对少或无
有 有 相对少或无 有 相对少或无
油田常见水垢
垢类型
碳酸盐 碳酸钙，碳酸钡
硫酸盐：硫酸钙 石膏 半水石膏 无水石膏
硫酸盐 硫酸钡，硫酸锶
铁化合物 碳酸亚铁 硫化亚铁 氢氧化（亚）铁 氧化铁
化学式
CaCO3，BaCO3
控制因素
压力，分压，温度，总 溶盐量
（1）建立合理的工作制度
—控制注入水流速低于临界流速，防止速敏损害 —调整吸水剖面，避免单层、或同一层内的某部分 过度吸水 —实现注采平衡，防止指进、水锥、乳化堵塞
4.4 注水油层保护技术
（2）严格水质处理，确保水质达标
物理指标：温度、相对密度、悬浮物含量、粒 度分布、含油量
化学指标：总溶解盐量、阳离子含量、阴离子 含量、硬度、碱度、氧化度、酸碱度、水型、 溶解氧、细菌
（2）严格水质处理，确保水质达标
注水水质要求
—悬浮物含量及粒度分布不堵塞油层孔喉 —溶解氧、细菌的腐蚀产物、沉淀不堵塞油层 —与地层水配伍，结垢问题不影响正常注入 —与油层矿物配伍 —与原油配伍 —含油量低
（2）严格水质处理,确保水质达标
水质控制原则
—必须以经济效益为中心，高效开发为目标 —必须针对具体的油藏，确定水质标准 —必须建立水质保障体系、检测、监督、考
ÍÍͨ Í10-3Ím2)
12 10 8 6 4 2 0
0.5
1
1.25 1.95 2.51 3.12
Í÷Íͨml/min)
Í5岩心Í盐ÍÍ水Í速Í敏Í实Í验Í曲ÍéÍ线Íú Í
4.2 与岩石矿物不配伍损害
（3）润湿性变化
—油层大部分是中间润湿或水湿，水湿油层变为 油湿后，渗透率降低40%，采收率也减低 —一切阳离子表面活性剂的滤液、防腐剂、杀菌 剂、破乳剂、含沥青油基液盐水、含油液体都会 改变油层润湿性
沉降作用：颗粒直径、密度、颗粒沉降速度 拦截作用：一种深层过滤过程，颗粒直径、拦截 惯性作用：颗粒随流体流动时因迂回曲折的孔隙而不 断改变流向，但颗粒在惯性力的作用下可能会偏离流向而 被捕获 直径密度 惯性作用 扩散作用：对于较小的固体颗粒，无规则的扩散运动 是它们被捕获的重要原因
3）四种类型机杂堵塞
核机制 —水质控制应与增产增注工艺措施相结合 —严格水质标准，但要适度控制成本
指标
SY5329—注入8层8渗标透准率，10-3μ m2
<100
100~600
>600
悬浮物浓度，mg/l 悬浮物粒径，μ m
≤1.0 ≤2.0
≤3.0 ≤3.0
≤5.0 ≤5.0
含油量，mg/l
≤5.0
≤5.0
≤10.0
如何确定注入水水质新标准？
• 水质对开发指标影响关系模式（关键）
一.研究水质的目的意义6——研究目标
7、研究目标或本文要作的工作
基本出发点：一定水质对储层适应程度一定
• 研究储层与水质综合物性评价方法，研究水
：
质影响储层渗流物性的实验新理论和新方法；
• 开展注入水水质对储层渗流物性影响实验研 究，建立注入水水质新标准；
<2 <2.5 <3 <3 <3.5 <4
含油量mg/L <5 <6 <8
<8 <10 <15 <15 <20 <30
平均腐蚀率mm/a
<0.076
A1，B1，C1级：试片各面都无点腐蚀
点腐蚀
A2，B2，C2级：试片各面有轻微腐蚀
A3，B3，C3级：试片各面有明显腐蚀
SRB菌(个/Ml) 0
10
25
溶解氧，mg/l
<5000 >5000
≤0.5 ≤≤0.05
平均腐蚀率，mm/a
≤0.076
≤0.076
≤0.076
总铁，mg/l
≤0.5
≤0.5
≤0.5
游离 CO2，mg/l
硫酸盐还原菌，个/ml 腐生菌，个/ml
≤10
<100 <100
≤10
<100 <1000
进水的有164个（占68%），注入水水质 不合格是损害油层的主导因素
水质标准现状——95标准（SY/T5329-94）好水?
