見聚出砂井油層解堵技術(shù)研究應(yīng)用

紀(jì)超

摘 要 孤東油田以粉細(xì)砂巖油藏為主，膠結(jié)疏松、出砂嚴(yán)重，注聚區(qū)轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)后，地層堵塞嚴(yán)重造成油井低液生產(chǎn)。在堵塞物分析的基礎(chǔ)上，研制一種新型綠色環(huán)保的解聚劑，其反應(yīng)作用的距離遠(yuǎn)，對聚合物的降解率高，適應(yīng)于注聚區(qū)存在堵塞油井的防砂提液。

關(guān)鍵詞 聚合物 解聚劑 降解 儲層堵塞物

中圖分類號：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）03-0021-03

1 基本情況

孤東油田以粉細(xì)砂巖油藏為主，膠結(jié)疏松、出砂嚴(yán)重，在開發(fā)過程中逐步形成了以機(jī)械充填防砂（91%）為主導(dǎo)的工藝體系。但從孤東油田注聚區(qū)轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)單元開發(fā)現(xiàn)狀看，繞絲充填防砂工藝對油井產(chǎn)液量影響較大，平均單井液量降幅達(dá)37.2%。而由地層砂及膠質(zhì)瀝青質(zhì)、殘余聚合物、泥質(zhì)等，在充填砂、繞絲篩管表面的吸附聚集引起的防砂層的滲透率降低是影響提液量的主要原因。初步分析由于“聚合物吸附微粒堵塞”導(dǎo)致，在注聚后堵塞規(guī)律研究基礎(chǔ)上，研發(fā)應(yīng)用新型解堵體系，形成一種適合孤東油田的聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏解堵提液技術(shù)。

2 地層堵塞物分析

針對注聚區(qū)堵塞問題，在室內(nèi)先后開展了多井次的儲層堵塞物分析實(shí)驗(yàn)，研究表明，堵塞物主要是以聚合物作為膠結(jié)物粘合泥砂、垢、污油等共同形成的復(fù)合堵塞物，其主要成份見表1。

從成份分析來看，聚合物所占比例占到了總堵塞物比例的65.6%，是堵塞物的主要組分。從聚合物的分散形式來看，聚合物一方面作為各種堵塞物的膠結(jié)體存在，另一方面老化的聚合物形成膠棒、膠粒堵塞地層。

對于聚合物會停留在近井地帶堵塞儲層分析認(rèn)為主要有以下兩方面原因：第一， 聚合物的吸附、滯留、捕集。聚合物在儲層中容易吸附、滯留、捕集在巖石表面，降低油層的孔隙度和滲透率;與地層水中的鈣鎂離子反應(yīng)，產(chǎn)生絮狀沉淀從溶液中析離出來，堵塞油層孔道;與原油不同程度的乳化增加注入流體的阻力等。第二， 聚合物在地層中交聯(lián)、老化。聚合物在地層溫度、壓力條件下，經(jīng)粘土礦物、微生物的催化作用，聚合物分子鏈節(jié)上的活性官能團(tuán)羧基、酰胺基自身或與其它活性官能團(tuán)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為不溶的體型交聯(lián)聚合物，所形成的聚合物凝膠團(tuán)塊。滯留在井底、炮眼和近井地帶，造成注入壓力升高。

針對以上問題，結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，開展溫和型解聚劑的研制及現(xiàn)場試驗(yàn)，在保證安全生產(chǎn)的前提下，達(dá)到對聚合物的有效解堵[1]。

3 環(huán)保聚合物解堵體系研發(fā)

3.1 環(huán)保型解聚劑制備

環(huán)保型氧化劑的構(gòu)成主要包括兩部分，一部分是惰性過氧化物，其主要作用是在體系中保持持久提供氧化性能;另一部分是反應(yīng)抑制劑，其主要作用是延緩氧化劑的分解速度并抑制氧化性氣體的產(chǎn)生，在添加不同比例的反應(yīng)抑制劑的情況下可有效的控制反應(yīng)發(fā)生的時間。

