水质指标与水处理工艺的注水设计.docx

《水质指标与水处理工艺的注水设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水质指标与水处理工艺的注水设计.docx（23页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、注水水质指标及水处理工艺设计第一节概述设计目的和技术思绪油田注水生产过程中0储层伤害机理非常复杂，由于外来入井流体（注入水或其他化学剂）进入油气层，必然要与油气层的岩石和流体接触，产生多种物理或化学的变化，这样就也许使储层孔隙构造发生变化，形成多种堵塞，从而减少储层渗透率，损害油气层。注水生产过程中也许导致的油气层损害原因诸多，有些还具有叠加性，深入理解储层特性并在此基础上分析潜在损害原因，可有效地防止生产过程中也许导致的伤害，为制定合理的注水开发方案和保护油气层措施提供可靠B根据。注水中不合格的注入水质引起的地层损害是注水的重要损害。注入水质不合格表目前两个方面：一是指注入水与地层岩石不配伍

2、；二是指注入水与地层H流体不配伍。第一种不合格导致B成果是（1）注入水导致地层粘土矿物水化、膨胀、分散和运移；（2）由于注水速度过快，引起地层松散微粒的分散、运移；（3）注入水机械杂质粒径、浓度超标，堵塞孔道等。第二种不合格导致0成果是（1）注入水与地层水不配伍，产生沉淀和结垢；（2）注入水和地层油不配伍产生有机垢或毛细现象。因此由于水质所引起的损害包括两个基本原因：注水地层自身的岩性与它所含流体特性；注入水的水质。前者是客观存在的，是引起地层损害B潜在原因，而后者是诱发地层损害发生B外部原因，是可以通过主观努力来控制日勺。因此，控制注入水水质，采用合理注水强度是减少注水损害的技术关键。本章所

3、讨论的储层潜在伤害识别、注水指标确定和注水水质处理，仅为一种完整0注水工程方案设计日勺重要部分。在本设计中，暂不波及注水工艺参数及地面工程设计。本设计的技术思绪大体可用图IT来表达。为了对的评价储层，找出储层潜在H损害原因，制定合理的水质指标，应搜集如下基本资料：1、储层岩石岩性特性，其中包括：（1）岩石矿物构成及粘土矿物相对含量；（2）粘土矿物B产状；（3）胶结物类型及胶结强度（4）岩石表面润湿性。2、储层岩石储渗空间特性，其中包括：（1）渗透率、孔隙度、比面；（2）岩石孔隙大小分布特性（平均孔隙半径，最大孔隙半径）。3、储层流体性质（1）储层原油粘度、密度、凝固点、原油饱和压力；（2）原油

4、组份分析（胶质、沥青、蜡等含量）；（3）地层水粘度、密度、矿化度；（4）地层水构成分析资料。4、注入水水源分析资料（1）矿化度、温度；（2）注入水构成分析资料；（3）注入水源水质分析资料。5、生产资料（1）日注量，注入压力;（2）地层压力，地层温度;（3）注水井层位、井段、厚度。第二节注水储层潜在损害原因及伤害类型一、注水储层潜在损害油气层的潜在损害与其储渗空间特性、敏感性矿物、岩石表面性质和流体性质有关，下面就讨论各原因对油气层损害B影响。（一）油气层储渗空间油气层的储集空间重要是孔隙，渗流通道重要是喉道，喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部分，是易受损害的J敏感部位。孔隙和喉道的几何形状、大小、

5、分布及其连通关系，称为油气层的孔隙构造。孔隙构造是从微观角度来描述油气层的储渗特性，而孔隙度与渗透率则是从宏观角度来描述岩石的储渗特性。1、油气层岩石的孔隙构造常用时孔隙构造参数有孔喉大小与分布、孔喉弯曲程度和孔隙连通程度。一般来说，它们与油气层损害的关系为：（1）在其他条件相似日勺状况下，孔喉越大，不匹配时固相颗粒侵入B深度就越深，导致的固相损害程度也许就越大，但滤液导致的水锁、贾敏效应等损害的也许性较小。（2）孔喉弯曲程度越大，外来固相颗粒侵入越困难，侵入深度小；而地层微粒易在喉道中阻卡，微粒分散或运移的损害潜力增长，喉道越易受到损害。（3）孔隙连通性越差，油气层越易受到损害。2、油气层的

