K30 井堵塞原因分析及解堵措施

邢希金，劉書杰，黃 晶

(中海油研究總院 鉆采研究院，北京 100028)

注水井由于注入水攜帶不溶性固懸物對注入層污染不可避免，長期注入的情況下，固懸物的累積會導(dǎo)致注水壓力上升，注水層吸水能力下降，出現(xiàn)欠注現(xiàn)象。文獻［1－4］報道了渤海SZ36－1 油田注水井普遍存在堵塞問題，本文僅以K30 井欠注為例，分析了堵塞物組分和成因，針對堵塞物類型設(shè)計了解堵液和解堵工藝，解堵設(shè)計現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，恢復(fù)了K30 井注水能力。

1 K30 井配注情況

K30 井為SZ36－1 油田的一口注水井，于2012 年投注，采用分層注水管柱，注水層位為Iu+Id 油組。初期注入壓力6 MPa，注水量463 m3/d。此后該井注入壓力逐漸升高。2012 年7 月開始，由于注入壓力高，達不到配注量。2013 年1 月對該注水井進行了常規(guī)酸化作業(yè)，酸化前注入壓力10 MPa，注入量295 m3/d，配注為495 m3/d，作業(yè)后壓力降至4 MPa，達到配注量。2013 年3 月該井壓力上升至10 MPa，至2013 年6 月已經(jīng)達不到配注量。2013 年7 月對該井進行了分層調(diào)配，第一層能達到配注量，其余層位均遠遠達不到配注量，其中第四層不吸水。截止2013 年10 月注入壓力一直維持在10 MPa，注入量156 m3/d，達不到配注量578 m3/d。

K30 井因注入壓力高，無法滿足配注量。該井注入流體為處理后生產(chǎn)污水，無注聚。注水水質(zhì)指標如表1 所示，處理后的生產(chǎn)污水中含油及固懸物含量雖基本滿足指標要求，但呈逐漸增大趨勢，硫酸鹽還原菌(SRB)長期超標，由此推斷井下存在污染。

表1 K30 井注水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

2 K30 井堵塞原因分析

2.1 洗井返排物組份分析

為查找K30 井堵塞原因，對洗井返出物進行室內(nèi)分析化驗。如圖1 所示，洗井返排物為黑色團狀黏稠固體，具有很強的延展拉伸性。通過外觀形態(tài)推測樣品主要成分為交聯(lián)后的聚合物和油污的混合物，在用石油醚洗油時發(fā)現(xiàn)，多次清洗始終有油污，后改用蒸餾洗油方法，經(jīng)過36 h 的洗油處理，表面的油污基本去除干凈，但是掰開后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部仍然有大量油污，表明聚合物和油污膠結(jié)成團，形成橡皮狀固體。

將原始返排物用10%的鹽酸溶液進行酸溶實驗，實驗中發(fā)現(xiàn)，加入酸后，樣品表面有少量氣泡冒出，膠團狀物質(zhì)基本不溶解，圖2 給出了堵塞物酸溶后的溶解情況。通過以上分析，洗井返排物除交聯(lián)聚合物和油污外，還含有少量鹽等無機垢。其中聚合物和油污極其不易分離，鹽酸不能溶解聚合物和油污形成的團狀物質(zhì)。

2.2 堵塞物成因分析

由注水工藝可知，洗井返出物中的聚合物主要來自注入水中，形成膠結(jié)黏稠物主要兩個因素:一是油井產(chǎn)出液中含有不同濃度的低分子聚合物，經(jīng)原油流程和污水流程處理后，最終進入注水緩沖罐中的污水中，仍不可避免存在少量的降解后低分子聚合物，這些低分子量的聚合物在注入過程中，與腐蝕、SRB 等造成的Fe 離子或地層水中的Al 離子等金屬離子形成交聯(lián)反應(yīng)，生成強度較大的凝膠狀物質(zhì)，與污水中的污油等組分混合膠結(jié)，在井筒、或篩管附近、或近井地帶沉積形成黏稠狀有機沉積物;二是污水本身含有這些膠結(jié)黏稠物，但顆粒小、流動性好，肉眼看不到，不影響注入，但長時間會在井筒、或篩管附近、或近井地帶與污油、懸浮固體顆粒等混合沉積，逐漸形成大塊的黏稠膠結(jié)物。污水中含有的小絮團物質(zhì)的形成，可能與加入的清水劑等水處理藥劑(一般是陽離子聚合物)與污水中低分子量的陰離子聚合物反應(yīng)，所形成的絮狀物在經(jīng)斜板、氣浮、核桃殼濾器并未完全除去，而被打碎成小顆粒進入注水緩沖罐中。

