基于油田注水井緩速深部酸化解堵與復(fù)合解堵技術(shù)研究

朱 杰，吳向陽(yáng)，王志坤

(延長(zhǎng)油田股份有限公司 杏子川采油廠，陜西 延安 717400)

油田的油井在開(kāi)采了一段時(shí)間后，在地質(zhì)油層與油井接壤的部位往往容易產(chǎn)生垢結(jié)導(dǎo)致堵塞，給石油開(kāi)采帶來(lái)了較大的不利影響[1-2]。在極端的情況下，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)油井無(wú)法正常工作，給鉆油工作帶來(lái)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，因此及時(shí)消除油井的垢結(jié)和堵塞是石油開(kāi)采中必須值得高度關(guān)注的重點(diǎn)工作[3-6]。

1 解堵技術(shù)

采用酸化解堵和DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)。通過(guò)分析比較不同堵塞類型的各種解堵方法的解堵效果，總結(jié)出一系列適用于全廠不同水庫(kù)的解堵技術(shù)，提高了解堵效率，延長(zhǎng)了解堵效果；提高了油井產(chǎn)量，延長(zhǎng)了檢泵周期[7]。另外，針對(duì)深部油藏的儲(chǔ)層特點(diǎn)和嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題，加強(qiáng)了深部油藏的酸化。通過(guò)酸化消堵技術(shù)在深部油層實(shí)施，其先是將配制好的酸液通過(guò)特定的管路沿著油井由地表注入到深部的油層中，酸液在油井深部的油層中發(fā)揮其功用，將周圍富集的堵塞垢結(jié)消解掉，以將油層的滲透率恢復(fù)至初始狀態(tài)；另外，解堵酸劑還可以把地層巖石中的部分組分給溶解掉，從而使深層油層的空隙加大，加大延伸的地層的裂縫，從而使酸化范圍增加，地層壓力下降；降低阻力以增加產(chǎn)量和注入量[8-10]。在解堵方面，DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)不僅具有一般的酸化功能，而且對(duì)于堵塞物、壓裂物以及蠟質(zhì)、凝膠等對(duì)油井的污染有很好的預(yù)防和控制的效果[11]。此外，還可以消解微生物硫化亞鐵對(duì)油層的堵塞，使油層的滲透率得到長(zhǎng)久的提升。該廠對(duì)21口后壓低產(chǎn)井采用DQ-1解堵技術(shù)。投產(chǎn)后，平均日產(chǎn)油800 kg/井，日增300%。

2 酸化解堵配方優(yōu)化

根據(jù)油井結(jié)垢樣品分析結(jié)果，結(jié)合深部油藏儲(chǔ)層特征，在大量的研究基礎(chǔ)上，歸納并構(gòu)建出了能夠極大程度的與深層油藏垢結(jié)消解相匹配的技術(shù)實(shí)施方案；其不同于以往的要點(diǎn)是在酸劑中添加了氟硼酸與膨脹抑制劑[14]。通過(guò)復(fù)配方法進(jìn)一步優(yōu)化了垢結(jié)消解的酸劑，油層垢結(jié)消解酸劑組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：

鹽酸10%、氫氟酸3%、 氟硼酸3%、冰乙酸2%、活化劑1%、緩蝕劑1%、膨脹抑制劑1.5%、鐵穩(wěn)定劑2%、黏土穩(wěn)定劑2%、助濾劑1%、除蠟劑1%。

以上油層垢結(jié)消解劑與巖層可能會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

以上油層垢結(jié)消解劑與巖層可能會(huì)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

這種油層垢結(jié)消堵劑，與垢結(jié)反應(yīng)并解堵的主要機(jī)理可以解釋為：(1)使用HCl預(yù)處理深處油層，利用酸溶解掉深部油層中的鈣質(zhì)、鋁、鎂等的碳酸鹽結(jié)垢骨架，避免氫氟酸與之接觸形成不溶于水的氟化物而造成新垢結(jié)堵塞的產(chǎn)生[14]。然而，傳統(tǒng)的解堵酸劑與巖石作用十分緩慢，而且滲透率較低，起效范圍較小，作用時(shí)間較長(zhǎng)；故而對(duì)其效用則有所限制。在新配方的酸劑中加入氟硼酸，可以在保護(hù)巖石骨架的基礎(chǔ)上，通過(guò)其產(chǎn)生的氫氟酸，將巖層內(nèi)的硅質(zhì)礦物加以溶解，從而更為有效地緩解深部油層巖層的堵塞現(xiàn)象。酸劑的其余組分，包括鐵離子穩(wěn)定劑、活化劑、黏土穩(wěn)定劑、助濾劑和緩蝕劑等，一方面得以有效抑制解堵后油層內(nèi)再次垢結(jié)沉淀的生成；另一方面，形成活性體系從而使得作用時(shí)間更加持久，且抑制了控制黏土膨脹，并且將垢結(jié)消解液的回流能力得到有效提升，避免了因?yàn)樗釀B入深層巖層而導(dǎo)致二次污染的發(fā)生。

3 選井與實(shí)施

為了使酸化效果更佳，同時(shí)顯著提升解堵效率。由開(kāi)發(fā)部組成生產(chǎn)監(jiān)測(cè)組，對(duì)油井產(chǎn)量進(jìn)行跟蹤測(cè)量，從而對(duì)油井解堵前后產(chǎn)量數(shù)據(jù)變化情況系統(tǒng)掌握。共選擇油井183口作為本研究對(duì)象，采用了小排量小于0.4 m3/min的三步酸擠壓法，即注入前置液、處理液和后置液。具體施工程序?yàn)椋?/p>

