注水管線及注水井結(jié)垢機(jī)理研究與防治

栗偉(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江 大慶163853)

1 油田開發(fā)概況

某砂巖油田投入開發(fā)至今，共投產(chǎn)注水井117口，其中，正常注水井69口，不吸水及欠注井48口，占比高達(dá)41.0%。注水井總?cè)张渥?867m3，日注水1230m3。注水管柱內(nèi)外壁結(jié)垢嚴(yán)重，初步判斷黃色膜垢是導(dǎo)致注水井吸水變差的主因。為此，研究注入水水質(zhì)成分，分析結(jié)垢成因十分必要。

2 注入水水質(zhì)成分與結(jié)垢機(jī)理

選擇垢粉末作為研究對象進(jìn)行室內(nèi)化驗(yàn)。在燒杯中加入鹽酸，很快放出白色小氣泡，反應(yīng)后溶液為無色，可確定為碳酸鹽垢。為從水質(zhì)角度對結(jié)垢因素進(jìn)行判定，進(jìn)行某砂巖油田水質(zhì)全分析。

2.1 注入水全分析

對該油田區(qū)塊的注水水質(zhì)進(jìn)行全分析，得出結(jié)構(gòu)離子的含量數(shù)據(jù)，為防垢藥劑的研發(fā)做好前期準(zhǔn)備工作。

從表1 中可以看出注水中鈣離子和鎂離子等金屬離子含量高，預(yù)計(jì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的結(jié)垢，后續(xù)工作應(yīng)做好防垢劑的研制比對篩選。

通過對地層水全分析后，統(tǒng)計(jì)地層水發(fā)育區(qū)12口注水井，吸水差井10口，比例33.3%，分析注入水與地層水發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致儲層不動程度堵塞。

2.2 地層水與注入水配伍性全分析

取該油田油層注入水和地層水，過濾后按照不同比例進(jìn)行混合，在模擬地層壓力和溫度條件下，對不同配和比情況下進(jìn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)垢量。

由圖1可見，不同配比的地層水和注入水存在不同程度的不配伍現(xiàn)象，二者混合會產(chǎn)生沉淀，堵塞地層空隙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)注入水占混合水量的比例達(dá)到40%產(chǎn)生的結(jié)垢最嚴(yán)重。

表1 某油田區(qū)塊注水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)表

圖1 注入水與地層水配伍性

3 防垢措施與效果

注水管線及注水管柱結(jié)垢導(dǎo)致低滲透儲層巖石孔道細(xì)小，滲透率低，儲層污染后則滲透率更低，堵塞物致密，為避免儲層堵塞，對以后的注入水需要降低Ga2+、Mg2+含量。對已經(jīng)發(fā)生堵塞儲層，可采取酸化除垢措施：一是開展提壓增注現(xiàn)場試驗(yàn)研究。二是實(shí)施注水井大規(guī)模壓裂試驗(yàn)。三是開展緩蝕酸化技術(shù)研究，優(yōu)選酸化配方，確定合理注入?yún)?shù)。四是推廣高壓水力解堵措施，評價該技術(shù)適用條件及經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 注入水鈣鎂離子含量界限及防治措施

防治結(jié)垢，避免注水管線、注水井結(jié)垢及地層污染的前提是使注入水中Ga2+、Mg2+含量下降到地層水同等標(biāo)準(zhǔn)，即Ga2+含量降低96.9mg/L，Mg2+含量降低44.6mg/L。

由于純堿Na2CO3既能提供CO32-，引入的Na+又不會導(dǎo)致新問題，且市場價格不高，具有工業(yè)應(yīng)用價值。開展工業(yè)試驗(yàn)3年后作業(yè)的26 口注水井中再次作業(yè)16 口井，發(fā)現(xiàn)注水井管柱結(jié)垢的僅4口井，其中，結(jié)垢嚴(yán)重井1口，結(jié)垢比例大大降低。

3.2 結(jié)垢井及儲層污染井治理措施

該砂巖油田注水開發(fā)幾年后，儲層結(jié)垢普遍存在，但是欠注原因與儲層物性差交織，難以區(qū)分結(jié)垢與物性差導(dǎo)致的吸水差。

一是動靜結(jié)合，分析欠注井原因。

（1）根據(jù)正常注水井各層吸水狀況與測井曲線建立圖版，量化單層吸水能力與物性參數(shù)界限；

（2）對欠注井單層測井曲線信息進(jìn)行分析，結(jié)合連通狀況，綜合分析單層吸水能力；

（3）欠注原因分為物性差、動靜不符、兼顧井三類。按照欠注井原因?qū)η纷⒕M(jìn)行分類，制定有針對性的治理思路。儲層物性差井以建立有效驅(qū)替為目的，實(shí)施大規(guī)模壓裂和提壓注水；動靜不符井以解除近井污染為目的，實(shí)施常規(guī)措施和非常規(guī)措施試驗(yàn)。

二是評價常規(guī)增注措施適應(yīng)性，分類制定欠注井治理措施。

為了進(jìn)一步明確酸化和壓裂措施界限，分析了全廠注水井各種措施效果，從注水壓力、吸水指數(shù)、措施有效期等方面評價各種措施適應(yīng)性。儲層物性相對較好的井酸化效果好，儲層物性差的井酸化效果差；儲層物性差、但有效厚度大、與周圍油井連通狀況好的井壓裂效果好；儲層物性差、有效厚度小、與周圍油井連通狀況差的井壓裂效果差，下步開展提壓注水。根據(jù)以往措施效果評價，制定了不同類型油田措施標(biāo)準(zhǔn)。

三是通過制定措施的實(shí)施，進(jìn)一步完了措施適應(yīng)性。

對不吸水及欠注井進(jìn)行治理，先后采取不同措施實(shí)施降壓增注26口井（壓裂2口井，酸化6口井，氣動力解堵1口井，水力深穿透2口，酸洗15口井）。從措施效果看，吸水能力均得到不同程度提高，但有效期較短。各項(xiàng)措施對比，酸化和酸洗有效解除了近井地帶污染，取得了較好的增注效果。

4 結(jié)語

本文以某砂巖油田為例，經(jīng)過水質(zhì)分析對比，確定注入水鈣鎂離子含量高是注水管線及注水井結(jié)垢的主要原因，提出以下分析及措施：

（1）注入水鈣鎂離子含量高，注入水與地層水之間配伍性差，容易產(chǎn)生結(jié)垢沉淀物質(zhì)，導(dǎo)致注水管線及管柱結(jié)垢。

（2）注入水中加入純堿可有效降低鈣鎂離子含量，有效防治注水管線、管柱結(jié)垢及儲層堵塞。

（3）當(dāng)油田進(jìn)入中高含水期后，注入采出水也可避免結(jié)垢和儲層堵塞，開展循環(huán)利用。