低成本復(fù)合解堵技術(shù)研究與試驗(yàn)

李志坪，周長(zhǎng)順，劉怡君，邰 龍，馬駟駒，呂勇勝，周 莉，張大磊，周亞亞

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750001）

隨著油田的逐年開發(fā)，井筒及地層由于原油中蠟質(zhì)瀝青質(zhì)等重質(zhì)成分吸附沉積、措施所用聚合物及其吸附滯留、無機(jī)沉積物堵塞，導(dǎo)致老井出現(xiàn)不同程度的堵塞產(chǎn)降。以土酸、緩速酸、復(fù)合酸為主的酸化解堵工藝適應(yīng)性逐步下降，已無法滿足油藏開發(fā)的需求。在低油價(jià)情況下，急需開展以短期解堵、長(zhǎng)期抑垢為目標(biāo)，針對(duì)產(chǎn)量微降井的低成本復(fù)合解堵技術(shù)研究及應(yīng)用，同時(shí)開展注入工藝和施工參數(shù)優(yōu)化，完善解堵液配方，形成適應(yīng)不同油藏堵塞類型的解堵技術(shù)體系[1-3]。

1 堵塞物分析

1.1 堵塞機(jī)理發(fā)生變化

通過現(xiàn)場(chǎng)取樣及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析（表1），堵塞物由傳統(tǒng)的無機(jī)物向有機(jī)、無機(jī)物并存轉(zhuǎn)變（蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、水井調(diào)剖用聚合物類堵劑）。

表1 井筒堵塞物

堵塞物分析：

（1）成分：瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、無機(jī)物碎屑。

（2）流動(dòng)性：加熱到190 ℃時(shí)可以流動(dòng)，有別于前期單井堵塞物。

（3）形態(tài)：有機(jī)體多呈集合體形式出現(xiàn)，以游離態(tài)吸附于無機(jī)質(zhì)表面，以充填、嵌入或包裹方式共存。

1.2 酸化后含水率上升，效果變差

現(xiàn)用解堵液體系成分仍以鹽酸為主，在解除無機(jī)物堵塞的同時(shí)，會(huì)破壞巖石骨架結(jié)構(gòu)和膠結(jié)物；對(duì)于高含水率井，反而會(huì)疏通流水通道，引起含水率上升（X2井）。

1.3 多次酸化后，效益變差

酸化解堵作為“短平快”小型措施，目前日增油效益與施工周期、單井投入不匹配。2021年實(shí)施85 口井，單井日增油較2016年由1.17 t 下降到0.48 t，含水率上升16.8%，投入產(chǎn)出比由1.79 下降到0.73。

2 解堵方法研究

2.1 常規(guī)解堵措施

2.1.1 酸化解堵 利用鹽酸、氫氟酸溶蝕砂巖地層中石英、黏土礦物、碳酸鹽垢等堵塞物，恢復(fù)地層孔隙滲流通道，使低滲及堵塞油層得到有效疏通，見圖1。

圖1 酸化示意圖

技術(shù)特點(diǎn)：（1）處理半徑小，反應(yīng)快；（2）H+消耗后pH 值升高，易形成CaF2沉淀，造成二次傷害；（3）酸性、除垢性強(qiáng)，但有效期較短。

2.1.2 表面活性劑解堵 針對(duì)乳化堵塞、有機(jī)物堵塞，利用堵劑破乳、清防蠟、黏土礦物防膨及防水鎖作用機(jī)理，實(shí)現(xiàn)井筒清潔、近井解堵。

技術(shù)特點(diǎn)：（1）可結(jié)合檢泵或不動(dòng)管柱作業(yè)，施工成本大大降低；（2）藥劑成本僅2 萬元，費(fèi)用低；（3）適合乳化堵塞和有機(jī)物堵塞，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為液量短期下降型效果好。

2.2 低成本復(fù)合解堵

2.2.1 機(jī)理研究 立足油井堵塞類型，綜合考慮短期除垢、長(zhǎng)期抑垢兩種目標(biāo)，采用降黏、溶解、降解等手段清除堵塞物，利用分散、絡(luò)合原理防止堵塞物的二次聚集，延長(zhǎng)解堵有效期。