K30 井洗井返出物性狀與2012 年污水處理流程中所取的含聚油泥樣品具相似性，如圖3 所示。2012 年返出的堵塞物在水中不分散、不溶解。

堵塞物經(jīng)洗油及冷凍干燥后，進行紅外光譜分析，其圖譜如圖4 所示，含聚油泥的紅外光譜峰的特征峰與疏水締合物AP－P4 的特征峰歸屬基本相一致，在602 cm－1時，有C－X 鍵生成，表明發(fā)生了分子間締合，由此可知，含聚油泥中有機聚合物主要是聚丙烯酰胺類物質(zhì)。

綜上所述，注入污水中含有大量聚合物，吸附在近井地帶或防砂管附近產(chǎn)生堵塞，是K30 井注水壓力高、注入困難的主要因素。注入水的水質(zhì)雖然基本滿足指標要求，但污水含油和固懸物含量逐漸升高，同時波動性較大，含油及懸浮物造成固相堵塞，這是造成注水困難的次要因素。

3 解堵方案設(shè)計

3.1 酸化解堵液設(shè)計

含聚污油是導(dǎo)致K30 井欠注的主要原因，針對聚合物堵塞僅采用常規(guī)酸化解堵，其解堵效果有限。為增強解堵液對聚合物膠體破壞力度，需要在解堵液中引入破膠劑，因此在解堵液設(shè)計時前置液與處理液中加入破膠劑。表2 給出了解堵工作的配方，前置液最先與儲層接觸，應(yīng)加大用量，因此在前置液中加入3%的破膠劑，將聚合物膠體破壞并分散;處理液中的破膠劑用量推薦1.5%，處理液進入儲層后將已經(jīng)分散的聚合物長鏈進一步打斷，形成更小分子，有利于返排。后置液采用10%HCl，頂替液采用清水。

表2 K30 井解堵工作液體系

3.2 解堵效果室內(nèi)評價

1)溶蝕實驗

為考察解堵液的溶蝕效果，按表2 配方配制解堵工作液，在60 ℃恒溫條件下反應(yīng)4 h，對K30 井所在油田的鉆屑(1 800 ～2 000 m 斜深層位)計算解堵液體系對巖屑的溶蝕率。表3 給出鉆屑溶蝕實驗結(jié)果，由實驗結(jié)果可知，15%HCl 鉆屑溶蝕率為11.73%，而18%HCl 的鉆屑溶蝕率為16.11%。

表3 鉆屑溶蝕率實驗結(jié)果

2)破膠實驗

為考察所選破膠劑的破膠效果，室內(nèi)采用15%HCl+3%破膠劑進行破膠實驗，實驗所用聚合物為K30 井所在油田所使用的聚合物。表4 給出破膠前后聚合物黏度變化情況，從實驗結(jié)果看，破膠后聚合物的黏度大幅下降，破膠效果明顯。

表4 破膠前后聚合物粘度變化

3.3 解堵工藝設(shè)計

受平臺空間限制及考慮不影響同平臺其他井的正常生產(chǎn)，采用拖輪酸化方式，不動管柱酸化，油管正擠。在解堵層位選擇上采取全井破膠劑浸泡，根據(jù)吸水剖面進行分層解堵，解堵半徑設(shè)計為1.3 ～2.4 m。解堵厚度:第一防砂段:13.3 m;第二防砂段:15 m;第三防砂段:11 m;第四防砂段:6.1 m;第五防砂段:18.3 m。最大施工泵壓12 MPa，施工排量0.2 ～1.0 m3/min，根據(jù)現(xiàn)場施工壓力進行調(diào)整。表5給出了K30 井解堵工作液的設(shè)計用量，頂替液為清水，注入總解堵液量:第一防砂段50 m3;第二防砂段60 m3;第三防砂段60 m3;第四防砂段70 m3;第五防砂段80 m3。

表5 K30 井解堵工作液設(shè)計用量

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

針對含聚污油的酸液與破膠液復(fù)合解堵設(shè)計于2013 年10 月在K30 井現(xiàn)場實施，圖5 給出了酸化解堵前后的注水曲線。從酸化解堵前后注水曲線看出，酸化解堵后注入壓力由10 MPa 下降至6 MPa，注水量由85 m3/d 上升到595 m3/d，達到配注要求，增注效果明顯。該井的成功解堵也表明在處理注水井含聚污染方面使用酸化與破膠復(fù)配的方法值得同類問題井借鑒。

5 結(jié)論與認識

通過堵塞物質(zhì)的組分與成因分析，確定導(dǎo)致K30 井欠注原因是注入水含有聚合物和污油，含聚污油造成了注入層堵塞，注水壓力升高。針對含聚污油設(shè)計的酸化與破膠復(fù)配的解堵液工藝現(xiàn)場應(yīng)用表明，解堵后注入壓力下降了4 MPa，注水量由85 m3/d 上升到595 m3/d，增注效果明顯。該井的成功解堵也表明在處理注水井含聚污染方面使用酸化與破膠復(fù)配的方法值得同類問題井借鑒。

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