国外确定注水堵塞半衰期的计算方法.doc

下面就国外针对注入水水质方面做的一些研究工作和确定油田注水水质的方法做简要介绍： 1．水质与地层伤害机理 在注水过程或水处理过程中就可能存在伤害地层的可能性。因为地层本身就是多孔介质，所以注入水经其表面进入油层内部时，它就起到过滤器的作用。如果入井液中悬浮物浓度高，颗粒大则被地层过滤积聚在地层表面，形成堵塞滤饼。通常悬浮物对地层伤害的机理有四种，即 在地层表面形成滤饼使井筒变小（Wellbore Narrowing），这是最普通最常见 的一种。 (2)固体颗粒侵入地层，形成桥堵并在内部生成滤饼。 (3)固体在炮眼中堆积将炮眼堵塞。 (4)由于重力作用固体颗粒沉降到井底，使井底填高。 正由于悬浮固体对地层的堵塞，严重地影响了注入井的正常注入。往往形成堵 塞的注水井注入能力下降，注入压力不断升高。造成的恶果是完不成配注，注水井频繁作业，进而影响产量。为了定量地描述悬浮固体对地层伤害的影响，就需要估测伤害速度。为此特引进半衰期的概念，常以t1/2表示。 半衰期t1/2(年)——指注水井的注入速率从原始注入速率下降到等于原始注入速率一半时所经过的时间。 从定义可看出，半衰期的长短与水质好坏密不可分。可以想象，注入水中能堵塞地层的物质少，则半衰期长，反之则半衰期短。 为了计算理论半衰期，还必须引进水质比的概念。下面就水质比概念讨论如下： Barkman等将化学工程表面过滤机理扩充到包括颗粒入侵和表面过滤情况，即过滤溶液的累计体积与总的测试时间相关。用（1）式表示： V = [D12+D2(t-tB)]1/2+VB-D1 ...............(1) 式中: V —— 累计体积； VB —— 发生桥堵时在时间tB内通过的液体体积； D1、D2 ——常数。 当测试时间远大于桥堵时间时，则累计体积正比于时间的平方根，如(2)式所示： V = S+– ...............(2) 式中： S = 在不发生侵入的特定条件下，桥堵体积为零，且桥堵时刻的流量QB等于原始流量QO。所以(2)式可写成： V = S– ...............(3) 显然，从(3)式可看出，如形成滤饼，以通过过滤介质的溶液的累计体积对通过时间的平方根作图，则应为一条直线，其直线的斜率即为S，如图1-1所示。同时不论是否发生侵入，应得到相同的S。求出S后，就可以公式(4)计算水质比W/KC。水质比的实质就是水中固体物质的质量浓度与滤饼的渗透率比。其单位是ppm/md。 = .................(4) 式中： W —— 水中固体物质的浓度(ppm)； KC —— 滤饼渗透率(md)； (( —— 水的密度； AC —— 滤饼的面积； (Pt —— 通过滤饼和过滤器介质的总压差； ( —— 流体的粘度； (C —— 滤饼的总密度。 那么如何计算水质比呢？下面举例说明。 ①首先将欲分析的水样通过滤膜试验装置作出膜滤曲线(也称Barkman-Davidson曲线)，即在不同压力下(通常多为0.138MPa)使水样通过不同孔径的滤膜(如0.1μm、0.45μm)进行过滤，记录下液体通过滤膜的时间和累计通过的液体量。 ②根据累计通过的液体量(mL)对通过时间平方根()作图，如图1-1，叫作 膜滤曲线。 ③求出膜滤曲线直线段的斜率S，其单位为mL/。 ④依据求出的斜率S，再在图1-2中查出相应的水质比。图1-2中纵坐标为测出 的斜率S，横坐标为水质比(图1-2相当于已知图版)。 ⑤求出水质比W/Kc后，可通过测定水样在滤膜上的固体质量浓度，就不难算出地层表面形成滤饼的渗透率Kc。 现以图1-1中所列数据为例，说明如何计算试验水样在26.67℃(80oF)和条件B下的水质比和滤饼渗透率Kc。 根据已知条件，水样中固体含量为0.9%。 首先计算图1-1中条件B下的直线斜率S，经计算直线B的斜率S=35.5mL/。 再根据S=35.5mL/查图1-2中的水质比，经查试验水样在试验条件B下水质比W/Kc=50000ppm/md。 又因为水样中固体含量为0.9%，即9000ppm。 所以滤饼的渗透率Kc= ==0.18md 此算例说明只要做出欲分析水样的滤膜曲线，则容易通过已知图版和简单的称量即可求出欲测水样的水质比和滤饼Kc。 根据壳牌石油公司Barkman等人的研