鄯善油田注水井堵塞特征及解堵技術研究

陳軍，虎海賓，郭軍，李海濤，劉波，史花轉

（中國石油吐哈油田分公司鄯善采油廠，新疆鄯善838202）

鄯善油田注水井堵塞特征及解堵技術研究

陳軍，虎海賓，郭軍，李海濤，劉波，史花轉

（中國石油吐哈油田分公司鄯善采油廠，新疆鄯善838202）

鄯善油田屬于低孔特低滲油田，注水井注水壓力逐年上升，注水井欠注已成為突出矛盾，嚴重影響油田注水開發效果。室內試驗和現場經驗認為儲層敏感性、注入水水質、地層結垢以及增注措施的影響是油田注水井傷害主要因素。通過開展巖心溶蝕試驗，認為多氫酸體系在該地區具有良好的適應性，并以此確定出用酸強度等關鍵參數，繪制了相應的應用圖版。

傷害機理；解堵；多氫酸；現場應用

鄯善油田自1991年注水以來，注水壓力不斷上升，油田注水井共206口，平均注水壓力達29.3 MPa。其中欠注井近40口，注不進停注井25口。注水井停、欠注后周圍油井產量遞減加快，油田注水開發效果變差。明確注水井欠注原因，并采取行之有效的降壓增注措施迫在眉睫。

1　注水井欠注原因分析

1.1地層敏感性礦物傷害

根據油田粘土礦物成分分析表明，油藏主力層三間房組以高嶺石和綠泥石為主，分別占36.38%和32.74%，伊蒙混層含量為12.15%。采用鄯10-131井巖心進行敏感性實驗結果表明，其儲層敏感性為中水敏、中速敏、弱酸敏。其中水敏、速敏是鄯善油田低滲油藏的主要傷害因素。目前鄯善油田各個區塊均采用高壓注水，注入量大容易導致發生速敏損害。由于注水周期長，注入量大，因此注水造成的粘土傷害的累加程度也將很大。

1.2水質不達標導致地層傷害

鄯善油田注入水是經過處理后的污水，從表1中2012年6月注入水沿程水質監測結果看，懸浮物含量嚴重超標，懸浮物粒徑中值及總鐵含量也不同程度超標。鄯善油田小孔喉比例高，小于1 μm孔喉占44.9%～72.4%，平均占58.2%，而大于3 μm的孔喉僅占14.3%，懸浮物在水中的大量存在會因吸附、堆砌、橋架作用堵塞孔道。

1.3注入水結垢造成堵塞

注入水中溶解的CO32-、HCO3-、SO42-在一定條件下保持平衡，注入水由井口注入地層，溫度逐漸升高，大量沉淀從水中析出堵塞地層。取3口井井筒垢樣，進行洗油烘干，然后將洗凈的垢樣進行X衍射分析，分析結果（見表2）。從井筒垢樣分析結果看，垢樣中無機物主要為方解石，另有兩個樣中含有少量石英。

表1　2012年6月鄯善油田沿程水質變化情況

表2　井筒垢樣礦物成分分析

1.4轉注、增注措施的影響

油田7個區塊注水井共206口，其中絕大多數井為轉注井，轉注前油井生產過程中在近井地帶會形成有機沉積，轉注后，儲層環境中的各個因素都發生變化，從而導致地層有機質傷害的加劇、潤濕性的改變、地層微粒的敏感性傷害等。同時在進行壓裂酸化等增注措施時如果施工質量不能得到嚴格監控，比如配液用水水質不達標、配液罐清洗不干凈、酸液或添加劑失效等，都會導致對地層產生致命傷害。

1.5儲層傷害程度分析

一般模型：S=（K/Kd-1）ln（rd/rw）

用表皮系數可以估算損害帶半徑和損害帶滲透率降低程度對損害的影響。

假設在損害帶內滲透率滿足指數關系：

圖1　損害帶半徑和損害帶滲透率降低程度關系曲線

由圖1可以看出，當注水過程中井壁處滲透率下降幅度在50%時儲層傷害半徑在2.4 m左右。

2　注水井解堵技術研究

前期鄯善油田主要采用了土酸、氟硼酸等酸液體系，起到一定的緩速效果，但是在抑制酸巖反應二次傷害等方面效果較差。為了選擇適應性更強的酸液配方，本研究針對以往使用過的酸液體系及新引進的多氫酸體系開展適應性和配方體系研究，優選出針對性工作液配方。

2.1酸液性能評價

2.1.1緩速性能多氫酸為一中強酸，主要由SA601和SA701兩部分組成。SA601是多元弱酸，H+在溶液中部分電離出來，SA701為氟化鹽，負責提供F-，兩種物質交替注入在粘土表面生產HF。由圖2可知，多氫酸能長時間的保持低濃度HF，減少二次沉淀的產生。

