注聚井解堵技術及解堵機理研究進展

鄒 劍，郭布民，高 尚，張麗平，袁 征，陳 磊，楊紅斌

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.中海油田服務股份有限公司，天津 300459；3.中國石油大學(華東) 石油工程學院，山東 青島 266580)

聚合物是一種良好的三次采油用劑，在我國勝利、渤海油田等已開展工業(yè)化應用。但隨著注聚量增加，注聚井堵塞問題日益嚴重，引起注入壓力升高、地層吸水能力下降等問題，嚴重影響油田正常生產和聚驅效果[1]。因此，注聚井堵塞問題亟待解決。

造成注聚井堵塞的原因主要有三個方面[2]。首先是由于聚合物自身性質導致其溶解度較低，配制過程中易形成"魚眼"和不溶膠團，造成注入困難。其次，儲層為多孔介質，聚合物溶液在流動通過時易發(fā)生吸附滯留。第三，聚合物溶液在注入過程中，會發(fā)生水敏與速敏，導致滲透率下降。針對這些原因，本文對各種解堵技術進行了介紹，并對解堵機理進行系統(tǒng)分析。

1 物理解堵技術

物理解堵技術主要通過傳播振動來解除地層堵塞。根據振動源類型，可分為聲波法、脈沖法、氣體爆炸法等[3-4]。

1.1 超聲波解堵技術

超聲波作用于油層使油層巖石應力發(fā)生變化，當超過其疲勞強度時巖石發(fā)生破裂，產生裂縫。同時，超聲波的強烈振動可使附著在巖石表面和孔隙中的堵塞物脫落，疏通流動管道。

1.2 低頻脈沖解堵技術

低頻脈沖是利用地面大功率震源采油裝置發(fā)射具有較高能量的脈沖波，通過在近井地帶形成微裂縫網，擴大流動通道，并對地層巖石和孔隙內流體產生沖擊振動，使表面膠結物發(fā)生脫落。

1.3 電脈沖解堵技術

電脈沖解堵技術的發(fā)射脈沖波的儀器設置在井下，在油層特定位置進行脈沖放電，電極周圍在放電瞬間形成膨脹腔，邊緣輻射出脈沖波穿過井壁套管進入地層，對巖石進行剪切造縫，有效解除近井地帶機械堵塞物，提高地層滲流能力。

1.4 水力振動解堵技術

水力振動技術的傳播介質為液體，水力脈沖波在地層中傳播時攜帶能量，以振動和沖擊作用使沉積在地層孔隙中的附著物逐漸剝落，隨流體運移被帶走。它主要針對近井地帶中的機械雜質、膠質瀝青質堵塞進行解堵，并通過形成微裂縫來達到降壓增注目的[5]。

1.5 人工地震解堵技術

人工地震處理油層是通過振動彈性波作用于油層后，改變儲層滲流特性，提高水驅效果，達到提高采收率的目的。該技術可改善地層中油水流動特性，操作簡單，不影響油水井正常生產，并可同時作用于多口井，工藝成熟。

1.6 高能氣體壓裂解堵技術

高能氣體壓裂技術是利用推進劑爆燃或化學燃燒，產生高速高壓氣體脈沖，壓開多條裂縫，提高地層滲透率，對近井地帶的機械雜質、垢類等具有很好解除作用。火藥燃氣中含有大量CO、CO2氣體，遇水后形成酸液，有酸化解堵作用。并產生大量熱，溶解近井地帶的蠟質和瀝青質，解除油層孔道堵塞。

1.7 高壓水射流解堵技術

高壓水射流解堵技術是利用井下可控轉速的旋轉自振空化射流解堵裝置產生高壓水射流直接沖洗管柱實現解堵。在低頻旋轉水力脈沖波、高頻空化沖擊波和空化噪聲超聲波的綜合作用下對堵塞物進行解堵。

