回注污水中聚合物浓度效应及其对储层伤害研究

作     者：赵攀 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊金平

授予年度：2020年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：含聚污水 聚丙烯酰胺 污水回注 岩心流动实验 储层伤害 

摘      要：聚合物驱一方面提高了采油率,增加了原油产量;另一方面采出污水中含有一定浓度的聚丙烯酰胺,大大提高了污水处理的难度,污水中的聚丙烯酰胺在回注时会对储层造成一定伤害,使得储层的渗透率明显下降。故测定含聚污水的各项指标,分析聚合物浓度对各项指标的影响以及确定含聚污水中聚丙烯酰胺在回注时对储层的伤害是十分必要的。本文通过对某油田不同区块含聚污水取样分析,得到了含聚污水的聚合物浓度、含油量、悬浮物浓度、悬浮物粒径、静态吸附量、电导率以及聚合物红外光谱等指标,为油田污水处理提供了基础资料。在此基础上通过对不同聚合物浓度区块指标进行对比得到了聚合物浓度对指标的影响,研究发现随着聚合物浓度的增加,含聚污水的含油量、悬浮物浓度、悬浮物粒径、静态吸附量都有明显增加,而电导率基本不变。进一步通过岩心流动实验研究了聚合物注入量、聚合物浓度与空气渗透率对岩心渗透率损失率的影响,发现渗透率损失率随着注入量与聚合物浓度的增加而增大、随着空气渗透率的增加而减小。以岩心流动实验为基础,以渗透率损失率30%为界限,得到了含聚污水回注时聚合物浓度范围:从2019年开始至2022年为止,所注入污水中聚合物对储层伤害值均小于30%,对储层影响较小。对于2025年来说,如果储层空气渗透率分别为100、200、300、400 mD时,则只有将聚合物浓度分别控制在78、90、111、150mg/L以下时,聚合物对储层伤害值才能小于30%,但是储层空气渗透率高达500 mD时候,则计划注入浓度的聚合物对储层伤害值不会超过30%。评价与预测了 2019-2025年度含聚污水回注时聚合物对不同渗透率级别储层伤害程度:从含聚污水回注开始至2019年期间,含聚污水中聚合物对空气渗透率100、200、300、400、500 mD储层伤害值分别为8.37、7.31、5.80、3.33、4.03%;而当从含聚污水回注开始至2025年期间,则聚合物对空气渗透率100、200、300、400、500 mD储层伤害值分别达到了 51.56、40.65、38.24、31.19、27.76%。最终建立了表征渗透率损失率、空气渗透率、聚合物浓度及其注入量四者之间内在关联的数理方程式,通过该方程式可求得当注入量为0-3 PV、聚合物浓度为0-200 mg/L、空气渗透率为100-500 mD之间任意数值时储层的渗透率损失率;当伤害限给定时,可以求得所关注的空气渗透率下储层所能注入污水中聚合物浓度的最大值,为油田确定回注污水中聚合物浓度的控制范围提供了理论依据。