1、1、注水儲層基本特征及潛在損害因素分析 11.1 儲層基本特征1.1.1.1 儲層巖小生分析1.1.1.2 儲層巖石物性特征 21.1.3 儲層孔隙2構特征 21.1.4 儲層微觀滲流特征 31.1.5 儲層流體性質 31.2 儲層潛在損害因素分析 32、儲層敏感性實驗數據計算和分析42.1 速敏評價實驗 5.2.1.1 臨界流速：5.2.1.2 敏感程度6.2.1.3 速敏評價實驗曲線 72.2 鹽敏評價實驗7.2.2.1 臨界礦化度7.2.2.2 鹽敏評價實驗曲線 82.3 堿敏評價實驗8.2.3.1 臨界 ph 值8.2.3.2 堿敏評價實驗曲線1.03、注水水質標準設計 104、根據指

2、定水源進行結垢預測和水處理設計 1 14.1 油田水分析資料124.2 溶度積法預測結垢1.34.3 油田注水水質處理1.45、提出注水中保護油氣層的措施和建議 1 5臨南油田儲層傷害機理研究1、注水儲層基本特征及潛在損害因素分析臨南油田是勝利油田臨盤采油廠三個主力油田之一，地處山東省臨邑縣縣 城以南約15公里，其構造位于惠民凹陷臨南洼陷復口斷裂帶西段的雙豐鼻狀構 造上，該構造發育在復口大斷層的下降盤，是受復口大斷層控制的扁平鼻狀構 造。該構造被雙豐1號斷層切割成兩個斷塊區，西南為夏52斷塊區，東北為夏 32斷塊區。豆口大斷層走向為北東一南西向，傾向為北西向，傾角69° 72 ; 雙

3、豐1號斷層走向為北西一南東向，傾向為北東向，傾角720 - 76° o復口大斷層和雙豐1號斷層控制了復52塊及豆32塊的沉積發育及油水分布。臨南油田疊合含油面積6.8km2,原油地質儲量2430萬噸，主要發育有沙 二、沙三上、沙三中三套含油層系，其中更 32斷塊主要以沙二、沙三上油層為 主，豆52斷塊以沙三中油層為主。油層埋深在 2490-3650米，含油井段一般在 500-600米。縱向上油層多，層間差異大，共劃分了 17個砂層組，70個含油小 層，155個油砂體。油砂體油水關系比較復雜，沒有統一的油水界面，且單層 厚度一般較薄，為典型的斷塊層狀油藏。1.1 儲層基本特征1.1.1

4、 儲層巖性分析臨南油田儲層巖性主要為細砂巖、粉細砂巖和不等粒砂巖，顆粒直徑主要 為0.10.3mm,磨圓度次棱次圓，分選中等；巖石礦物成份主要為石英和長石， 其中石英含量41.5%49.7%,平均45.7%,長石含量10.0%36.5%,平均27.8%, 巖屑含量19.0%41.0%,平均26.5%;膠結物以泥質為主（泥質含量3.5%）,其 次為碳酸鹽類膠結物，碳酸鹽中以鐵方解石為主，并含有少量鐵白云石和增生 石英等；膠結類型為孔隙式、孔隙一接觸式、接觸一孔隙式等，顆粒間以點線 接觸為主。表1-1臨南油田粘土礦物分析數據表井號層位井段（m）粘土礦物相對含量 蒙脫石伊利石伊蒙混層高嶺石綠泥石混層

5、比夏 32-20s22802.282813.04/71413354263122827.8夏 32-12s3上3041.13043.61/133403654203525夏 32-13s3中3268.193273.52/110633307562520夏33s3中3287.03368.5/1519515618237925夏52s3中31603176.5/1723566011187925夏 52-23s3中3030.493050.58/5241037335772720根據x射線衍射分析，儲層巖石中粘土礦物成分以高嶺石為主，其次是伊 蒙混層、伊利石和綠泥石（見表1-1）。根據巖石樣品電鏡掃描分析，砂巖呈

