與水驅方案相關的膠結差地層和注入水的問題主要是硫酸鋇和硫酸鍶結垢。硫酸鋇所結成垢可造成生產井近井地段的地層損害。注水井中的硫酸鋇和鍶析出，隨即因滲透率值降低會造成油井產量損失，這兩種因素均是造成上述地層損害的主要原因。高硫酸根離子的注入水和高濃度鋇、鈣和/或鍶離子的地層水產生化學不相容性。其結果將降低油井產量，影響水驅方案的經濟性。

預測模型需嚴格選取模型系數

對注水井結垢問題進行可靠預測并有助于制定注水方案的一套模型，其可計算出相關結垢趨勢、類型及潛在嚴重程度。對可信任的預測模型必須選用熟知模型系數參數值。

硫酸鹽垢數學模型包括兩個表象參數：λ有效質量定律相關化學反應顯示反應和生成速度，β導致滲透率降低的硫酸鹽沉淀情況。兩個參數的大小均取決于巖石表面礦物學、孔隙空間結構、溫度、鹵水離子強度。因此，這些參數對天然油藏進行理論計算，且必須通過巖心驅替實驗得出結論。

試劑和沉淀反應物剖面中的活性流體是非均質性的。因此，硫酸鹽損害系數不能通過試驗測試結果得到，只能通過反問題解決方法對實驗巖心驅替數據進行處理后得出。

λ可通過混合注入水FW和SW以擬正常驅替狀態下的突破濃度值計算得出，β值通過注入量增加注水壓力降來確定。

以往使用的數據是取自相同人造巖心進行驅替實驗。由于沒有天然巖心，故采用該方對將真實地層巖心實驗是很困難的。

在本文中，是將不相溶水以混合注入方式注進天然貝雷巖心的。若將上述實驗數據與相同人工巖心數據對比，其方法的穩定性偏低。

另一種方法是采取就同一巖心在硫酸鹽垢系統中進行驅替和壓力測試。FW和SW兩種連續混合注入方式按照不同的FW/SW比例在同一巖心內進行試驗。在兩種注入方式過程中不同的表皮系數斜率值均有所增加，用以確定兩種硫酸鹽垢損害系數。一組連續的混合注入實驗完成后，據所提出的方法分析結果，所得到的系數值同實驗得出的突破混度值相符合。

對于生產井的地層損害而言，硫酸鋇沉淀是其主要物理機理。通常海上油田注水水源是海水，海水中富含陰離子。如果地層水包含陽離子，經混合注入后，地層水會出現硫酸鋇沉淀（見圖1）。同樣反應發生于硫酸鹽陰離子和鍶、鈣或其它金屬陽離子之間。

地層水與海水的混合區域內易發生硫酸鹽沉淀。注水時在注水井到生產井井底地層之間所形成的混合區域持續向生產井方向移動（即當混合區域經過井網時，其在很短時間內會在油藏井網內形成聚集（Fig.1b）。混合區域移動所形成的沉淀就地層孔隙空間而言，僅占一小部分，并不能降低地層滲透率。

地層水/海水持續混流至生產井區域，而生產井所產出液中包括來自高滲透地層的注入水和來自低滲透地層的地層產出水。不同長度的流線將注入水和地層水混合流進生產井內。因此，生產井區域內的混合液的高流速行為將促使硫酸鹽沉淀、聚集，最終導致油井產量降低。

依條件建立數學模型可有效預測結垢形成

依據模型系數建立的數學模型可對硫酸鹽垢形成影響油井產量進行有效預測。通過混合注入的試驗室巖心驅替實驗結果可確定模型系數的數值。

混合注入FW/SW試驗（FW/SW比率按9:1，3:1，1:1和1:3）測定在各種比率的驅替方式下的流量與壓降之間的關系。結果顯示FW中的硫酸鋇沉淀濃度值與SW中的硫酸鍶沉淀濃度值分別為210ppm和2300ppm。所注入鋇/鍶沉淀比率分別為0.82，0.27，0.09和0.03。隨著鋇/鍶沉淀比率值降低，其對地層損害的影響也隨之降低。

