川西须家河气藏地层水与蓬莱镇气藏地层水和储层配伍性探讨
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收稿日期：2012-05-28
作者简介：赵华(1979-)，工程师，2002年毕业于西南石油学院石油工程专业，现在中石化西南油气分公司工程技术研究院从事采输工艺研究工作。地址：(618000)德阳市龙泉山北路298号。电话：0838-2551083.
摘要：近几年川西气田须家河组气藏试采力度加大，产出地层水量大幅上升，高矿化度地层水处理难度大，处理外排面临着较大环保隐患。目前对气田水最有效的处理方式是异层回注处理。但对不同气藏的气田水，同时进行回注时，要保证回注成功和回注系统正常运行，必须对水质进行配伍实验。针对中国石化西南油气分公司川西气田须家河气藏与蓬莱镇气藏水的水质特征，进行了水质、储层配伍性实验，从而了解影响回注的因素，并提出注意事项与解决措施。
Compatibility of western Sichuan Xujiahe gas reservoir stratum water and Penglai gas reservoir stratum water with the reservoir
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Sinopec Engineering Institute of Technology Southwest Oil Branch, Deyang 618000, Sichuan, China
Abstract: In recent years, for increase of the production strength of western Sichuan Xujiahe gas reservoir, stratum water output rises sharply. The high salinity stratum water treatment is difficult since lack of treatment means, and the efflux is environmental hazards. At present, the most effective treatment of gas field water is different layer reinjection. For different gas reservoir gas water reinjection, to ensure the success of recycling and reuse system in normal operation, water quality compatibility experiment must be carried out. According to the water quality characteristics of western Sichuan Xujiahe gas reservoir and Penglai gas reservoir, compatibility experiment of water quality with reservoir was done to understand the effect factors of reinjection, and some announcements and countermeasures are put forward.
川西气田须家河气藏是中国石化西南油气分公司天然气持续发展的重要接替层位，随着该气藏试采力度加大，产出的地层水量大幅上升。须二气藏的地层水对气田保持长期稳定生产构成了严重的威胁，同时地层水的处理也是川西气田环保工作面临的一大问题，目前回注是处置气田水最好方式。但要保证回注成功和回注系统正常运行，对注入层位、水质、工艺等，需进行正确选择[1-2]。新场蓬莱镇组气藏储层分布广，厚度大，裂缝发育；气藏采出量大，部分区块已进入开发后期，可选井多；注水试验也证明该层具有广泛可注性。因此蓬莱镇段可作为气田水回注的首选层位，但须进行水质、储层配伍性实验[3-4]。
1 川西气田产水现状
1.1 气田产水量
目前川西气田日产水890 m3，其中新场须家河组气藏须四段和须二段共有21口生产井，日产水量达到700 m3，约占川西气田总产水量的80%。
1.2 应力敏感性影响
须家河气藏产出水以高矿化度的CaCl2水型为主，地层水显弱酸性，目前国内外还没有有效技术手段处理高氯地层水。气藏水水质成分见表 1。
表 1
表 1 须家河气藏地层水水质分析
Table 1 Formation water quality analysis of Xujiahe gas reservoir (mg·L-1)
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表 1 须家河气藏地层水水质分析
Table 1 Formation water quality analysis of Xujiahe gas reservoir (mg·L-1)
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由表 1可见，地层水Cl-平均质量浓度52 478.5 mg/L，属高矿化度地层水，其水质中还有一定量的Ca2+、Mg2+等硬离子。当气田水回注到异层时，这些矿物离子随温度、压力及pH值变化可能发生沉淀，因此必须对气藏水和蓬莱镇地层水的配伍性进行评价。
