注水工程设计

注水工程设计

一、注水过程中的储层伤害

（一）储层潜在损害因素

1、储层敏感性矿物

1）粘土矿物

粘土矿物是高度分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。粘土矿物种类：高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石

2）非粘土敏感性矿物

流速敏感性矿物

盐酸敏感性矿物

氢氟酸敏感性矿物

碱敏性矿物

2、岩石储渗空间

3、岩石的表面性质

4、储层流体性质

地层水性质、地层原油性质

（二）注水过程中的储层伤害类型

注水开发过程中可能造成油气层损害的原因很多，但主要的损害可以按损害机理归纳为以下四个方面：

（1）外来液体与油气层岩石矿物不配伍造成的损害；

（2）外来液体与油气层流体不配伍造成的损害；

（3）毛细现象造成的损害；

（4）固相颗粒堵塞引起的损害。

无论哪一种损害，储层本身的内在条件均是主要因素。

1、储层速敏性

2、储层水敏性

3、 储层酸敏性

4、 储层碱敏性

5、 润湿性反转造成的伤害

6、 无机沉淀造成的伤害（无机垢伤害）

7、 有机沉淀造成的伤害（有机垢伤害）

8、 乳化造成的伤害

9、 细菌造成的伤害 10、 毛细现象造成的伤害

水锁效应 贾敏效应 11、 固相颗粒堵塞

二、储层敏感性实验数据分析和应用

（一）、速敏评价实验

以不同的注入速度向岩心中注入实验流体，水速敏用地层水，油速敏用油（煤油或实际地层原油），并测定各个注入速度下岩心的渗透率，从注入速度与渗透率的变化关系上，判断油气层岩心对流速的敏感性，并找出渗透率明显下降的临界流速。如果流量Q i-1对应的渗透率K i-1，与流量Q i 对应的渗透率K i 满足式（3-1）：

%5%1001

1≥⨯---i K i K i K （1-1）

说明已发生速度敏感，流量Q i-1即为临界流速。速敏程度评价标准见表1-2。

表1-2 敏感程度评价指标

损害程度的计算见式（1-2）：

损害程度%100max

min max ⨯-=K K K （1-2）

式中 K max ——渗透率变化曲线中各渗透率点中的最大值，μm 2； K min ——渗透率变化曲线中各渗透率点小的最小值，μm 2。

（二）、水敏评价实验

首先用地层水测定岩心的渗透率K max 然后再用次地层水测定岩心的渗透率，最后用淡水测定岩心的渗透率K min ，从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度。评价指标见表1-3。损害程度使用公式（1-2）。

（三）、盐敏评价实验

通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水（按地层水的化学组成配制），并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率，根据渗透率随矿化度的变化来评价盐敏损害程度，找出盐敏损害发生的条件。对于盐敏评价实验，第一级盐水为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级降低矿化度，直至注入液的矿化度接近零为止，求出的临界矿化度为C c 。

如果矿化度C i-1对应渗透率K i-1与矿化度C i 对应的渗透率K i 之间满足下述关系：

%5%1001

1≥⨯---i K i K i K （3-3）

说明已发生盐敏，并且矿化度C i-1，即为临界矿化度C c 。

（四）、碱敏评价实验

通过注入不同pH 值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。

不同pH 值盐水的制备，根据实际情况，一般要从地层水的pH 值开始，逐级升高pH 值，最后一级盐水的pH 值可定为12。临界pH 值的确定与盐敏实验中临界矿化度的确定方法相同。

（五）、酸敏评价实验

酸敏实验的具体作法是：

（1）用地层水测基础渗透率K 1（正向）；

（2）反向注入0.5～1.0倍孔隙体积的酸液，关闭阀门反应1～3h；（3）用地层水正向测出恢复渗透率K

2

。

酸敏伤害程度用K

2与K

1

的比值（K

2

/K

1

）来评价，评价方法见表1-4。

五敏评价实验所得的结果可直接用于保护油气层技术的确定，具体应用方法见表1-5。

三、注水水质标准确定

注入水水质是指溶解在水中的矿物盐、有机质和气体的总含量，以及水中悬浮物含量及其粒度分布。一般注入水应满足以下要求：

（1）机械杂质含量及其料径不堵塞喉道；

（2）注入水中的溶解气、细菌等造成的腐蚀产物、沉淀不造成油气层堵塞；

（3）与油气层水相配伍；

（4）与油气层的岩石和原油相配伍。

目前，我国有关部门已制订了注入水水质标准，表1-6就是我国石油工业制订的碎屑岩油田注入水水质标准。

要强调的是，不同的油气层应有与之相应的合格水质，切忌用一种水质标准来对所有不同类型的油气层的注入水水质进行对比评价。

注：1、1

在制定水质指标时除了以上各项指标外，还应注意注入水矿化度和pH值的确定。有条件许可的情况下应保证注入水矿化度高于盐敏评价实验中所测定的临界矿化度，这样才能防止注水时水敏损害的发生。若注入水源矿化度低于临界矿化度，则必须采取防膨措施。注入水的pH值确定应控制在7±0.5为宜，也可在6.5-PHc之间。

四、结垢预测

当注入水注入地层后，如果与地层水不配伍将生成一定量的不溶物，这就是我们通常所说的结垢问题。目前预测结垢趋势的方法主要有两种，一种是按照注入水和地层水中各种阴、阳离子的浓度以及所处温度、压力等条件，通过计算进行预测；另一种方法是直接将两种水在一定条件下按一定比例混合后放置起来，观察析出沉淀情况。

根据化学的溶度积原理，当两种水（注入水与注入水，或注入水与地层水）相混合，如果某化合物的阳离子浓度（mol/L）与阴离子浓度（mol/L）的乘积大于该化合物的溶度积时，可能有沉淀生成。几种难溶化合物溶度积常数见表1-7。