6、顆粒支撐結構，附著粘土礦物較多，孔隙喉道發育較差，分布不均，品間孔發育， 自生高嶺石、石英加大及綠泥石充填孔隙。由于粘土礦物大多充填于孔隙之中， 因此，儲集層一旦發生敏感性損害，滲透率降低幅度將較大；依據粘土成分和 產狀，儲層發生水敏、速敏和酸敏損害的可能性較大。1.1.2 儲層巖石物性特征儲層物性在縱向和平面上存在很大差異，非均質性嚴重。根據巖心分析資 料統計，沙二、沙三上地層滲透率較高，為247332x 10-3 m2,而沙三中較低， 為124 x 10-3 m2。而沙三中內部3砂層組滲透率較高，為133x10-3 m2,其它 砂層組滲透率較低，只有1017x10-3 m2,滲透率級差較大

7、，從幾個 10-3 m2 到上千個10-3 m2均有，相差在百倍以上。儲層平均有效孔隙度19.3%,平均氣 測滲透率為145x10-3 m2,屬中孔中低滲儲層。據17個井層的孔隙度（）與滲透率（k）數據統計分析，孔隙度與滲透率相關 性很好，且存在如下關系式：k=0.00003e0.79131.1.3 儲層孔隙結構特征據巖石薄片鑒定和鑄體薄片孔隙結構鑒定，臨南油田儲層砂體的主要儲集 空間為粒間孔、顆粒溶孔、填隙物內溶孔三種。粒間孔包括原生粒間孔和次生 粒間孔。原生粒間孔具有孔隙較大、連通性好、數量多的特點，是主要的儲滲 空間。臨南油田平均粒度中值為0.15mm,分選為中等。平均孔隙半徑小于10

8、m。 巖心空氣滲透率 k與孔喉半徑r的回歸公式為：lgk=0.829327+1.966609lgr1.1.4 儲層微觀滲流特征根據巖樣吸水排油和吸油排水實驗結果，吸水百分數65.38%,吸油百分數0.68%,說明油藏巖石表現為強親水潤濕性(表1-4)。表1-4油藏巖石潤濕性實驗結果斷塊區井號層位樣品數吸水量占飽和油量吸油量占飽和水量結論夏32塊夏 32-10s25-6659.50親水夏 32-12s3上4239.00.8親水夏 32-13s3中879.861.31親水小計1667.110.86親水夏52塊夏326s3 中 4-6962.310親水合計2565.380.68親水從油水相對滲透率曲

9、線看，束縛水飽和度0.4左右，等滲點含水飽和度0.5 以上，也表現出親水油層特征。1.1.5 儲層流體性質(1)原油性質臨南油田原油性質較好，密度小，粘度低。原油性質在縱向上和平面上變 化不太大。地面原油性質：密度 0.84450.8703g/cm3,粘度6.4616.6mpa.s凝固點較 高，2033c；含硫量較低，0.040.21%;膠質含量1827.2%,含臘量3.717.9%。地下原油性質：密度 0.77680.8760g/cm3,粘度1.882.66mpa.s飽和壓力 2.324.30mpa,原始油氣比 23.639.2 m3/t,體積系數 1.09221.1625,地層油壓 縮系數

10、 10.112.1x 10-41/mpa。(2)地層水性質水樣分析資料表明，臨南油田地層水為cacl2型，總礦化度 4051155149mg/l,氯離子 2440733430 mg/l。1.2 儲層潛在損害因素分析凡是受外界條件影響而導致儲層滲透率降低的儲層內在因素，均屬于儲層 潛在損害因素。注水開發過程中可能造成油氣層損害的原因很多，無論哪一種 損害，儲層本身的內在條件均是主要因素。油氣層在鉆開之前，油氣層巖石及其礦物組分和其中所含流體處于一種物理的、化學的、熱力學的平衡狀態，在 注水開發過程中，這種平衡狀態可能被破壞，向著另一平衡狀態轉化，而油氣 層本身又不能適應這些外界條件變化時就會導致