本研究選取了幾種惰性氧化劑及幾種反應(yīng)抑制劑進(jìn)行了復(fù)配，通過充分混合制備出了幾種環(huán)保型氧化劑，可根據(jù)不同的井況及不同的反應(yīng)需要調(diào)整配比，達(dá)到產(chǎn)品系列化的要求。

選取惰性過氧化物及反應(yīng)抑制劑混合攪拌1小時，通過測體系氧化劑的半衰期調(diào)整反應(yīng)抑制劑的混合比例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，反應(yīng)抑制劑對過氧化物半衰期的起到了分解抑制作用，當(dāng)混合比例為1：0.4時體系的半衰期是39.5倍，即體系的反應(yīng)速度是常規(guī)惰性氧化劑的1/39.5。

通過配比惰性過氧化物及反應(yīng)抑制劑，達(dá)到了對氧化反應(yīng)速度的可控。

3.2 環(huán)保型解聚劑性能評價

3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

解聚劑對聚合物溶液降解的實(shí)驗(yàn)評價方法如下：

（1）配制聚合物溶液。聚合物采用現(xiàn)場聚合物驅(qū)用聚丙烯酰胺粉劑，按照現(xiàn)場母液配制濃度稱取定量聚合物，配制采用水站污水，攪拌時間為5h，使得聚丙烯酰胺充分溶解。

（2）配制解聚劑溶液。將解聚劑按照質(zhì)量比0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%的濃度配制系列溶液。

（3）把所配制的聚合物溶液與清水和解聚溶液按照1：1的比例混合，測量混合物初始的粘度。

（4）將混合液放置在地層溫度下的水浴鍋中加熱、密封，觀察現(xiàn)象，同時1h、2h、3h直至10h后測量混合液體的粘度。

（5）繪制粘度與時間曲線，觀察對比解聚劑解聚能力。

3.2.2 解聚劑對聚合物解聚能力評價

根據(jù)以上評價方法，對解聚劑進(jìn)行評價得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表3、表4，從實(shí)驗(yàn)可以看出1%的環(huán)保型解聚劑對聚合物具有較好的解聚效果，在地層溫度下，在10小時內(nèi)可將聚合物溶液的粘度降至清水的粘度。

根據(jù)以上的評價方法，對制備的鉻交聯(lián)解聚劑進(jìn)行評價得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從實(shí)驗(yàn)可以看出1%的環(huán)保型解聚劑對交聯(lián)聚合物具有較好的解聚效果，在地層溫度下，在10小時內(nèi)可將聚合物溶液的粘度降至清水的粘度。

3.2.3 環(huán)保型解聚劑安全性評價

氧化劑在解堵施工中出現(xiàn)的主要安全隱患是由于氧化劑具有強(qiáng)反應(yīng)性，在解堵過程中會產(chǎn)生大量氧氣等爆炸性氣體并與儲層中的原油發(fā)生反應(yīng)從而引起原油爆炸，或者產(chǎn)生大量氣體通過施工管住造成爆炸性井噴同時帶著大量有毒有害氣體對施工人員造成傷害。對環(huán)保型解聚劑進(jìn)行安全性評價是通過室內(nèi)模擬現(xiàn)場解堵液與地層原油及地層堵塞物接觸過程，在儲層溫度及壓力下通過現(xiàn)場觀察，確定反應(yīng)的劇烈性及解讀液對地層原油的反應(yīng)性[2]。

實(shí)驗(yàn)方法如下：將環(huán)保型解聚劑與地層原油混合后放置在耐壓罐中充氮?dú)饧訅?，并放置在恒溫水浴中，放?4小時觀察油水界面變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5，可知：溫和性解聚劑在與地層原油混合后沒有明顯氣體產(chǎn)生，同時油水界面平整。而與之對比的雙氧水溶液與地層原油混合后初期產(chǎn)生大量氣體附著在容器壁內(nèi)，反應(yīng)24小時后觀察油水界面，原油有明顯氧化現(xiàn)象、界面灰白、同時產(chǎn)生泡狀乳化，說明雙氧水等強(qiáng)氧化劑具有危險性，在施工中不容易控制反應(yīng)速度，不適合于該類井解堵。