6、孔隙度和渗透率孔隙度是衡量岩石储集空间多少及储集能力大小0参数，渗透率是衡量油气层岩石渗流能力大小0参数，它们是从宏观上表征油气层特性的两个基本参数。其中与油气层损害关系比较亲密的是渗透率，由于它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者B共同体现。对于一种渗透性很好日勺油气层来说，可以推断它0孔喉较大或较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它受固相侵入损害日勺也许性较大；相反，对于一种低渗透性油气层来说，可以推断它的孔喉小或连通性差，胶结物含量较高，这样它轻易受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害。（二）油气层的敏感性矿物1、敏感性矿物I内定义和特点油气层岩石骨架是由矿物构成的，它们可以是矿屑和岩屑

7、。从沉积物来源上讲，有碎屑成因、化学成因和生物成因之分。储层中的造岩矿物绝大部分属于化学性质比较稳定的类型，如石英、长石和碳酸盐矿物，不易与工作液发生物理和化学作用，对油气层没有多大损害。成岩过程中形成0自生矿物数量虽少，但易与工作液发生物理和化学作用。导致油气层渗透性明显减少，这部分矿物就称为油气层敏感性矿物。它们的特点是粒径小很（37m）,比表面大，且多数位于孔喉处。因此它们必然优先与外界流体接触，进行充足作用，引起油气层敏感性损害。2、敏感性矿物的类型敏感性矿物B类型决定着其引起油气层损害的类型。根据不一样矿物与不一样性质的流体发生反应导致的油气层损害，可以将敏感性矿物分为四类：（1）水

8、敏和盐敏矿物：指油气层中与矿化度不一样于地层水和水相作用产生水化膨胀或分散、脱落等，并引起油气层渗透率下降的矿物。重要有蒙脱石、伊利石/蒙皂石间层矿物和绿泥石/蒙皂石间层矿物。（2）碱敏矿物：是指油气层中与高PH值外来液作用产生分散、脱落或新B硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起渗透率下降日勺矿物。重要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。（3）酸敏矿物：是指油气层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出颗粒,并引起渗透率下降的矿物。酸敏矿物分为盐酸酸敏矿物和氢氟酸酸敏矿物。前者重要有：含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水化黑云母；后者重要有：方解石、石灰石、白云石、钙长石、沸石、云母和

9、各类粘土矿物。（4）速敏矿物：是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移，并堵塞喉道的微粒矿物。重要有粘土矿物及粒径不不小于37Um的多种非粘土矿物，如石英、长石、方解石等等。3、敏感性矿物的产状敏感性矿物的产状是指它们在含油气岩石中的分布位置和存在状态，其对油气层损害有较大影响。通过大量的研究，敏感性矿物有四种产状类型（图1-2）,它们与油气层损害的关系如下:图1-2粘土矿物产状示意图（a）薄膜式；（b）栉壳式；（C）桥接式；（d）孔隙充填式（1）薄膜式：粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全包覆基质颗粒状，这种产状以蒙脱石和伊利石为主。流体流经它时阻力小，一般不易产生微粒运移,但此类粘土易产

10、生水化膨胀，减少孔喉，甚至引起水锁损害。（2）栉壳式：粘土矿物叶片垂直于颗粒表面生长，表面积大，又处在流体通道部位，呈这种产状以绿泥石为主。流体流经它时阻力大，因此极易受高速流体的冲击，然后破裂形成颗粒随流体而运移。若被酸蚀后，形成Fe（OH）3胶凝体和SiO2凝胶体，堵塞孔喉。（3）桥接式：由毛发状、纤维状B伊利石搭桥于颗粒之间，流体极易将它冲碎，导致微粒运移。（4）孔隙充填式：粘土充填在骨架颗粒之间的孔隙中，呈分散状，粘土粒间微孔隙发育。以高岭石、绿泥石为主呈这种产状，极易在高速流体作用下导致微粒运移。4、敏感性矿物B含量与损害程度的关系一般说，敏感性矿物含量越高，由它导致日勺油气层损害程

