海上稠油油田聚合物驅(qū)受效井復(fù)合解堵劑的優(yōu)選與應(yīng)用

張洪菁，顧津龍，崔波，丁文剛，吳廣(.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300459)

0 引言

渤海油田W區(qū)塊為稠油區(qū)塊，目前部分聚合物驅(qū)受效井采出液含聚合物濃度超過(guò)250 mg/L，聚合物在近井地帶及井筒富集，并與原油重質(zhì)組分、無(wú)機(jī)垢纏繞包裹形成復(fù)合堵塞，影響油井產(chǎn)能釋放。堵塞物分析表明，聚合物復(fù)合垢樣中主要有聚合物、重質(zhì)原油、無(wú)機(jī)垢等，其中無(wú)機(jī)垢主要為碳酸鈣、碳酸鎂，其次含少量鐵垢。針對(duì)油水井的聚合物堵塞問(wèn)題行業(yè)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，明確了聚合物驅(qū)受效井的堵塞機(jī)理和解堵措施，針對(duì)以聚合物、重質(zhì)原油和無(wú)機(jī)垢為主的聚合物驅(qū)受效井以“單步法”的解堵工藝為主要發(fā)展趨勢(shì)[1-3]。由于堵塞物成分的復(fù)雜性，解堵劑需滿足“單步法”的解堵工藝要求，對(duì)聚合物、重質(zhì)原油和無(wú)機(jī)垢均具有良好的溶解性，對(duì)設(shè)備和管柱腐蝕速率小，與地層水配伍，不傷害儲(chǔ)層等特點(diǎn)。本文針對(duì)渤海油田W區(qū)塊聚合物堵塞情況，采用解聚+有機(jī)+螯合的“單步法”解堵技術(shù)開(kāi)展解堵劑的研究，同時(shí)解決因三種堵塞物形成的復(fù)合污染，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

化學(xué)藥品CaCO3，分析純；甲苯，分析純，膨潤(rùn)土，分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所；HPAM，工業(yè)級(jí)，北京東潤(rùn)科石油技術(shù)股份有限公司；解聚劑PA-PB，緩蝕劑PA-CI，重垢解堵劑PA-OS，螯合解堵劑PA-NC，伊利石，綠泥石，蒙脫石，高嶺石，醛胺酮類(lèi)緩蝕劑KYH-01、KYH-02，咪唑啉類(lèi)緩蝕劑MH-16，炔醇類(lèi)緩蝕劑CH-05，工業(yè)級(jí)，天津開(kāi)發(fā)區(qū)跨越工貿(mào)有限公司；堵塞物垢樣為W區(qū)塊2口井現(xiàn)場(chǎng)井筒堵塞物，實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)水，N80掛片，尺寸50.00 mm×10.00 mm×3.00 mm。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

腐蝕性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)參照中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405—1996《酸化用緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)》；聚合物降粘測(cè)試實(shí)驗(yàn)采用粘度計(jì)測(cè)試表觀黏度，在常溫常壓和剪切速率7.34 s-1下測(cè)定聚合物的表觀粘度。垢降解率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)采用差量法，計(jì)算垢樣溶蝕率。

2 復(fù)合解堵劑的優(yōu)選與性能評(píng)價(jià)

2.1 復(fù)合解堵劑的優(yōu)選

在60 ℃條件下，分別向5個(gè)100 mL的0.2%質(zhì)量濃度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，4%，6%，8%，10%的降解劑PA-PB，反應(yīng)24 h，期間記錄各溶液粘度變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PA-PB用量為6%時(shí)降粘率趨近于100%，這說(shuō)明PA-PB對(duì)HPAM具有良好的降解效果。

實(shí)驗(yàn)收集了 PA-CI、KYH-01、KYH-02、MH-16、CH-05 等 5 種常用的緩蝕劑，其中PA-CI為實(shí)驗(yàn)室自制的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)緩蝕劑，其余4種為市售產(chǎn)品。常壓、60 ℃下，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的PA-PB溶液中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的緩蝕劑，N80掛片在6%PAPB+1%PA-CI中懸掛 4 h，腐蝕速率為 1.24 g/(m2·h)，達(dá)到了SY/T 5450—1996》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可有效抑制設(shè)備和管柱的腐蝕，表明PA-CI緩蝕劑滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。

常壓、45 ℃下，將10#瀝青掛片置于15 mL各有機(jī)溶劑中，反應(yīng)10 min后取出晾干并稱(chēng)重，計(jì)算得到溶瀝青速率。常壓、45 ℃下，將58#蠟球置于15 mL各有機(jī)溶劑中，待完全溶解計(jì)算得到溶蠟速率。采用閉口閃點(diǎn)測(cè)試方法，測(cè)試各有機(jī)溶劑閃點(diǎn)。在所考察的溶劑中，PA-OS具有較高的溶蠟和溶瀝青速率，分別為0.024 9 g/min和0.751 5 g/min，閃點(diǎn)為66 ℃，解堵效能和安全性能均能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

