某油田有機(jī)垢成因及溶蝕劑配方優(yōu)選研究

石艷霞

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠 （黑龍江 大慶 163513)

在油田三次采油過(guò)程中，聚合物作為一種重要的化學(xué)驅(qū)油藥劑，由于其良好的驅(qū)油性能，被廣泛應(yīng)用[1-4]。但注聚井在關(guān)井或洗井返吐時(shí)，會(huì)造成原油、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟及其他有機(jī)物移動(dòng)到井筒附近，形成有機(jī)垢吸附或乳化，堵塞儲(chǔ)層孔道，造成儲(chǔ)層滲透率下降，油田現(xiàn)場(chǎng)具體表現(xiàn)為措施井注入端注入壓力不斷升高，而采出端油井產(chǎn)量下降。研究表明，有機(jī)垢主要指石蠟、瀝青質(zhì)及膠質(zhì)在井眼附近地帶或地層內(nèi)部的沉積[1-8]。有機(jī)垢的的成因主要有兩方面因素：①外來(lái)液體與地層原油不配伍；②油井生產(chǎn)過(guò)程中，外界條件的改變使原有地層中化學(xué)平衡被破壞產(chǎn)生有機(jī)垢[9-12]。有機(jī)垢對(duì)地層的損害是引起產(chǎn)能下降的一個(gè)重要原因，某油田為了提高聚合物驅(qū)化學(xué)解堵效果，通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩選出最佳的有機(jī)垢溶蝕劑配方。

1 注聚井返排物化驗(yàn)及有機(jī)垢成因分析

通過(guò)對(duì)注聚區(qū)塊返排污染物的成分進(jìn)行化驗(yàn)分析及基本物性測(cè)定，分析注聚區(qū)塊聚合物有機(jī)垢成因。

1.1 注入井返排物成分化驗(yàn)

取一定量的返排液，用恒重后的濾紙進(jìn)行抽濾，然后將濾出物用蒸餾水沖洗干凈，烘干。用分析天平測(cè)定濾出物（固形物）質(zhì)量，計(jì)算返排物含水率和固形物含量，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 注聚井返排物中有機(jī)物成分測(cè)定結(jié)果

由表1測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)，返排物含水率很高，均在99.5%以上，有機(jī)物含量分別為0.072%和0.054%，有機(jī)物可形成有機(jī)垢。

另測(cè)定了兩口井返排物中聚合物的分子量，返排物A中聚合物分子量為3.13×104，返排物B中聚合物分子量為2.59×104。

1.2 有機(jī)垢成因分析

分析認(rèn)為，注聚過(guò)程中，聚合物從注入井注入地層，聚合物雖然經(jīng)過(guò)地面配液裝置、注入泵、井筒管線、射孔炮眼、地層孔隙等環(huán)節(jié)的剪切，但仍然具有較長(zhǎng)的分子鏈，聚合物分子鏈上的羧酸基團(tuán)存在與電荷的吸附作用，會(huì)影響石蠟、瀝青質(zhì)及膠質(zhì)等有機(jī)成分堆積在孔喉部分成垢，造成地層孔隙堵塞。

2 有機(jī)垢溶蝕劑優(yōu)選

2.1 優(yōu)選有機(jī)垢溶蝕劑類(lèi)型

1）實(shí)驗(yàn)材料與儀器。將原油與石英砂（粒度為165～245 μm）混合（含油10%）做成油砂，用于模擬有機(jī)垢；玻璃刻度試管；恒溫箱；電子天平；攪拌棒；濾紙；吸油紙等。溶垢劑為分析純純度，均來(lái)自大慶東昊化工。原油來(lái)自目標(biāo)油藏，地面脫氣密度0.851 0 g/cm3，地面黏度(45℃)13.9 mPa·s，凝固點(diǎn)31℃，含蠟21.5%，含膠10.7%，體積系數(shù)1.115，飽和壓力7.08 MPa。

2）實(shí)驗(yàn)步驟。①將烘干試管稱(chēng)重。②稱(chēng)取2.5 g油砂混合物，放入試管中。③分別加入10 g不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)垢溶蝕劑。④放入45℃恒溫箱中，恒溫放置24 h。⑤清除上層析出油，倒出殘余液體。⑥烘干，稱(chēng)重，計(jì)算有機(jī)垢溶蝕率。

其中，有機(jī)垢溶蝕率（%）=洗出油重/總油重×100%

3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在恒溫箱中恒溫反應(yīng)24 h，然后將各試管中洗出的油和溶液吸出。吸出后把試管放入恒溫箱中烘干，取出試管稱(chēng)其質(zhì)量[13]。計(jì)算洗出油量，計(jì)算有機(jī)垢溶蝕率，結(jié)果如圖1。

圖1 有機(jī)垢溶蝕率變化曲線

由圖1可見(jiàn)，SM6-3有機(jī)垢溶蝕清除效果較好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的SM6-3的有機(jī)垢清除率超過(guò)90%；其次是PSOI-1。

2.2 優(yōu)選有機(jī)垢溶蝕劑復(fù)配比

為了進(jìn)一步提高溶蝕劑的溶蝕性能，將SM6-3和PSOI-1進(jìn)行復(fù)配，優(yōu)選最佳的復(fù)配比。

1）實(shí)驗(yàn)材料與儀器同上。

2）實(shí)驗(yàn)步驟同上。

3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在恒溫箱中恒溫反應(yīng)24 h，然后將各試管中洗出的油和溶液吸出，吸出后把試管放入恒溫箱中烘干，取出試管稱(chēng)其質(zhì)量[13]，計(jì)算析出油量，計(jì)算有機(jī)垢溶蝕率，結(jié)果如圖2。

由圖2和圖1對(duì)比可知，SM6-3+PSOI-1溶蝕劑復(fù)配后的溶蝕效果要優(yōu)于單獨(dú)使用的效果，這主要是由于SM6-3通過(guò)降低石蠟?zāi)c(diǎn)，能有效減緩石蠟?zāi)Y(jié)，防止蠟晶析出，其長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)對(duì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)亦具有良好攜帶作用；同時(shí)PSOI-1由有機(jī)溶劑和多種表面活性劑復(fù)配而成，其中磺酸、胺基等親水基團(tuán)有助于表活劑在蠟晶表面吸附，使之獲得極性表面，進(jìn)一步阻止了已成型的蠟分子、瀝青及膠質(zhì)的沉積。因此，SM6-3+PSOI-1具有防結(jié)晶和防沉積的雙重作用，與單一作用相比，其組合效果更好。由圖2可知，當(dāng)SM6-3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1.5%以后，有機(jī)垢清除率均高于93%，清除效果較好；1.5%和2.0%SM6-3的兩條曲線較為接近，說(shuō)明SM6-3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.5%已經(jīng)足夠。因此，取最佳的配方為：1.5%SM6-3+1.0%PSOI-1，有機(jī)垢清除率為95.08%。

圖2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SM6-3與PSOI-1溶蝕效果

3 結(jié)論

1）SM6-3有機(jī)垢溶蝕清除效果較好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的SM6-3的有機(jī)垢清除率超過(guò)90%，其次是PSOI-1。

2）1.5%SM6-3+1.0%PSOI-1有機(jī)垢溶蝕劑類(lèi)型及配比最佳，有機(jī)垢清除率為95.08%。