通过对现场水样的固体悬浮物(SS)和油含量(O)分析可知，须家河组气藏水基本不含油，SS值为235 mg/L；蓬莱镇组气藏地层水SS值为63 mg/L，与回注水质中的(SS)和颗粒粒径(d)直接相关的是地层储层渗透性，因此开展地层水配伍性实验和储层配伍性实验。
2 配伍性实验
2.1 地层水配伍性实验
(1) 实验方法。用残渣法评价回注地层水与地层流体配伍性，具体步骤为：将地层水进行过滤处理，按比例配制回注地层水与地层流体混合溶液，将各比例混和溶液放入烘箱中(与储层温度相对应)，恒温密闭168 h。恒温反应后，取搅拌均匀混合溶液50 mL离心处理，离心管在105 ℃下干燥2 h，恒温，称量，计算残渣。
(2) 实验数据。将须家河地层水与蓬莱镇组地层水混合后，产生明显的白色沉淀，烘干后呈黄色粉末状，残渣浓度分析见表 2和表 3。
表 2
表 2 原地层水残渣测定
Table 2 Residue determination of primordial formation water
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表 2 原地层水残渣测定
Table 2 Residue determination of primordial formation water
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表 3
表 3 地层水恒温反应后残渣测定
Table 3 Residue determination of primordial formation water after constant temperature reaction
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表 3 地层水恒温反应后残渣测定
Table 3 Residue determination of primordial formation water after constant temperature reaction
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(3) 数据分析。试验表明，须家河组地层水与蓬莱镇组地层水配伍性相对较差。但由于蓬莱镇组地层产水量少，在回注初期回注水到蓬莱镇组地层时，与蓬莱镇组地层水接触生成沉淀量相对也少，回注水大量回注地层时，原地层水比例减少到可以忽略不计时，基本就不再生成沉淀(图 1)，故配伍性不是影响回注效果的主要因素。
同时，蓬莱镇组地层平均渗透率为0.64×10-3 μm2，生成的残渣颗粒中值远远大于地层孔喉直径，单个颗粒液相还未进入地层，在岩石表面流经孔喉时，d粒>d孔，则在孔喉外即生成沉淀，在井筒地层附近形成外滤饼，导致注水压力逐渐升高。根据川西采气厂对悬浮组分作的衍射分析表明：混合水样中的主要垢样有CaSO4、AgFe2S3和(BaPb)(SO4)2等，其中CaSO4为主要成分(图 2)。是由须家河地层水中的Ca2+与蓬莱镇地层水中的SO42-结合生成，当两种地层水接触时，混合水中[Ca2+]与[SO42-]乘积大于沉淀溶度积(0.24×10-4)时，溶液中的CaSO4为饱和状态，就会析出形成CaSO4沉淀。Ag+、Ba2+等离子均为微量离子，生成沉淀物极其微量，可忽略不计。
2.2 地层水与储层配伍性实验
(1) 实验方法。选取蓬莱镇储层岩心，开展回注水驱替流动实验，分析回注前后岩心渗透率变化情况, 分析回注水与回注储层岩石配伍性。①将回注层取到的岩心用原地层水抽空饱和24h, 测定液测渗透率; ②模拟地层水回注, 向饱和岩心中稳定驱替回注地层水24h, 测定液测渗透率; ③对比前后液测渗透率的变化。
(2) 实验数据。岩心试验中，渗透率略有降低，分析数据见表 4。
表 4
表 4 蓬莱镇组岩心配伍性评价实验
Table 4 Compatibility evaluation experiment of core in Penglai
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表 4 蓬莱镇组岩心配伍性评价实验
Table 4 Compatibility evaluation experiment of core in Penglai
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(3) 实验数据分析。由配伍性实验可知，岩心液相渗透率从0.078 284×10-3μm2下降到0.072 166×10-3μm2(图 3)，下降了7.82%。
3 结语
(1) 川西须家河气藏地层水与蓬莱镇气藏地层水配伍性相对较差，长期回注会在储层孔喉外生成沉淀，在井筒地层附近形成外滤饼，导致注水压力逐渐升高。
(2) 为避免或减缓结垢，应根据回注情况，定期进行增注，进行酸洗或不时地在易结垢的生产系统中加入适量的防垢剂或抑制剂。
(3) 岩心配伍性实验中，岩心渗透率有所降低，但影响幅度不大，地层水与岩心配伍性较好，能够满足回注条件。
(4) 回注层的选择取决于单井产回注层的渗透率大小。蓬莱镇组总体产层孔渗性好于其它层段，最具备回注条件，仍应作为川西气田主要回注层。
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孙赵元, 翁高富, 邓波, 等. 回注污水对储层的伤害评价及有关注水问题的思考[J]. 南方油气, 2004, 17(4): 54-58. |
2013, Vol. 42