常規注水井解堵增注提高石油采收率

丁偉陽++王峰

摘 要：注水開采油田，由于注水井水質變差，油層堵塞問題突出，嚴重影響了油田開發效果。因此，必須采用合理的保護油氣層措施，防止地層損害。對已經堵塞的注水并必須分析堵塞原因，采用相應的解堵增注技術措施。

關鍵詞：低滲透； 注水井；解堵增注；注水

一、注水井解堵的意義

在注水過程中引起吸水能力下降的原因可能是固體息粒、機械雜質或化學沉淀、結垢等造成的堵塞。也有可能是油污、細菌或毛細管現象造成的堵塞。由于堵塞性質不同在采用解堵措施時，應針對具體情況選擇合適的解堵技術。目前，巳開發的解堵技術有兩大類，一類是物理解堵法，一類是化學解堵法，每種方法都有自己的特點和適用范圍，必須正確使用。否則不僅注水能力無法恢復，還可能產生更嚴重的堵塞現象。

通過注水井向油層注水，是保持油層壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要的開發措施。但是不合格的注入水水質能使注水井吸水能力下降，注水壓力下降，注水壓力上升，油田生產注采失衡，油層虧空加劇，導致原油產量下降。水中腐性氣體及微生物對設備、管線的腐蝕不僅增加采油成本，影響正常生產，而且腐蝕產物會進一步加劇油層堵塞。

二、注水過程中油層傷害的因素

注水引起油層傷害的主要原因是注入水與儲層性質不配伍或配伍性不好、水質處理及注水工藝不當。

（一）注入水與地層水不配伍

1.注入水與底層直接生成CaCO3、CaSO4沉淀，或BaSO4、SrSO4沉淀或兼而有之。

2.注入水中溶解氧對金屬腐蝕，使不溶解的鐵化物發生沉淀。

3.水中的硫化氫（H2S）引起沉淀。

4.水中CO2引起Ca2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+生成相應的碳酸鹽

沉淀。

（二）注入水與儲層巖石不配伍對地層的傷害

主要表現在以下三個方面：

1.礦化物敏感引起儲層中水敏物質的膨脹、分散與運移。

2.PH值變化引起的微粒脫落、分散與運移。

3.注水與巖石潤濕反轉。

（三）注水與巖石潤濕反轉

1.流速的影響：低注入速度有利于細菌的生長和垢的形成；高注入速度將加劇腐蝕反應；高滲流速度加劇微粒的脫落、

運移。

2.溫度變化的影響：在注水過程中，隨著底層溫度逐漸下降，流體粘度上升、流體阻力增加，巖石水潤濕性上升，吸水能力下降；溫度變化導致沉淀生成，溫度上升有利于吸熱沉淀生成，溫度下降有利于放熱沉淀生成；溫度變化導致儲層孔喉變溫；應力敏感，且降低溫度將導致蠟的析出。

3.壓力變化的影響：壓力變化會導致應力敏感（特別是雙重介質油藏）和儲層結構損害及沉淀的析出。

（四）不溶物造成地層堵塞

1.注入水中外來的機械雜質即懸浮物堵塞底層。

2.注水系統中的腐蝕產物如溶解氧對金屬的腐蝕產物H2S對金屬的腐蝕產物，對金屬的腐蝕產物，細菌對金屬的腐蝕產物。各種環境下生長的細菌表現為細菌繁殖堵塞流通道、流體粘度上升并派生無機物沉淀。

3.注入水中的油及其乳化物表現為液鎖、乳滴吸附喉道表面，堵塞或減小喉道。

三、注水井油層特定堵塞機理

油層傷害主要表現為注水井油層堵塞或吸水能力下降，在眾多的堵塞因素中，以下被忽視的特定因素應高度重視。

（一）鐵的沉淀

在油田注水過程中往往發現注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經過地面管線到達井底過程中，含鐵量逐漸增加。含鐵量上升表明注入水對管壁產生了腐蝕，腐蝕產物主要是氫氧化鐵和硫化亞鐵。

氫氧化鐵沉淀的生產機理：電化學腐蝕原理，鐵的二價離子Fe2+進入水中，生成Fe（OH）2，注入水中的氧進一步將Fe（OH）2氧化生成Fe（OH）3。此外，當注入水中含有鐵菌時，鐵菌的代謝作用也會產生Fe（OH）3。

硫化亞鐵沉淀的生產機理：當注入水中含有硫酸鹽還原菌時，SO42+被這種細菌還原成H2S↑，而硫化氫與二價鐵Fe2+生成硫化亞鐵沉淀。當注入水含有硫化氫H2S時，其腐蝕變得更加嚴重。一些注水井內排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋氣味就是含有H2S和FeS的緣故。

（二）碳酸鹽沉淀

當注入水溶解有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等不穩定鹽時，注入地層后，由于溫度變化而析出生成沉淀。水中游離的二氧化碳、碳酸氫根及碳酸根在一定的條件下，保持著一定的平衡關系：

CO2+H2O+CO32-→2HCO3-

當水注入油層后，由于溫度升高，將使碳酸氫鹽發生分解，平衡左移，溶液中CO32-的濃度增大。當水中含有大量的鈣離子Ca2+時，在一定條件下CaCO3從水中析出。此外，在水中硫酸鹽還原菌的作用下，有以下反應也會生成白色的CaCO3沉淀。

（三）細菌堵塞

注入水中含有的細菌（如硫酸鹽還原菌、鐵菌等）在注水系統和地層中繁殖出菌體本身造成堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵及沉淀物堵塞油層。由于注入水與所含細菌一起進入油層，而在一定范圍內生長繁殖，其活潑發育半徑約為36m。因此，菌體和代謝產物對油層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，還會在近井地帶。

（四）粘土膨脹

許多砂巖油層均存在著粘土夾層，而巖石膠結物亦含有一定數量的粘土。由于不同油層巖石粘土含量與組成不同，以及注入水性質不同，因此粘土的膨脹程度及對注水井能力的影響程度也有所不同。通常淡水比鹽水更容易使粘土膨脹，地層水含鹽高，因而一般注地層表水引起的粘土膨脹要小，粘土中小顆粒含量愈多，膨脹性愈大。

四、結論

綜上所述，注水過程引起的油層傷害完全取決于油層自身巖性及所含流體特性與注入水水質兩個方面。前者是客觀存在的，是引起油層傷害的哦潛在因素；后者是誘發油層傷害的外部

條件。

因此，努力改善注入水的水質可以有效的油層傷害，注入水的水質是決定注入水的成敗關鍵。為了確定符合油層特性的注水水指標，必須高度重視巖性分析和地層水分析資料及油層傷害評價，這是油田注水開發的基礎。