針對(duì)有機(jī)物堵塞：利用強(qiáng)剝離型長(zhǎng)鏈表面活性劑降低基質(zhì)黏度、提高乳化運(yùn)移效率，增強(qiáng)對(duì)蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)的剝離效果。

針對(duì)無機(jī)物堵塞：利用強(qiáng)溶解性無機(jī)解堵液酸溶、絡(luò)合作用解除無機(jī)物堵塞，避免二次沉淀；同時(shí)加入緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑減少對(duì)井下管柱的腐蝕。

針對(duì)復(fù)合堵塞：通過段塞式注入，充分發(fā)揮單項(xiàng)解堵劑性能，解除有機(jī)垢對(duì)無機(jī)垢的包裹保護(hù)作用。

（1）活性分子滲透?jìng)髻|(zhì)：膠束狀態(tài)分散到溶液中，快速吸附到介質(zhì)表面，進(jìn)行擴(kuò)散傳質(zhì)剝離。

（2）膠束吸附、包裹：堵劑乳液中活性親油基吸附，改變表面界面活性，形成新膠束溶液返出。

2.2.2 室內(nèi)評(píng)價(jià)

（1）有機(jī)類降黏率測(cè)試：瀝青質(zhì)+1.5%解堵劑，掃描電鏡下結(jié)構(gòu)緊密、表面平整光滑，加入1.5%解堵劑后，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)松散、表面粗糙且布滿小孔。黏度由2 400 mPa·s 下降到1 000 mPa·s，溶蝕性較好。

（2）有機(jī)類溶蝕率測(cè)試見表2：在解堵劑（HJD-1）濃度2%條件下，24 h 溶蝕率為26.30%；10%條件下，24 h 溶蝕率可達(dá)49.50%。

表2 解堵劑濃度對(duì)溶蝕率的影響

（3）有機(jī)類洗油率測(cè)試：在50 ℃，解堵劑濃度2%條件下，1 h 后油砂表面光亮，洗油率為70.43%。

在50 ℃，解堵劑濃度5%條件下，油砂表面油污在30 min 被清洗掉，50 min 后表面光亮，洗油率達(dá)到75%。相比于2%濃度，洗油率提高6%左右。

在50 ℃，解堵劑濃度10%條件下，40 min 左右油砂表面變光亮，油污被清洗掉，50 min 被清洗完全。

測(cè)試結(jié)果表明：油砂表面清洗效果明顯，洗油率達(dá)到78%以上，清洗效果理想。另外解堵劑濃度繼續(xù)增大，清洗效果增長(zhǎng)變化不明顯。

（4）無機(jī)類溶蝕率測(cè)試：隨著解堵劑濃度和試驗(yàn)溫度的增加，溶蝕率逐漸增加；隨著時(shí)間的增加，溶蝕率前期增加趨勢(shì)較快，后期逐漸平緩。

（5）復(fù)合類溶蝕率測(cè)試見表3：隨著解堵劑濃度和時(shí)間的增加，復(fù)合類溶蝕率逐漸增加；濃度10%時(shí)，24 h溶蝕率達(dá)到66.40%。

表3 解堵劑濃度對(duì)溶蝕率的影響

2.3 注入方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

在全面進(jìn)行地質(zhì)研究、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析基礎(chǔ)上，綜合考慮油藏工程、工藝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，保證采用合理的技術(shù)手段，按照最佳經(jīng)濟(jì)效益的方案試驗(yàn)。

2.3.1 選區(qū)選井原則

（1）油藏條件：油層發(fā)育好，儲(chǔ)層連通好，具有擴(kuò)大試驗(yàn)基礎(chǔ)；

（2）開發(fā)現(xiàn)狀：在水驅(qū)驅(qū)替系統(tǒng)建立較完善，注采能力強(qiáng)，油水井對(duì)應(yīng)關(guān)系好的區(qū)域?qū)嵤?/p>

（3）油井動(dòng)態(tài)：近期產(chǎn)降、堵塞特征明顯。

2.3.2 注入段塞設(shè)計(jì)

