解堵型注水井洗井液體系研發與評價

李曉亮，蘇延輝，江安

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

渤海油田目前多采用清污混注的注水方式，注入水與地層水不配伍時易生成碳酸鈣鎂垢[1]。含油污水長期注入，會造成井筒及地層有機垢沉積[2]。注入水中硫酸鹽還原菌等微生物的存在，形成腐蝕產物鐵銹等物質[3]，造成注入壓力高，達不到配注量，影響油田正常注水。

洗井是陸地油田注水井常規管理手段，是注水井保持地層吸水能力經濟而有效的辦法[4]。海上油田由于作業空間有限，無法利用洗井車等移動設備，同時需提高作業時效，降低作業成本。為了提高洗井效率，本文針對注水井堵塞物組分研發解堵型洗井液體系，并進行了體系性能評價。

1 解堵型洗井液體系研發

1.1 體系構建思路

注水井井筒結垢或堵塞物成分主要有碳酸（鈣鎂）鹽型垢、腐蝕產物鐵銹（Fe2O3和FeCO3等）以及油污和瀝青質等形成的復合垢。

針對這類物質的化學反應特性，優選和配置適宜的處理劑，其中對于無機垢，酸性處理劑效果較好。同時考慮到成本、腐蝕性及溶蝕性能等因素，配制兩種有機酸體系：WJCG-1為有機酸及螯合劑復配而成；WJCG-2為一元有機弱酸。對于油污及瀝青質，配制兩種活性有機清洗劑體系：YJQX-1由多種肪烴及芳烴為基液，復配滲透劑、潤濕劑、分散劑而成；YJQX-2選用柴油為基液，復配OP-10、滲透劑及助溶劑，可與生產污水、地層水配制乳液體系使用。

1.2 無機垢處理劑優選

稱取一定量（m1）粉末狀無機垢（碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鐵），置于100 mL（V）不同質量分數的處理劑水溶液中，60 ℃水浴中靜置1 h （t）后過濾，105 ℃烘箱干燥，稱重剩余固體質量（m2），計算失重質量（Δm），計算溶蝕能力=Δm/(V·t)，單位為g·L-1·h-1，從而表征不同處理劑的無機垢溶蝕能力，結果見表1、表2。

表1 不同質量分數WJCG-1溶液對無機垢的溶蝕能力

表2 不同質量分數WJCG-2溶液對無機垢的溶蝕能力

隨WJCG-1質量分數增加，溶蝕能力逐漸增強，對碳酸鈣和碳酸鎂的溶蝕能力優于氧化鐵，當質量分數大于4.0%時，溶解能力均趨于平緩。推薦使用WJCG-1的質量分數為1.0%～4.0%。

WJCG-2對于碳酸鹽垢具有良好的溶蝕性能，但與鐵銹的反應速率較慢，溶蝕能力較弱。考慮到腐蝕性及成本費用，推薦2.0%～6.0%為使用質量分數。

1.3 有機垢處理劑優選

稱取一定量（m1）有機垢（30#瀝青、58#石蠟），置于100 mL不同質量分數YJQX-1、YJQX-2溶液中，60 ℃恒溫水浴1h（t），觀察溶解情況，稱取剩余有機垢質量（m2），計算失重質量（Δm），溶蝕能力=Δm/(V·t)，單位為g·L-1·h-1，實驗結果見表3。

表3 有機垢處理劑溶蝕能力

YJQX-1體系，隨質量分數增加，對瀝青的溶解分散作用增強，推薦使用質量分數1%～2%；YJQX-2體系，由于溶蝕組分易在加熱時漂浮于上層，影響溶解分散有機垢的能力，不推薦使用。

1.4 緩蝕劑優選

為防止對井筒及井下設備的腐蝕，須優選適宜的緩蝕劑。

1.4.1 配伍性研究

選擇常用5種酸化緩蝕劑，按1.0%質量分數加入洗井液中，60 ℃水浴下放置4 h，實驗結果見表4。

優選出配伍性良好的HSJ-01作為洗井液體系緩蝕劑。

1.4.2 防腐性能試驗

參考石油天然氣行業標準《酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標》[5]，在實驗溫度60 ℃、實驗壓力為常壓下，對N80標準腐蝕鋼片進行防腐性能試驗，結果見表5。

表5 緩蝕劑HSJ-01腐蝕保護性能實驗

1#體系腐蝕性較強，HSJ-01加量4.0%時，仍高于行業標準中酸化緩蝕劑一級品5 g·m-2·h-1的要求。2#體系 HSJ-01加量 2.0%時，腐蝕速率降到0.31 g·m-2·h-1，遠低于行業標準要求。

綜上，確定解堵型洗井液配方為：4.0%WJCG-2+2.0%YJQX-1 +2.0%HSJ-01。

2 解堵型洗井液性能評價

2.1 洗井液與地層水配伍性

將洗井液原液分別用渤海油田兩種典型生產水配制質量分數為2.0%的溶液，70 ℃恒溫水浴靜置2 h，體系狀態均無變化（圖1），過濾無沉淀，表明洗井液與生產水配伍性好。

圖1 洗井液與地層水配伍性實驗

2.2 洗井液與水處理流程配伍性

參考石油天然氣行業標準《原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》[6]，選取渤海某典型油田現場水處理流程數據，將油水混合樣兩管各100 mL置于70 ℃水浴，分別加破乳劑（100 mg·L-1）、清水劑（43 mg·L-1）和絮凝劑（21mg·L-1），1號作為空白樣，2號加入洗井液體系，用力振蕩10下后靜置。實驗結果表明，加入洗井液體系后，脫水量、脫水速率及油水界面幾乎無變化，不會影響流程穩定性。

2.3 巖心滲透率恢復率實驗

采用洗井液體系作為污染液，實驗方法參考《鉆井液完井液損害油層室內評價方法》（SY/T 6540—2002）[7]，人造巖心烘干后用地層水飽和，70 ℃條件下，煤油正向驅替，驅替速率為1.5 mL·min-1，測定基礎油相滲透率；然后用洗井液對巖心反向驅替污染10 PV，保持溫度，靜置0.5 h；將污染后巖心再用煤油正向驅替，測定污染后油相滲透率；計算污染前后油相滲透率比值，即為滲透率恢復率。評價實驗結果見表6。

表6 洗井液巖心滲透率恢復率實驗結果

實驗結果表明，解堵型洗井液體系巖心滲透率恢復值均大于90%，體系對儲層傷害較低，儲層保護性能較好。

3 結 論

通過對無機垢處理劑、有機垢處理劑及緩蝕劑的優選，確定解堵型洗井液體系配方為：4.0%WJCG-2+2.0% YJQX-1 +2.0% HSJ-01。

該體系對無機垢和有機垢均具有良好的溶蝕能力，且腐蝕速率遠低于行業標準要求。體系與地層水配伍性良好，且不會對油田地面水處理流程造成不良影響。巖心滲透率恢復值大于90%，體系儲層保護性能較好。推薦用于海上油田注水井洗井作業，可有效提高洗井效率。