11、油氣層損害，使油氣層的滲透 率明顯降低。因此，要了解油氣層損害的機理和損害的程度，首先要弄清楚油 氣層的潛在損害因素。通過分析臨南油田的巖石儲滲空間特征，敏感性礦物含量、種類及分布特 征，以及地層巖石物性和流體物性等資料，可對該儲層潛在損害因素作出如下 分析：(1)沙二、沙三上以及沙三中儲層巖石中基本不含蒙脫石，因此，儲層不會發生較強程度的水敏性。(2)沙二、沙三上地層滲透率較高，對于一個滲透性很好的油氣層來說， 它的孔喉較大并較均勻，連通性好，膠結物含量低，這樣它受固相侵入損害的 可能性也更大。(3)沙三中地層滲透率較低，對于一個低滲透性油氣層來說，由于它的孔 喉小、連通性差、膠結物含量較高

12、，這樣它容易受到粘土礦物水化膨脹、分散 運移、相圈閉損害和賈敏損害的影響。(4)沙二、沙三上以及沙三中儲層巖石中砂巖呈顆粒支撐結構，附著粘土礦物較多，孔隙喉道發育較差，分布不均，品間孔發育，自生高嶺石、石英加 大及綠泥石充填孔隙。由于粘土礦物大多充填于孔隙之中，因此，儲集層一旦 發生敏感性損害，滲透率降低幅度將較大；依據粘土成分和產狀，儲層發生水 敏、速敏和酸敏損害的可能性較大。(5)沙二、沙三上以及沙三中儲層物性較差， 非均質性嚴重，平均巖石結 構屬于中孔中低滲型，儲層孔隙半徑較小，如果注入水質不達標，所含懸浮雜 質就會堵塞孔隙通道，對地層造成傷害。另外，由于儲層孔隙半徑小，在井下 作用過程

13、中入井流體的侵入很容易產生較大的毛管力效應，對流體的流動產生 影響。2、儲層敏感性實驗數據計算和分析下表為給出的實驗數據表2-1勝利油田臨南區塊敏感性評價實驗數據2.1速敏評價實驗2.1.1 臨界流速：由上表得 a (d/2)2 3.14 (1.25)2 4.906cm2換算單位：q： cm3/s p :10 1 mpak10.0017 1 5.84.906 0.0315820.06239 mk20.00417 1 5.84.906 0.082080.06001 m2k30.0048314 1 5.84.906 0.158870.06201 m2k4q l 0.0125 1 5.8a p 4.

14、906 0.2383120.06201 mk500167 1 5.84.906 0.3177420.06201 m實驗名稱速敏評價鹽敏評價堿敏評價l (cm)5.86.15.5d (cm)2.52.52.5uo (mpa.s)1.01.01.0流速？p礦化度？pph?pml/min10-3mpamg / l10-3mpa10-3mpa0.13.5184537316.188714.1510.258.2084000016.188814.1510.515.8873000016.709914.1510.7523.8312000016.9841015.3111.031.7741000017.559111

15、6.3862.070.357500021.1431217.2963.0111.509032.3751318.6804.0157.6005.0205.208流速=0.5 ml/min流速=0.5 ml/min6.0256.958l:巖樣長度d:巖樣直徑uo：流體粘度？p:巖樣兩端壓差k6ql0.03331 5.80.056012 map4.9060.70357k7ql0.051 5.80.053012 map4.9061.11509k8ql0.06671 5.80.050012 map4.9061.576k9ql0.08331 5.80.048012 map4.9062.05208k10ql0.

16、11 5.80.046012 map4.9062.56958以不同的注入速度向巖心中注入地層水，測定各個注入速度下巖心的滲透 率，從注入速度與滲透率的變化關系上，判斷油氣層巖心對流速的敏感性，并 找出滲透率明顯下降的臨界流速。如果流量 qi-1對應的滲透率ki-1 ,與流量 qi對應的滲透率ki滿足下式：ki i kiki i100%5%說明已發生速度敏感，流量 qi-1即為臨界流速k6 1 k6k6 1100%0.06201 0.05601100%0.062019.7% 5%得q 3ml/min為臨界流速2.1.2 敏感程度損害程度kmax kmin100%max0.06239 -0.046