稱(chēng)取2 g(精確至0.000 1)碳酸鈣置于100 mL反應(yīng)瓶中，向其中加入40 mL實(shí)驗(yàn)室自制螯合解堵劑PA-NC溶液后將反應(yīng)瓶置于60 ℃水浴中反應(yīng)24 h，20%的PA-NC反應(yīng)速率和溶蝕率最佳。以上述實(shí)驗(yàn)方法，采用20%PA-NC對(duì)膨潤(rùn)土、伊利石、綠泥石、蒙脫石、高嶺石進(jìn)行溶蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，PA-NC對(duì)粘土礦物也具有一定的溶蝕能力。

在60 ℃下，將PA-PB、PA-CI、PA-NC與現(xiàn)場(chǎng)油井產(chǎn)出水進(jìn)行了配伍性評(píng)價(jià)，配制的溶液靜置24 h后呈透明狀，溶液不分層，無(wú)沉淀，說(shuō)明配伍性良好。最終復(fù)合解堵劑配方確定為：6%PA-PB+1%PA-CI+5%PA-OS+20%PA-NC。

2.2 復(fù)合解堵劑性能評(píng)價(jià)

2.2.1 堵塞物成分分析

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)2口井的井筒堵塞物進(jìn)行室內(nèi)分析，首先將垢樣放入索式抽提器，用甲苯對(duì)原油進(jìn)行萃取，晾干后稱(chēng)重計(jì)算獲得垢樣含油量。將剩余部分煅燒，質(zhì)量差為聚合物的含量，將煅燒后的粉碎水洗，過(guò)濾后烘干稱(chēng)量，得到水溶性無(wú)機(jī)鹽含量，殘余部分為無(wú)機(jī)垢。聚合物垢樣分析成分如表1所示，堵塞物主要為聚合物，其次為原油、無(wú)機(jī)垢。

表1 堵塞物成分分析

對(duì)A1和A2井無(wú)機(jī)垢樣進(jìn)行XRD定性分析，分析結(jié)果顯示無(wú)機(jī)垢主要為CaCO3和MgCO3晶體。對(duì)A1和A2井無(wú)機(jī)垢樣進(jìn)行XRF無(wú)標(biāo)樣半定量分析，以百分比含量計(jì)，如表2所示，分析結(jié)果顯示無(wú)機(jī)垢樣中主要為鈣，其次為碳、鐵、鎂等。

表2 XRF分析結(jié)果

2.2.2 堵塞物樣品溶解

樣品為具有粘彈性的黑色膠狀物質(zhì)，配制6%PA-PB+1%PACI+5%PA-OS+20%PA-NC 水溶液，在 20、30、40、50、60、70 ℃，常壓條件下將堵塞物放入50 mL解堵液中，反應(yīng)24 h后實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合解堵劑在60 ℃時(shí)降解率超過(guò)90%，優(yōu)選的復(fù)合解堵劑具有很好的解堵性能，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

圖1 聚合物垢樣降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 復(fù)合解堵劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)選擇了W1、W2井進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。W1井為東營(yíng)組聚合物驅(qū)受效井，產(chǎn)出液中含有聚合物，加注解堵劑70 m3，關(guān)井反應(yīng)24 h后啟泵生產(chǎn)。產(chǎn)油由10.5 m3/d增加至25.5 m3/d，產(chǎn)液由52.7 m3/d上升至115.8 m3/d，流壓由2.87 MPa上升至10.15 MPa，含水率穩(wěn)定在80%左右，解堵效果明顯，目前累增油5 000余m3。

W2井為東營(yíng)組聚合物驅(qū)受效井，檢泵時(shí)發(fā)現(xiàn)泵吸入口堵塞有大量聚合物復(fù)合垢樣，加注解堵劑50 m3，關(guān)井反應(yīng)24 h后啟泵生產(chǎn)，產(chǎn)液由45.7 m3/d增加至93.4 m3/d，產(chǎn)油由3.9 m3/d上升至11.5 m3/d，流壓由2.19 MPa上升至3.62 MPa，解堵效果明顯，含水率穩(wěn)定在88%左右，目前累增油3 000余m3。

表3 解堵劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

4 結(jié)語(yǔ)

組成為5%解聚劑PA-PB+1%緩蝕劑PA-CI+5%重垢解堵劑PA-OS+20%螯合解堵劑PA-NC的解堵劑可有效溶解碳酸鈣和粘土礦物，在60 ℃，24 h時(shí)對(duì)碳酸鈣溶垢率為94.5%，對(duì)粘土礦物溶蝕率為20.1%～53.5%；對(duì)蠟和瀝青質(zhì)的溶解速率分別為0.024 9 g/min和0.751 5 g/min；對(duì)N80鋼片的腐蝕速率為 1.24 g/(m2·h)。

復(fù)合解堵劑可有效降解以聚合物、無(wú)機(jī)垢和重質(zhì)原油組成的復(fù)合堵塞物，在50～70 ℃下，對(duì)復(fù)合垢樣的降解率為94.0%～96.3%?，F(xiàn)場(chǎng)采用單步法直接加注方式解堵后，受效井流壓增加1.43～7.28 MPa，產(chǎn)油量增幅1.47～1.94倍，增產(chǎn)效果顯著。