圖2　不同濃度多氫酸電位曲線

2.1.2沉淀控制能力

（1）實驗步驟：①用蒸餾水配制0.1 g/L的CaCl2、NaCl、KCl，0.4 g/L的AlCl3、MgCl2混合鹽溶液200 mL，分為3等分；②根據溶液中F離子摩爾數相同的原理，分別配制HCl含量為6%的土酸、氟硼酸、多氫酸（F摩爾數0.15 mol）溶液各50 mL；③將相同體積的酸液與鹽溶液（50 mL+50 mL）混合；④在一小時的時間內，分多次向混合溶液中加入含2.28 g/kg二氧化硅的硅酸鈉溶液，每次1 mL，觀察溶液的沉淀情況。

（2）實驗結果：由表3可以看出含氟酸液在地層中容易形成硅酸鹽沉淀物，但不同的酸液體系對硅酸鹽沉淀的產生具有不同程度的抑制作用，多氫酸效果較好，氟硼酸和土酸效果較差。

2.2酸液溶蝕試驗

2.2.1垢樣與酸液的溶蝕試驗選用鄯3-231井垢樣，采用鹽酸、土酸、氟硼酸和多氫酸進行溶蝕試驗，試驗結果（見表4）。從實驗結果看鹽酸、土酸、氟硼酸溶蝕率基本都在70%以上，多氫酸溶蝕率在50%左右。可見鹽酸可溶物含量較高，多氫酸因鹽酸濃度相對低而導致垢樣溶蝕率低。

表3　不同體積硅酸鈉溶液與酸液混合后沉淀情況

表4　垢樣溶蝕試驗結果

2.2.2巖粉與酸液的溶蝕試驗取一定量鄯10-131井巖粉分別放入50 mL不同濃度的鹽酸、土酸、氟硼酸和多氫酸溶液的燒杯中溶蝕2 h，在80℃記錄巖粉與不同濃度和類型酸液的溶蝕率大小以及酸不溶物含量的多少。根據酸濃度變化對溶蝕率的影響確定各種酸液的使用濃度。

2.3注酸強度研究

2.3.1前置液注入強度的確定據鄯善油田儲層特征，參考油田注水井歷年酸化施工數據，根據相應計算方法，可得到圖3。根據前面鹽酸可溶物含量在4%～8%，確定前置液注入強度為0.5 m3/m～1.5 m3/m，對于其它解堵半徑、溶蝕率下的用酸強度可進行插值求得。

2.3.2處理液注入強度確定同樣原理模擬出了針對不同解堵半徑和不同儲層厚度的處理液注入強度。圖4是針對不同解堵半徑和儲層厚度注酸強度，對于其它厚度儲層注酸強度可進行插值求得。

2.4水井增注礦場試驗

截止2013年1月共應用多氫酸解堵增注試驗10井次，有效10井次，有效率100%，注水量增加27 m3/d，視吸水指數增加2.76倍，單井累增注0.21萬m3，有效期平均為85 d，9井次繼續有效。

表5　鄯善油田酸液濃度選擇

圖3　鄯善油田注水井酸化前置液注入強度圖版

圖4　鄯善油田注水井酸化處理液注入強度

3　結論

（1）鄯善油田欠注的主要原因一是污水水質不達標，懸浮物固相顆粒產生橋堵，二是流體流動過程中產生粘土顆粒運移，三是注入水結垢影響。

（2）多氫酸緩速性能好，二次傷害小，在該地區具有較好的適應性。

（3）對于一些傷害較為嚴重的井，也可選擇多氫酸、氟硼酸體系與土酸復配，形成組合/復合酸液體系，一方面緩速酸增大酸液的有效作用距離，另一方面土酸將加強對近井地帶的溶蝕，提高滲流能力。

（4）鄯善油田注水井解堵處理半徑要達到2 m以上，才能達到好的解堵效果。

（5）酸化后根據油藏實際情況，合理配注，并嚴格控制注水速度及注水水質，初期配注量建議盡量低一點，且盡量保持穩定注水，以避免短期內由于大排量注水造成顆粒運移而導致新的堵塞。

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The characteristic of injection well plugging and research of broken down technology in Shanshan oilfield

CHEN Jun，HU Haibin，GUO Jun，LI Haitao，LIU Bo，SHI Huazhuan
（Oil Production Plant Shanshan of PetroChina Tuha Oilfield Company，Shanshan Xinjiang 838202，China）

Shanshan oilfield belongs to low porosity and low permeability oil fields.The water injection pressure rises year by year in injection wells.Owe injection water has become a prominent contradiction，which seriously affects the development of oilfield water injection. Laboratory test and field experience think that reservoir sensitivity，injection water quality，the influence of formation scaling and the measures augmented injection are the major factors of well damage in the oil field.Through the development of core dissolution test，we believe that the more hydrogen acid system has the good adaptability in the region.Through these，this paper identifies with the acid strength of key parameters and draws the corresponding application chart.

damage mechanism；broken down；more hydrogen acid；field application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.016

TE358

A

1673-5285（2015）04-0054-04

2014－12-23

陳軍，男（1986-），工程師，2007年畢業于成都理工大學石油工程專業，在吐哈油田鄯善采油廠采油工程室從事儲層改造研究工作，郵箱：cj1985624@sina.com.cn。