17、01100%0.0623926.3% 30%所以敏感程度弱2.1.3 速敏評價實驗曲線流速（m if min）2.2鹽敏評價實驗2.2.1臨界礦化度kik2k4k53 .q 0.5ml / min0.00833cm /sq l0.00833 1 6.1a p 4.906 0.16188q l0.00833 1 6.1a p 4.906 0.161880.00833 1 6.14.906 0.16709q l 0.00833 1 6.1a p 4.906 0.169840.00833 1 6.14.906 0.175590.06401 m20.06401 m20.06201 m20.06101

18、m2 20.05901 mk6一 一 一， 20.04901 mq l0.00833 1 6.1a p 4.906 0.21143q l 0.00833 1 6.12k70.03200 ma p 4.906 0.32375如果礦化度ci-1對應滲透率ki-1與礦化度ci對應的滲透率ki之間滿足 下述關系：ki 1 kiki 1說明已發生鹽敏，并且礦化度k6 1 k60.05901 0.0490166 100%100%ci-1 ,5%即為臨界礦化度ccok6 1所以臨界礦化度cc0.05901100%16.9% 5%10000mg/ l2.2.2 鹽敏評價實驗曲線2.3堿敏評價實驗2.3.1 臨

19、界ph值k10.00833 1 55 0.06602 m24.906 0.14151k20.00833 1 5.5k3k4k5k6k7如果phffi phi 1對應滲透率述關系:4.906 0.141510.00833 1 5.54.906 0.141510.00833 1 5.54.906 0.153110.00833 1 5.54.906 0.163860.00833 1 5.54.906 0.172960.00833 1 5.54.906 0.186800.066020.066020.061020.057010.054010.05001ki-1與ph值phi對應的滲透率ki之間滿足下ki

20、 1 kiki 1100% 5%說明已發生堿敏，并且ph值ph,即為臨界ph值。k4 1 k40.06602 0.0610244 100%k410.06602100% 7.6% 5%所以臨界ph值為92.3.2 堿敏評價實驗曲線3、注水水質標準設計注水對地層的損害是總所周知的，特別是對低孔低滲油藏，制定合理的水 質標準是保證油田正常注水的關鍵，注水引起的損害主要是堵塞，腐蝕和結垢 三大類型，因此制定水質標準要以這三方面著手。一般注入水應滿足以下要求 ： 機械雜質含量及其粒徑不堵塞喉道；。2注入水中的溶解氣、細菌等造成的腐 蝕產物、沉淀不造成油氣層堵塞；。3與油氣層水相配伍；。4與油氣層的巖石和

21、 原油相配伍實踐表明，對水質的要求應根據油藏孔隙結構和滲透性分級，流體物理化 學性質以及水源的水型確定，水質主要指標控制見表，水質輔助性指標包括溶 解氧，硫化氫，腐蝕性二氧化碳和鐵含的含量以及ph。水質控制指標已達到注水要求，注水又較順利，可不考慮注水性指標，如果達不到要求，為查其原 因可進一步檢查輔助性指標。一般要求解小于0.5mg/l,含fe不大于0.5mg/l, 含硫化物小于10 mg/l。注入水的ph值確定應控制在7w.5為宜，也可在6.5-phc 之間。表3-1水質主要控制指標注入層平均空 氣滲透率wm2<0.10.1-0.6>0.6標準分級a1a2a3b1b2b3c1c

22、2c3控制 標準懸浮固體 含量，mg/l<1.0<2.0<3.0<3.0<4.0<5.0<5.0<6.0<7.0懸浮物顆 粒直徑中 值，m<1.0<1.5<2.0<2.0<2.5<3.0<3.0<3.5<4.0含油量，mg/l<5.0<6.0<8.0<8.0<10<15<15<20<30平均腐蝕率，mm/a<0.076點腐蝕a1 , b1 , c1級：試片各面都無點腐蝕a2, b2, c2級：試片有輕微點蝕a3, b3, c3級

