鄧聰 唐洪明 楊琥林 彭向南

1. 西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 成都 610500 2. 西南石油大學(xué)天然氣地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 四川 成都 610500

地下油藏是人類重要的能源資源之一，通過(guò)注水來(lái)提高油藏采收率已經(jīng)成為油田開(kāi)發(fā)中的重要手段之一。通過(guò)注水可以提高地下儲(chǔ)層的壓力，促進(jìn)能源的開(kāi)采和儲(chǔ)存[1-2]。然而，隨著地下水注入的進(jìn)行，一些問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，其中最突出的問(wèn)題之一就是層間非均質(zhì)性引起的注水堵塞。注水堵塞問(wèn)題不僅影響地下水能源的有效開(kāi)發(fā)，還可能對(duì)地下儲(chǔ)層的長(zhǎng)期穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。在注水過(guò)程中，水流通常從一個(gè)注水井穿過(guò)多個(gè)地層，并且這些地層的性質(zhì)可能會(huì)有很大的差異。這種地層之間的非均質(zhì)性包括滲透率、孔隙度、巖石類型等方面的差異[3，4]。當(dāng)?shù)貙臃蔷|(zhì)性較大時(shí)，注入水流容易在某些地層中受阻，形成堵塞現(xiàn)象，降低了注水的效率。因此，研究層間非均質(zhì)性注水堵塞規(guī)律對(duì)于優(yōu)化地下水能源的開(kāi)發(fā)和管理至關(guān)重要[5]。為此，采用一定滲透率級(jí)差的人造巖心，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展不同滲透率儲(chǔ)層并聯(lián)模擬實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)驅(qū)替過(guò)程各并聯(lián)巖心驅(qū)替壓力、流量和滲透率變化等參數(shù)評(píng)價(jià)層間非均質(zhì)性對(duì)水井注入能力的影響，明確評(píng)價(jià)滲透率級(jí)差、注入壓差等對(duì)其注入性的影響，為油藏開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)方案與步驟

實(shí)驗(yàn)步驟主要有以下5步：①配制不同水質(zhì)條件下的工作液；②測(cè)定實(shí)驗(yàn)巖心的氣測(cè)滲透率Kg、孔隙度；③實(shí)驗(yàn)巖心抽空飽和地層水20小時(shí)以上，裝入巖心夾持器，保持其地層溫度條件下，驅(qū)替一定體積的地層水，待巖心滲透率穩(wěn)定后，測(cè)其初始滲透率Ki；④在恒定流速下注入配置好的不同水質(zhì)的注入水，記錄注入不同PV注入水后巖心滲透率的變化關(guān)系；⑤評(píng)價(jià)不同水質(zhì)指標(biāo)的注入水對(duì)巖心滲透率的影響程度。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1，具體實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 多層同注注水堵塞規(guī)律評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

圖1 流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

高、中、低滲巖心三級(jí)并聯(lián)注水堵塞規(guī)律實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，認(rèn)識(shí)如下：

表2 高、中、低滲巖心三級(jí)并聯(lián)注水堵塞實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

（1）用SS≤10mg/L、d≤4μm、O≤30mg/L的液體進(jìn)行驅(qū)替，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1：7.4：18.6時(shí)，低滲巖心不出液，驅(qū)替注入水的總出液量比例為0%：27%：73%，中滲巖心的滲透率損害程度為32.1%，高滲巖心的滲透率損害程度為27.4%，平均29.8%，同一驅(qū)替壓差之下中滲巖心的流速為2.1mL/min，高滲巖心為5.5mL/min，驅(qū)替40PV下中滲巖心損害率為30.6%、高滲巖心為1.3%，巖心滲透率越低損害程度更高且注入水出液量低、驅(qū)替流速慢。

驅(qū)替同一水質(zhì)指標(biāo)注入水條件下，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1：2：5時(shí)，驅(qū)替污水的總出液量比例為17%：24%：59%，低滲巖心的滲透率損害程度為43%，中滲巖心的滲透率損害程度為21%，高滲巖心的滲透率損害程度為15.2%，平均26.4%，同一驅(qū)替壓差之下低滲巖心的流速為1.3mL/min，中滲巖心為1.8mL/min，高滲巖心為4.4mL/min，驅(qū)替40PV下巖心損害率分別為38.2%、21%、7%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅(qū)替流速慢。

（2）用SS≤7mg/L、d≤3μm、O≤20mg/L的液體進(jìn)行驅(qū)替，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1：7.3：18.3時(shí)，低滲巖心不出水，驅(qū)替注入水的總出液量比例為0%：27%：73%，中滲巖心的滲透率損害程度為30.1%，高滲巖心的滲透率損害程度為24.2%，平均27.2%，同一驅(qū)替壓差之下中滲巖心的流速為2.3mL/min，高滲巖心為5.2mL/min，驅(qū)替40PV下中滲巖心損害率為27.7%，高滲巖心損害率為7.8%。

驅(qū)替同一水質(zhì)指標(biāo)注入水條件下，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1：4：10時(shí)，驅(qū)替污水的總出液量比例為11%：27%：62%，低滲巖心的滲透率損害程度為34.1%，中滲巖心的滲透率損害程度為28.4%，高滲巖心的滲透率損害程度為12.7%，平均25.1%，同一驅(qū)替壓差之下低滲巖心的流速為0.8mL/min，中滲巖心為2mL/min，高滲巖心為4.6mL/min，驅(qū)替40PV下巖心損害率分別為34.1%、20.1%、5.1%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅(qū)替流速慢。

（3）用SS≤5mg/L、d≤3μm、O≤15mg/L的液體進(jìn)行驅(qū)替，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1：2.1：5.4時(shí)，驅(qū)替注入水的總出液量比例為16%：25%：29%，低滲巖心的滲透率損害程度為26.6%，中滲巖心的滲透率損害程度為22.6%，高滲巖心的滲透率損害程度為21.7%，平均23.6%，同一驅(qū)替壓差之下低滲巖心的流速為1.6mL/min，中滲巖心為2.5mL/min，高滲巖心為5.9mL/min，驅(qū)替40PV下巖心損害率分別為19.1%、22.6%、10.8%。

驅(qū)替同一水質(zhì)指標(biāo)注入時(shí)，當(dāng)?shù)椭懈邼B巖心滲透率比例為1∶1.9∶4.9時(shí)，驅(qū)替污水的總出液量比例為18%∶23%∶59%，低滲巖心的滲透率損害程度為25.7%，中滲巖心的滲透率損害程度為24.3%，高滲巖心的滲透率損害程度為19.8%，平均23.3%，同一驅(qū)替壓差之下低滲巖心的流速為1.8mL/min，中滲巖心為2.4mL/min，高滲巖心為6mL/min，驅(qū)替40PV下巖心損害率分別為22.3 %、24.3%、9.5%，巖心滲透率越低損害程度更高且污水出液量低、驅(qū)替流速慢。

續(xù)表

3 結(jié)束語(yǔ)

同井多層并聯(lián)實(shí)驗(yàn)巖心的滲透率級(jí)差過(guò)大時(shí)，低滲透率巖心不吸水。水質(zhì)指標(biāo)越差，吸水量比例與滲透率比例越不吻合，有利于高滲巖心吸水；進(jìn)一步優(yōu)化水質(zhì)指標(biāo)，有利于提高低滲巖心吸水。總得來(lái)說(shuō)隨水質(zhì)指標(biāo)越優(yōu)，高中低巖心的出液比例級(jí)差越小，越有利于減小層間非均質(zhì)性對(duì)于注水效果的影響。