3.2.4 解堵方式選擇及施工參數(shù)優(yōu)化

使用解聚劑處理儲層量需要根據(jù)聚合物對儲層的污染深度選擇注入方式及注入量。但目前對于聚合物對于儲層造成的堵塞機(jī)理及堵塞深度的分析還沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識，同時也缺乏深入的研究?，F(xiàn)場后續(xù)轉(zhuǎn)水驅(qū)井多輪次出砂、防砂后還會有聚合物吐出儲層，這說明聚合物對于儲層的堵塞是深部堵塞，處于儲層深部的儲層巖石表面吸附一定量的聚合物，一方面堵塞了孔喉孔道，另一方面在壓力差的作用下在泥砂的攜帶下回吐。聚合物的深部堵塞是造成注聚后續(xù)水驅(qū)井高壓欠注的重要原因。對于深部堵塞可以采用兩種方式開展深部解堵工藝：

一是以伴注的形式開展深部解堵，其優(yōu)點(diǎn)是處理半徑大，同時不需要額外的作業(yè)費(fèi)用，但對于處理半徑的選擇及注入速度的選擇均需要以數(shù)模及物模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

二是以泵注的方式大劑量的處理儲層，但由于作業(yè)性質(zhì)的限制，注入半徑一般難以達(dá)到工程設(shè)計(jì)需要。在開展拌注物模及數(shù)模實(shí)驗(yàn)之前，可根據(jù)現(xiàn)場泵注的情況，盡可能的深部處理儲層，現(xiàn)場試驗(yàn)解聚劑的效果。

現(xiàn)場使用解聚劑濃度的確定。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，在解聚劑濃度0.5-1.0%之間即可對聚合物有較好的解除效果，但是考慮到儲層條件下聚合物存在于孔吼孔道之間，所能容積的解堵劑溶液有限，因此適當(dāng)提高解堵劑的使用濃度有利于聚合物的解除，同時從作業(yè)成本考慮，現(xiàn)場試驗(yàn)使用濃度確定為1.0%。

3 應(yīng)用效果

以GO7-22X2206井為例，該井堵塞后應(yīng)用低腐蝕聚合物解堵體系解堵，設(shè)計(jì)解堵半徑為3m，解堵后生產(chǎn)日液148m3，效果良好，該井解堵后生產(chǎn)效果顯著。

4 結(jié)論

室內(nèi)研制了一種環(huán)保型解聚劑，在室內(nèi)評價了解聚劑的性能、安全性等，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明：該解聚劑相比于傳統(tǒng)的強(qiáng)氧化劑型解聚劑，在儲運(yùn)及施工過程中可保證100%的安全性，其對人體無害，對設(shè)備、管柱無腐蝕性，是一種綠色環(huán)保的解堵工藝措施。

由于環(huán)保型解聚劑反應(yīng)速度可控，相比傳統(tǒng)氧化劑速度慢，其反應(yīng)作用的距離遠(yuǎn)，以反應(yīng)速度計(jì)算其反應(yīng)處理半徑，其有效處理半徑是傳統(tǒng)強(qiáng)氧化劑型解聚劑的十倍以上。同時，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，其對聚合物的降解率高，對于新鮮母液、聚合物團(tuán)聚物、老化聚合物、鉻交聯(lián)聚合物均具有良好的降解性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊艷霞，胡三清，周文軍，等.聚合物驅(qū)的解堵與解吸室內(nèi)研究[J].湖北化工，2003.20（01）：19-20.

[2] 田乃林.注聚合物井井底堵塞物解除方法的室內(nèi)研究[J].鉆采工藝，2002，20（06）：86-88+96.

勝利油田分公司 孤東采油廠工藝研究所，山東 東營