硫酸鹽垢地層損害的正負面問題  數學模型相關主要假設情況，硫酸鹽陰離子與鋇，鍶，鈣陽離子之間的單向反應；第二階化學反應動力學活動質量律，尚未穿過巖石面瞬時析出的所有鹽類，設沉淀濃度值為常數、其反應速率值不變；設試劑容量值不變條件下的“兩種試劑的水溶液和固體沉淀”的化學反應；恒溫設定，忽略試劑彌散損失。

假設試驗條件是鋇與硫酸鹽之間產生的單向化學反應遵循有效質量定律。這種假說有效次數較小，與鹽和其水溶液之間的熱力學平衡關系相距甚遠。試驗次數少則沉積濃度低。只有長時間試驗才能實現溶解動力學理論基礎下，在水中的固體沉淀反應。

對低沉積濃度而言，可假定反應速度值為常數，其與沉積濃度無關。迅速析出并形成的硫酸鹽也為假定條件（即：動力學理論基礎下的晶體生長被忽略）。

系統中包含兩類FW/SW混合流動相關化學反應方程式，即陰離子鋇相關質量平衡方程式，硫酸鹽陰離子以及沉積鹽，根據修正達西定律計算分析鹽沉積對地層滲透率值的影響，分析模型相關方程式研究擬穩定態的巖心驅替。該模型同時可以據壓力數據確定硫酸鹽垢損害參數值。  

同一地層巖心連續注入模式  試驗方法是FW/SW水按不同的比例混合注入，同時測量其與壓降之間的變化關系。通過模型數據得出的密集硫酸鹽沉淀相關的壓降曲線偏離（原文Fig.4）顯示：鹽沉淀會改變再進一步反應與沉淀過程中對基體表面及條件。因此，在第二次驅替模型過程中，必須對首次驅替過程中的硫酸鹽沉淀設定為最小值。在完成驅替試驗后，繪制出無因此時間與線性關系之間的阻抗關系，系統則轉至第二次驅替。

注水方案中深慮床過濾的注水顆粒所導致注水量下降情況與上述情況相似，建模濾失系數值反應巖石表面捕獲粒子強度的大小。通過同一β值反應因留存粒子累加所導致滲透率值降低的原因。由于混合巖石驅替試驗的是FW/SW,注入損害系數λ與β可通過巖心出水顆粒濃度值與壓降的變化特性來確定。可加信息替代復雜、麻煩的突破濃度測量作為巖心首段壓降過程的方法，同時需要在一些巖心中間點處附加測量。對于油田現場硫酸鹽垢測量來說，可加信息可由混合巖心驅替過程中不同的FW/SW比值來確定。

數學模型中常量λ表示在巖心驅替混合注入FW/SW時，線性壓降增長的情況。試驗數據顯示其僅發生于低沉積濃度值出現的時候，當濃度值升高時，試驗數據顯示非線性情況。

通過三次試驗得出的壓力測量值確定垢損害參數的推薦方法，對于巖心驅替線性周期關系是有效地。通過一次試驗顯示，上述方法在剛開始注入時密集沉積和非線性情況出現時，其試驗結果視為無效。

鹽在水中的非平衡溶解以及λ對沉積濃度的依賴關系必須在數學模型中進行計算，并由FW/SW對混合巖心驅替所繪制出非線性阻抗曲線。

對兩組按序混合巖心驅替的不相溶水，按不同FW/SW比例，在同一巖心內試驗所得出的數據進行分析，得出結論如下：

兩個碳酸鹽垢損害參數λ和β能通過一組單一巖心按兩種不同比例的FW/SW，進行兩次混合巖心驅替實驗得出。對上述方法的穩定性而言，選用人工巖心明顯高于天然地層巖心。