23、：試片有明顯點蝕srb 菌， 個/ml0<10<250<10<250<10<25鐵細菌，個/mlnx 102nx 103nx 104腐生菌，個/mlnx 102nx 103nx 1044、根據指定水源進行結垢預測和水處理設計當注入水注入地層后，如果與地層水不配伍將生成一定量的不溶物，這就 是我們通常所說的結垢問題。目前預測結垢趨勢的方法主要有兩種，一種是按 照注入水和地層水中各種陰、陽離子的濃度以及所處溫度、壓力等條件，通過 計算進行預測；另一種方法是直接將兩種水在一定條件下按一定比例混合后放 置起來，觀察析出沉淀情況。4.1油田水分析資料表4-1地層水分析

24、數據表區塊層位ph值離子含量mg/l總礦化度 mg/l水型k+na+mg 2+ca2+cl-so42-hco3-臨 南 油 田s261460718026301028243208cacl2s中37146182502378046642572mgcl 2cacl2s下371593125121451928043045373cacl2表4-2注入水分析數據表區塊注入水源ph值離子含量mg/l總礦化度 mg/l水型k+na +mg2+ca2+cl-so42-hco3-臨南油田臨南聯合站6.514848.8212.632472.4427385.13378.24372.0445669.28cacl24.2溶度

25、積法預測結垢根據化學的溶度積原理，當兩種水（注入水與注入水，或注入水與地層水） 相混合，如果某化合物的陽離子濃度（mol/l）與陰離子濃度（mol/l）的乘積 大于該化合物的溶度積時，可能有沉淀生成。將注入水與地層水在一定的比例下混合起來，比較某化合物的陽離子（mol/l）與陰離子（mol/l）濃度的乘積和該化合物的溶度積常數的大小，從而預測是否生成結垢。取s2層位地層水和臨南聯合站的注入水，通過分析地層和注入水的離子類 型，可知結垢可能有 casc4,按照地層水:90%、70%、50%、30%、10%,注入水：10%、 地層水中30%、50%、70%、90%進行分析。x 10-3 mol/l

26、ca2+ = 2378 *10= 59.45402sc42 = 0mol/l2472.44 x 10-3ca2+=61.8 x10-3 mol/l注入水中40so4 2- = 37824 = 3.94mol/l96地層水與注入水的比例為9:1時ca2+ = 0.9 x 59.45 x 10-3 + 0.1 x61.8 x10-3 = 59.69 x 10-3 mol/l sc42- = 0.9 x0 + 0.1 x3.94 x 10-3 = 0.40 x 10-3 mol/l ca2+ xsc42- = 2.39 x10-5 < 6.1 x10-5 說明沒有沉淀地層水與注入水的比例為7:

27、3時ca2+ = 0.7 x 59.45 x 10-3 + 0.3 x61.8 x10-3 = 60.16 x 10-3 mol/lsc42- = 0.7 x0 + 0.3 x3.94 x 10-3 = 1.18 x 10-3 mol/lca2+ xsc42- = 7.10 x10-5 > 6.1 x10-5說明有沉淀地層水與注入水的比例為5:5時ca2+ = 0.5 x 59.45 x 10-3 + 0.5 x61.8 x10-3 = 60.63 x 10-3 mol/l sc42- = 0.5 x0 + 0.5 x3.94 x 10-3 = 1.97 x 10-3 mol/l ca2

28、+ x sc42- = 11.94 x10-5 > 6.1 x10-5 說明有沉淀地層水與注入水的比例為3:7時ca2+ = 0.3 x 59.45 x 10-3 + 0.7 x61.8 x10-3 = 61.10 x 10-3 mol/l sc42- = 0.3 x0 + 0.7 x3.94 x 10-3 = 2.76 x 10-3 mol/l ca2+ x sc42- = 16.86 x10-5 > 6.1 x10-5 說明有沉淀地層水與注入水的比例為1:9時ca2+ = 0.1 x 59.45 x 10-3 + 0.9 x61.8 x10-3 = 61.57 x 10-3 mol/lso42- = 0.1 x0 + 0.9 x3.94 x103 = 3.55mol/lca2+ xso42- = 21.86 x 10-5 > 6.1 x 10-5說明有沉淀。表4-3不同比例的注入水與地層水的溶度積預測情況臨南區注入 水10%30%50%70%90%地層 水90%70%50%30%10%caso42.39 x10-57.10 x10-511.94 x10-516.86 x10-521.8