(1) 試壓，確保施工過(guò)程中無(wú)穿刺、無(wú)滲漏；

(2) 酸擠壓，排量0.4 m3/min；

(3) 關(guān)井反應(yīng)2 h后，安裝酸化管柱并投入運(yùn)行。

解堵劑配方和劑型如表1所示。

表1 解堵劑配方和劑型Tab.1 Formulations and dosage forms of anti-blocking agents kg

3.1 產(chǎn)量測(cè)定

為準(zhǔn)確掌握酸化后油井增產(chǎn)情況，對(duì)8 319口井進(jìn)行了計(jì)量。該井作業(yè)前日產(chǎn)油0.1 t，作業(yè)后日產(chǎn)油2.65 t；第1周每月20 d(含停電1 d)，每月53 t。

3.2 實(shí)施效果

從183口在建酸化井的生產(chǎn)情況看，產(chǎn)量均有不同程度地提高，增產(chǎn)7 411.5 t，平均增產(chǎn)40.5 t。對(duì)44口地區(qū)2015年酸井產(chǎn)量進(jìn)行了跟蹤分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 油田酸化后產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Production statistics of oil field after acidification

4 DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)

根據(jù)深部油藏的特點(diǎn)和實(shí)際情況，制定如下方案：

(1) 以二氧化氯為主劑的DQ-1的解堵作用與FeS和ClO2的反應(yīng)有機(jī)結(jié)合，即：

5FeS+9ClO2+2H2O→5Fe3++5SO42-+4H++9Cl-；

(2)作業(yè)前應(yīng)清除有機(jī)雜物，有效清除積蠟；

(3)除具有一般的酸化作用外，解堵劑還可以有效地解除聚合物微生物和硫化亞鐵對(duì)油層的堵塞，從而解除雙井附近的堵塞(與酸化相結(jié)合)。二氧化氯能釋放Cl2和O2，氧化有機(jī)堵塞物和細(xì)菌；

ClO2+H2O→HClO3+HCl
ClO2→Cl2+O2
Cl2+H2O→HCl+HCIO
HClO→Cl2+H2O
HClO2+Cl2+H2O→HClO3+HCl

(4)DQ-1的主劑能大大降低聚合物的黏度，從而起到降解作用，這取決于它的強(qiáng)氧化性。它能在很低的溫度和很短的時(shí)間內(nèi)迅速殺滅細(xì)菌，并將油層當(dāng)中的由于微生物分泌而成的粘性分泌物進(jìn)行較為徹底地消除。從而對(duì)微生物菌落的繁殖做到了毀滅性打擊的效果，這種做法能夠從根本上解決地層下微生物菌落對(duì)油層巖層滲透率的負(fù)面影響[15-17]。另外，這種DQ-1型解垢劑也是一種具有較強(qiáng)選擇性的優(yōu)化無(wú)氧化劑，它對(duì)于消除沉淀在巖層孔隙間的硫化亞鐵沉積物，并預(yù)防其二次沉淀，以確保巖層孔隙時(shí)時(shí)刻刻保持暢通，從而對(duì)保證油層的滲透率不再降低起到了不可忽略的功用[18-20]。

5 DQ-1選井與實(shí)施

82YX井于2014年7月22日完井，井深578.3 m，通過(guò)射孔完井壓裂投產(chǎn)。該油井所在的油層厚度21.9 m，孔隙度14.85%，滲透率5.95×10-3μm，含油飽和度31.62%。施工日期為2015年6月9日，研究認(rèn)為造成該油井產(chǎn)量降低的主要原因在于壓裂液排液不暢，引起垢結(jié)和堵塞，垢結(jié)物的主要成分經(jīng)化驗(yàn)為蠟質(zhì)和大分子聚合物，以及部分無(wú)機(jī)物所。因此，恢復(fù)油井產(chǎn)能的首要任務(wù)便是通過(guò)施加解堵劑疏通垢結(jié)，消除垢結(jié)堵塞對(duì)油井的影響。

(1)對(duì)該油井進(jìn)行解堵作業(yè)，包括用清洗液對(duì)鉆柱和射孔段進(jìn)行清潔；加入DQ-1解堵劑進(jìn)行解堵作業(yè)，對(duì)井旁地層進(jìn)行綜合治理，疏通滲槽；

(2)配方和劑量，具體如表3所示。

表3 配方及應(yīng)用量表Tab.3 Formulation and application scale kg

(3)效率分析。實(shí)施前300 kg液體每天含油180 kg，水30%；實(shí)施后1 600 kg液體每天含油1 120 kg，水30%。產(chǎn)油量增加940 kg/d，增長(zhǎng)52%。(3)結(jié)果表明，采用DQ-1進(jìn)行垢結(jié)的效果很明顯，取得了很好的示范效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)、增油的最初目的。將DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)在XX油田某采油廠應(yīng)用8口井，運(yùn)行后統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 采油廠采用DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.4 Production statistics results of DQ-1 composite plug removal technology adopted by oil production plant

6 結(jié)語(yǔ)

(1)優(yōu)化了適合酸液解堵的新配方方案，增加了酸液的解堵半徑和添加劑的用量，從而保護(hù)了油管、抽油桿和泵，防止了Ca2+、Mg2+沉淀造成新的污染；

(2)選擇了泥漿酸與緩速酸的復(fù)配配方，減少了常規(guī)酸化工藝對(duì)地層骨架的傷害，有效地防止了對(duì)深層油層的傷害；

(3)在擠壓排液過(guò)程中，采用小排量擠壓方法，延長(zhǎng)了井筒周圍堵塞液的持續(xù)時(shí)間，有效地消除了井筒附近的堵塞，提高了滲透率；

(4)在高含水油井處理中，采用高壓封隔器沖洗井筒和射孔段積垢，以增大處理半徑，經(jīng)濟(jì)效益提高。