渗透率µm2
<0.1
0.1~0.6
>0.6
标准分级
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3
悬浮含量mg/L <1 <2 <3
<3 <4 <5 <5 <6 <7
颗粒中值µm <1 <1.5 <2
大 小 分
CaSO4,FeS等 细菌 SRB 5-10 m 、TGB 10-30
m
有机物 胶质沥青和石蜡等
机杂种类与形状
按
硬
硬性机杂：砂粒、无机垢、腐蚀产物
度
软性机杂：细菌、有机物
及
形
球型状 砂粒、腐蚀产物
状
片 状 粘土有机物、腐蚀产物
分
条形状 细菌
2）机杂堵塞
机杂颗粒堵塞地层实际上是机杂颗粒被地层孔隙 所捕获的过程，捕获的机理有：
CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O CaSO4
BaSO4，SrSO4
温度，总溶盐量，压力 温度、总溶盐量
FeCO3 FeS Fe(OH)2，Fe(OH)3
Fe2O3
腐蚀，溶解气体，pH
（2）溶解氧引起沉淀
氧化注水设施，产生Fe(OH)2、 Fe(OH)3沉淀 有利于好氧菌的繁殖 使原油中不溶解性烃衍生物增多而析出沉淀
1
0.8
ÍÍͱÍ3Í
0.6 0.4
ÍÍÍÍ B3-19' KÍ=0.725×10-3Ím2
0.2
0
27627 20720 8444 5629 4222
ÍÍé ÍÍÍó ÍÍ
Í3 °Í岩Í心ÍÍ盐Í敏ÍÍ实Í验ÍÍ曲éÍ线Íú Í
0 mg/l
ÍÍÍÍ ±Í
1.2
1
ÍÍÍÍÍ1Í
0.8
ÍÍÍÍ Core 1#
乳化堵塞/水锁 表面活性剂、粘性流体侵入 ***
润湿反转
表面活性剂
**
（1）注入4水.0 与注地水层损岩害石机不理配伍
—注入水造成粘土矿物水化膨胀、分散运移 —注水速率太高，引起地层松散微粒分散、
运移
（2）注入水与地层流体不配伍
—沉淀与无机垢（水型不同、矿化度不同） —有机垢（温度下降等）
（3）注入4.0水注水水质太损差害机理
注入破乳剂，促进油水分散，解除乳化 液堵塞，提高水相渗透率
4.5 注水油层损害的解除 （2）化学除垢
水溶性水垢：淡水洗井 酸溶性水垢：盐酸酸洗 不溶性水垢：机械除垢
——爆炸、钻磨、扩眼、重复射孔
一.研究水质的目的意义
1、现状 2、要求 3、问题与现象 4、水质应用现状 5、问题的提出 6、难点与关键 7、研究目标或本文要作的工作 8、技术路线
（3）游离二氧化碳引起沉淀
Ca(HCO3)2
CaCO3+CO2+H2O
当压力下降时，PCO2, CO2逸出，平衡向右移动，
CaCO3 ，此外， CO2具有腐蚀性
（4）硫化氢腐蚀物损害
其腐蚀产物可能成为水垢的结晶核，从 而加速注入水与地层水混合后产生水垢 的速度
（5）细菌损害
在注水系统中存在着硫酸盐还原菌（SRB)、腐生菌
（TGB）和铁细菌（IB）等多种微生物，这些细菌
除自身造成地层堵塞外，还存在下列几种危害：
增大悬浮物颗粒含量并增大颗粒直径
增大总铁含量
4Fe+SO42-+4H2O
FeS+3Fe(OH)2+2OH-
增加硫化物含量，SRB能将SO42-还原成二价硫离
子，以硫化物形式存在，加剧设备腐蚀，堵塞地层
4.4 注水油层保护技术
井眼变窄 外泥饼作用 桥 堵 内泥饼作用 井底升高 沉淀 炮眼堵塞 完井液（射孔液、压井液等）
对于多数射孔完成的注水井，炮眼堵塞是注水井损害 的主要形式，炮眼堵塞除与机杂颗粒浓度大小以及注入压 力有关外，还与储层特征、射孔条件射孔参数等有关
注入
井眼变窄 注入
桥堵
注入
井底升高 注入
炮眼堵塞
4.2 与岩石矿物不配伍损害
≤10
<100 <10000
4.4 注水油层保护技术
（3）正确选用各类处理剂
处理剂类型
—防膨剂、稳定剂、破乳剂、杀菌剂、防垢剂、 除氧剂
选用处理剂原则
—与油层岩石、原油配伍，预防乳化物和结垢 —处理剂之间必须配伍，防止沉淀形成
4.5 注水油层损害的解除 （1）表面活性剂浸泡
注入表面活性剂，使油层恢复为水湿， 增加水相渗透率
• 研究水质影响波及系数、水驱采收率、水驱 动用储量、吸水采液指数及其变化规律。
一.研究水质的目的意义7——技术路线
8、技术路线
• 应用现代数学手段，建立水质影响储层渗流 物性实验研究新理论；
：• 根据新的实验理论，开展水质影响储层渗流 物性实验研究，数据分析方法研究，确定水 质新标准；
• 采用渗流力学、油藏工程、现代数学、现代 计算技术等多学科交叉渗透的方法和手段， 结合实验研究结果，开展水质对各开发指标 影响关系模式研究。
4.3 与地层水不配伍损害
注入水与地层水不配伍是指注入水与地层水混 合后生成沉淀，以及注入水中的溶解氧和细菌等引 起的地层堵塞
（1）注入水与地层水混和后生成沉淀
——根本原因是注入水与地层水所含难溶离子浓度 积大于该化合物的溶度积
注入水与地层水水型
组分 Ca2+ HCO3SO42Ba2+ Fe2+/Fe3+ H2S
•注入水是否适应地层要求？适应程度如何 描述？（研究）
•注水水质对开发有什么的影响？(焦点)
•注水水质应该满足什么要求或标准？(目标)
一.研究水质的目的意义5——难点
6、难点与关键
• 影响因素多（难点）
影响储层综合渗流物性因素多
：
影响水质综合物性因素多
多影响因素客观条件下，如何开展水质对储 层渗流物性及开发动态影响研究（实验研究 理论、方法、数据分析等）？
二. 水质对储层渗流物性影响 实验研究新理论
目的：解决难点1、2
——储层与水质综合物性 定量化 确定方法
根据模糊综合评判矩阵与文献[65]基本思路
二. 水质对储层渗流物性影响实验研究新理论
1、综合物性评价指标体系 2、指标体系特点
注水水质 对储层渗流物性及油藏开发指标的影响研究
注水损害类型及原因
损害类型
原因
损害程度
外来颗粒堵塞 悬浮物含量过高
****
次生颗粒堵塞 腐蚀产物、有机垢、无机垢 **
细菌堵塞
细菌及其代谢产物
***
粘土膨胀
注入水与地层岩石
不配伍（如淡水）
****
微粒运移
注水压力波动、流速过高 ***
胶结颗粒扩散、溶解