2 化學解堵技術

化學解堵技術利用解堵體系中的降解劑、清垢劑和表面活性劑等物質，將堵塞物溶解，達到解堵目的[6]。

2.1 氧化型解堵體系

聚合物為高分子物質，通常使用氧化劑對其進行氧化降解。氧化劑可使其分子鏈斷裂，降低聚合物溶液粘度，并將由聚合物引起的堵塞物降解，從巖石表面脫離，被注入流體溶解或帶走，達到近井地帶解堵目的。常用氧化劑主要包括二氧化氯、過硫化物與過氧化物等[6]。

2.2 表面活性劑降壓增注體系

表面活性劑可減小界面張力，改變潤濕性，并增加流體流動性，從而達到降壓增注目的。而且陰離子型表活劑可釋放陰離子基團，與聚合物電子層相互排斥，將其分子結構由自由伸展狀態(tài)轉化為擠壓成團聚態(tài)，降低聚合物粘度。

2.3 酸化解堵體系

酸化解堵的作用機理為使用多種酸液體系對地層堵塞物進行溶蝕。常用的酸包括鹽酸、氫氟酸和氟硼酸等。常規(guī)酸化工藝為多段塞注入：首先使用鹽酸進行地層預處理，將碳酸鹽等物質進行溶蝕，防止后續(xù)氫氟酸產生二次沉淀。其次注入土酸溶液，溶蝕含硅礦物質，提高地層滲透率。注入的酸液還可溶蝕聚合物膠團膠核，一定程度上解除聚合物堵塞[7]。

2.4 熱化學解堵體系

2.5 復合解堵體系

注聚井堵塞往往由多種原因產生，堵塞物成分復雜，從而導致單一類型解堵劑解堵效果欠佳，無法滿足油田注聚井解堵要求。近年來研發(fā)出大量復合解堵體系，下面對復合解堵體系的成分以及針對的堵塞類型進行了總結[9-13]，如表1所示。

表1 復合解堵體系總結表

3 物理-化學復合解堵技術

由于地層及堵塞物的復雜性，單一解堵技術解堵效果往往較差，于是近年來油田大多使用多種解堵技術相結合的方法。物理-化學復合解堵技術是物理解堵及化學解堵兩種技術的結合。目前，多脈沖高能氣體壓裂-二氧化氯復合解堵技術[14]、雙重振動-酸化解堵技術[15]等多種復合解堵技術已取得了實際應用。

4 生物解堵技術

生物解堵技術是通過向堵塞井中注入特定微生物菌種和營養(yǎng)物質，微生物代謝產生具有降解功能的降解酶，或直接以聚合物為營養(yǎng)源對聚合物進行降解，起到解堵作用[16]。同時，兼性厭氧微生物能夠吞噬油中的瀝青質和石蠟，將原油中長鏈的烴類降解成為短鏈物質，降低原油粘度。微生物的代謝產物中常含有有機酸、表面活性劑和有機溶劑，這些物質都可以對解堵起到促進作用。

5 結論與認識

本文對注聚井各解堵技術方法及特點進行了總結。物理解堵技術主要利用電磁或聲波來傳遞能量，其適應性強，具明顯增油控水效應，且工藝簡單，不會對地層造成二次污染。但礦場應用時需設置合理參數，對地層情況實時監(jiān)測，并對作用機理、壓力波傳播規(guī)律作進一步研究?；瘜W解堵應用最為廣泛，技術成熟、施工工藝簡單。但化學劑選擇不當易產生安全問題，且存在腐蝕性強、解堵有效期短、解堵深度不夠等問題，對復雜堵塞處理效果不佳。在工藝改進中，可與物理、生物解堵技術相結合，取得更好解堵效果。大部分物理-化學解堵技術的過程為物理解堵技術疏通滲流通道，化學劑將堵塞物溶蝕，兩者結合能取得更好的解堵效果。生物解堵適用于高滲地層，這是由于微生物作用后易造成二次堵塞。可考慮與表面活性劑復配，從而取得更好的降粘、溶垢作用。目前單一物理或化學解堵技術具一定局限性，因此兩者結合越來越成為解堵技術發(fā)展的趨勢。而生物解堵技術作為一種新興產業(yè)，目前國內外研究較少，技術不成熟，但其具有綠色清潔等優(yōu)點，有待進一步研究。