（1）解堵劑用量見圖2：按照“解除包裹保護(hù)作用、有機(jī)無機(jī)同步解堵”的技術(shù)思路，考慮解除井筒內(nèi)壁及近井地帶3～5 m 堵塞物；采用圓柱體積公式近似計(jì)算解堵劑用量，優(yōu)化堵劑用量為15～45 m3。

圖2 不同射孔段解堵劑優(yōu)化用量圖版

（2）注入排量：基于暫堵酸化、體積壓裂的思路，采用較大排量泵注以減少解堵液濾失、提高阻力較高的小孔道、基質(zhì)的解堵效果，增大近井地帶滲透性。

注入壓力：考慮老套管承壓能力，優(yōu)化淺層≤15 MPa；三疊系≤20 MPa；

注入排量：考慮不同油藏深度、與水層接觸情況、初期改造規(guī)模等，優(yōu)化淺層，一般0.4 m3/h；A2 油藏0.7 m3/min。

（3）段塞設(shè)計(jì)：段塞設(shè)計(jì)以垢樣室內(nèi)分析為基礎(chǔ)，考慮解除有機(jī)、無機(jī)復(fù)合堵塞物，優(yōu)化為（HJD-1+SJD-1）兩段塞，最大程度發(fā)揮單項(xiàng)解堵劑功效。針對(duì)A1 等致密、無機(jī)物堵塞（硫酸鹽）嚴(yán)重儲(chǔ)層，優(yōu)化為（SJD-1+HJD-1+SJD-1）三段塞，預(yù)處理管壁及炮眼。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果評(píng)價(jià)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

共實(shí)施320 口，單井日增油0.36 t，全年累計(jì)增油達(dá)到1.5×104t，對(duì)比酸化單井投入由14 萬元下降到5萬元，投入產(chǎn)出比由0.73 上升到2.14。

3.2 工藝適應(yīng)性分析

3.2.1 含水率階段 低成本解堵提液效果與含水率階段無關(guān)，低含水率井（＜60%）增油效果更好；但控含水率效果不明顯，見圖3。

圖3 含水率階段提液-增油效果統(tǒng)計(jì)圖

3.2.2 施工壓力 以施工停泵壓力反映地層能量，從實(shí)施效果表明：停泵壓力越高，提液增油效果越明顯，有倒吸現(xiàn)象井效果較差，見圖4。

圖4 A1 油藏施工停泵壓力-解堵效果統(tǒng)計(jì)圖

3.2.3 措施歷史 從實(shí)施效果看（圖5），3年內(nèi)未實(shí)施酸化、壓裂等增產(chǎn)措施的井實(shí)施表面活性劑效果更好，近1年以內(nèi)實(shí)施過增產(chǎn)措施的井，表面活性劑有效率僅20%。

圖5 措施歷史-解堵效果統(tǒng)計(jì)圖

3.2.4 作業(yè)方式 目前按照動(dòng)管柱與不動(dòng)管柱兩種方式實(shí)施（圖6），從實(shí)施效果看，動(dòng)管柱與不動(dòng)管柱增油效果基本一致。建議結(jié)合井筒狀況對(duì)長(zhǎng)期未檢泵井實(shí)施動(dòng)管柱施工，進(jìn)一步凈化井筒。

圖6 作業(yè)方式-實(shí)施效果對(duì)比柱狀圖

4 取得的認(rèn)識(shí)

（1）與酸化解堵相比較，低成本復(fù)合解堵技術(shù)能減少儲(chǔ)層傷害，有效解除有機(jī)、無機(jī)復(fù)合堵塞。

（2）低成本復(fù)合解堵技術(shù)針對(duì)能量有保障、短期內(nèi)堵塞井效果較好；對(duì)物性差、長(zhǎng)時(shí)間低產(chǎn)井效果差，可在A1、A2、A3 油藏適度推廣，但要嚴(yán)格選井。

（3）在多次酸化后效果差、措施增產(chǎn)壓力大的情況下，低成本復(fù)合解堵技術(shù)提出了堵塞井治理的新思路，探索了冬季不利天氣下措施作業(yè)的高效施工模式，具有良好的推廣前景和潛力。