11、度越大；在其他条件相似日勺状况下，油气层渗透率越低，敏感性矿物对油气层导致损害的也许性和损害程度就越大。（三）油气层岩石B润湿性岩石表面被液体润湿（铺展）日勺状况称为岩石日勺润湿性。岩石B润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两性润湿三大类。油气层岩石的润湿性有如下作用：（1）控制孔隙中油气水分布；对于亲水性岩石，水一般吸附于颗粒表面或占据小孔隙角隅，油气则占孔隙中间部位；对于亲油性岩石，刚好出现相反B现象；（2）决定着岩石孔道中毛管力的大小和方向，毛管力的方向总是指向非润湿相一方。当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油日勺动力；当岩石表面亲油时，毛管力是水驱油B阻力；（3）影响着油气层微粒的运移，油气层

12、中流动日勺流体润湿微粒时，微粒轻易随之运移；否则微粒难以运移。油气层岩石的润湿性的前两个作用，可导致有效渗透率下降和采收率减少两方面B损害，而后一作用对微粒运移有较大影响。（四）油气层流体性质1、地层水性质地层水性质重要指矿化度、离子类型和含量、PH值和水型等。对油气层损害的影响有：（1）当油气层压力和温度减少或入侵流体与地层水不配伍时，会生成CaCo3、CaSO八Ca（OH）2等无机沉淀；（2）高矿化度盐水可引起进入油气层的高分子处理剂发生盐析。2、原油性质原油性质重要包括粘度、含蜡量、胶质、沥青、析蜡点和凝固点。原油性质对油气层损害B影响有：（1）石蜡、胶质和沥青也许形成有机沉淀，堵塞孔喉

13、；（2）原油与入井流体不配伍形成高粘乳状液，胶质、沥青质与酸液作用形成酸渣；二、注水中的油气层伤害类型注水过程中，由于外来入井流体（注入水）流入油气层，必然要与油气层0岩石和流体接触，将发生多种损害。注水引起的地层损害类型以及多种类型损害的原因和导致B后果归纳于表1-1中。表17注水引起B地层损害类型损害类型原因后果水敏注入水引起粘土膨胀缩小渗流通道、堵塞孔喉速敏注水强度过大或操作不平衡（工作制度不合理）内部微粒运移、堵塞渗流通道悬浮物堵塞注入水中具有过量的机械杂质、油污、细菌及系统的腐蚀产物运移、沉积、堵塞孔喉结垢注入水与地层流体不配伍产生的无机垢和有机垢加剧腐蚀、为细菌提供生长繁殖场所，堵

14、塞渗流通道腐蚀由于水质控制不妥（包括溶解气和细菌）而引起，腐蚀方式有电化学腐蚀和细菌腐蚀两种损坏设备，产物堵塞渗流通道碱敏注入水PH值高，引起粘土分散粘土分散、运移、堵塞孔喉第三节储层敏感性试验数据分析和应用油气层敏感性评价一般包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五敏试验，其目的在于找出油气层发生敏感的条件和由敏感引起的油气层损害程度，为注入水质和各类工作液日勺设计、油气层损害机理分析和制定系统B油气层保护技术方案提供科学根据。一、速敏评价试验以不一样的注入速度向岩心中注入试验流体，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

15、，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。假如流量Qi对应B渗透率K-,与流量Qi对应B渗透率Ki满足式(3-1)：._.1-i100%5%(1-1)KiT阐明已发生速度敏感，流量Qi即为临界流速。速敏程度评价原则见表1-2。表1-2敏感程度评价指标损害程度70%敏感程度弱中等强损害程度的计算见式(1-2)：K_.损害程度=血100%(1-2)KmaX式中K1WX渗透率变化曲线中各渗透率点中J最大值，Um1Krein一一渗透率变化曲线中各渗透率点小的最小值，m2o二、水敏评价试验首先用地层水测定岩心的渗透率K以然后再用次地层水测定岩心的渗透率，最终用淡水测定岩心的渗透率Kroin,从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及导致的损害程度。评价指标见表1-3。损害程度使用公式（1-2）o表1-3水敏程度评价指标损害程度0.7水敏程度弱中等强三、盐敏评价试验通过向岩心注入不一样矿化度等级的盐水（按地层水的化学构成配制），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，