油田注水井堵塞机理与化学解堵研究

油田注水井堵塞机理与化学解堵研究

候清梅王艳群战振华

大庆油田有限责任公司九釆油厂敖古拉釆油作业区

摘要：大多数油田已处于开发中后期，主力油田逐渐步入高含水阶段，注水开发的油田采用大泵提液后，单井配注指标提高，但由于注水层的堵塞问题，导致注入压力较高，能耗巨大，注水困难，明显制约了稳产和进一步提高采收率。在油田达到高含水期后，往往需进行提液稳产的作业，提液的同时也需保证注水井有足够的注入能力，以维持较高的地层压力。为保障注水井的有效注入，目前平均每口注水井注水半年左右就需要进行一次酸化作业，否则无法实现正常注入，严重影响了平台的正常生产。但简单的酸化作业也不能从根本上解决注水井堵塞的问题，并且随着酸化作业的增多，酸化有效期会逐渐变短。因此，有必要对注水井的堵塞机理及其对注入过程的影响进行研究，并相应的提出增注措施。

关键词：油田注水井；堵塞机理；化学解堵

引言：

随着油田进入开发中后期，进入高含水开发阶段，大泵提液、以水驱油是目前老油田增产的重要手段，这就需要注水井能够及时的对地层能量进行补充，才能够保障油田的开发效果。但是目前很多老油田在生产过程中注水井出现了比较严重的堵塞问题，配注指标难以实现，造成地层能量亏空，影响了油田的产量。为保障注水井的有效注入，目前平均每口注水井注水半年左右就需要进行一次酸化作业，否则无法实现正常注入，严重影响了正常生产。目前初步分析认为注水井井筒堵塞的原因比较复杂，主要存在下述几种可能：（1）注入水水质与地层水存在不配伍问题，造成注入水在地层结垢（2）注入水水质处理不达标，固体颗粒进入储层造成堵塞（3）注入水中细菌及微生物超标，地层内微生物繁殖造成堵塞因此，简单的酸化做法也是不能够从根本上解决注水井堵塞的问题的，并且随着酸化作业的增多，酸化有效期会逐渐变短。因此，有必要对注水井的堵塞机理及其对注入过程的影响进行研究，并相应的提出增注措施。

1.注水地层堵塞机理

1.1地层微粒运移堵塞

地层微粒运移导致的堵塞有两种情况：（1）由于流体流速高或压差波动大，使地层中的固结颗粒脱落导致随流体发生移动，在孔隙中逐渐的堆积，从而阻碍流体的流动；（2）在注水过程中，因平台设备原因，导致注水井突然停滞，地层砂粒随水流反吐，部分进入井筒或充填于防砂砾石孔隙之中，使得近井地带渗透率下降，注水阻力增大。

1.2外来悬浮物机械堵塞

颗粒堵塞的危害可总结为以下5个方面：（1）在井筒表面形成滤饼，使井筒变窄；（2）细小微粒侵入地层，形成内部滤饼，堵塞住地层孔隙及喉道，入侵半径是孔隙大小、喉道尺寸、流速及微粒大小的函数；（3）沉积在射孔的孔眼内，在局部堵塞水流的通道；（4）在重力作用下，沉积在井底，致使井底抬高，产层厚度变小；（5）沉积在注水管路管壁，给细菌提供较好的繁殖环境，细菌的繁殖加快。

1.3污油堵塞

注入水中普遍含油，且含量不太稳定，该油污以多种形式损害堵塞地层：（1）截流于井眼周围岩石的孔隙中，以“乳化块”的形态堵塞地层孔隙；（2）分散油及游离油对固相微粒有悬浮的作用，将强化悬浮固体的堵塞；（3）油进入地层，细菌得到了极好的营养，繁殖加速，导致地层渗透率下降、注水量随之降低。

1.4化学堵塞

主要包括以下4类：（1）铁氧化物堵塞：由于管线和设备的腐蚀，注入水中含铁量逐渐增加，铁离子逐渐被氧化，形成了Fe（OH）3或Fe（OH）2，在溶液中有2种存在状态：一是以颗粒为晶核形成较大颗粒呈现“软颗粒”形态；二是以絮状物或胶体状态游离于溶液中。（2）结垢堵塞：地层水与注入水混配后的水有明显的轻微的碳酸钙结垢趋势和硫酸钡结垢趋势，注入水可造成地层温度下降从而产生有机垢。当地层水与注入水以不同比例混合均产生结垢现象，当地层水和注入水等比例时结垢量为最大。结垢是油田水质控制中严重问题，结垢可以发生在井筒和地层多个部位。（3）水敏性堵塞：注入水与岩石接触后，引起粘土分散、脱落、矿物水化、膨胀、运移。由于储层岩石喉道细小，极易造成渗流通道阻塞。（4）酸敏性堵塞：各种酸液（酸性工作液介质或酸化措施）与岩石接触后，发生生成沉淀，化学反应及岩石被酸溶解解体后产生微粒，也可引起地层渗透率降低。

2.适合典型油田解堵工艺研究

2.1解堵工艺技术思路

针对典型油田堵塞原因复杂的情况，单纯酸化对注水井实行解堵，并不能起到良好的解堵效果，在典型油田建议使用复合解堵技术。复合解堵既能够解除无机堵塞又能够解除有机物造成的堵塞。

2.2注水井复合解堵体系研究

油田注水井堵塞主要由水质超标、结垢、微粒运移和腐蚀等原因引起，而且堵塞类型既存在无机堵塞又存在有机堵塞，但无机堵塞和有机堵塞主次有时却无法判断，建议用复合解堵技术解堵，有机解堵剂和无机解堵剂分别与有机垢和无机垢作用。

体系特点：（1）无机解堵液主体为固体缓速酸，能够有效解除无机物堵塞，对胶结物溶蚀小，不会造成岩石骨架破坏。（2）无机解堵液对无机垢和钙质胶结物具有较强的溶蚀能力，随着时间的延长溶蚀率增加，具有一定的缓速作用。（3）能够有效解除无机物堵塞，对胶结物溶蚀小，不会造成岩石骨架破坏。（4）与常规土酸相比，无机解堵液对泥质胶结物的主要矿物溶蚀率很低，小于2%，对于渤海油田低胶结物储层来说，降低了酸化解堵后岩石颗粒脱离的可能性。

结语

为解决注水井存在的一系列高成本高能耗的现状，研究主要从堵塞机理和增注两个大方面去寻找好的解决方案。提出了解堵增注措施，降低注水井酸化成本。（1）注水井普遍存在注水不足、压力偏高的情况，一些注水井存在多次酸化后解堵无效的现象。基于对油田注水井堵塞机理的研究，提出了利用有机解毒剂解除有机堵塞，无机解堵剂解除无机堵塞的思路，即，利用复核化学解堵的方式解决注水井堵塞问题，据此开展了室内实验室研究，同时在三口注水井开展了工程验证，复合化学解堵可有效增大注水量，降低注入水压力。

参考文献：

[1]何松，王珊，邢希金.油田注水堵塞机理及注水标准参数分析[J].石化技术，2017，24（4）：208-208.

[2]高永华，于洪旭，李康，等.绥中36—1油田注水井管材腐蚀机理分析及应对措施[J].涂料技术与文摘，2018（1）.