注水管線及注水井結垢機理研究與防治

栗偉(中石油大慶油田有限責任公司第九采油廠地質大隊，黑龍江 大慶163853)

1 油田開發概況

某砂巖油田投入開發至今，共投產注水井117口，其中，正常注水井69口，不吸水及欠注井48口，占比高達41.0%。注水井總日配注1867m3，日注水1230m3。注水管柱內外壁結垢嚴重，初步判斷黃色膜垢是導致注水井吸水變差的主因。為此，研究注入水水質成分，分析結垢成因十分必要。

2 注入水水質成分與結垢機理

選擇垢粉末作為研究對象進行室內化驗。在燒杯中加入鹽酸，很快放出白色小氣泡，反應后溶液為無色，可確定為碳酸鹽垢。為從水質角度對結垢因素進行判定，進行某砂巖油田水質全分析。

2.1 注入水全分析

對該油田區塊的注水水質進行全分析，得出結構離子的含量數據，為防垢藥劑的研發做好前期準備工作。

從表1 中可以看出注水中鈣離子和鎂離子等金屬離子含量高，預計導致較為嚴重的結垢，后續工作應做好防垢劑的研制比對篩選。

通過對地層水全分析后，統計地層水發育區12口注水井，吸水差井10口，比例33.3%，分析注入水與地層水發生反應，導致儲層不動程度堵塞。

2.2 地層水與注入水配伍性全分析

取該油田油層注入水和地層水，過濾后按照不同比例進行混合，在模擬地層壓力和溫度條件下，對不同配和比情況下進行統計結垢量。

由圖1可見，不同配比的地層水和注入水存在不同程度的不配伍現象，二者混合會產生沉淀，堵塞地層空隙。實驗結果表明，當注入水占混合水量的比例達到40%產生的結垢最嚴重。

表1 某油田區塊注水水質分析數據表

圖1 注入水與地層水配伍性

3 防垢措施與效果

注水管線及注水管柱結垢導致低滲透儲層巖石孔道細小，滲透率低，儲層污染后則滲透率更低，堵塞物致密，為避免儲層堵塞，對以后的注入水需要降低Ga2+、Mg2+含量。對已經發生堵塞儲層，可采取酸化除垢措施：一是開展提壓增注現場試驗研究。二是實施注水井大規模壓裂試驗。三是開展緩蝕酸化技術研究，優選酸化配方，確定合理注入參數。四是推廣高壓水力解堵措施，評價該技術適用條件及經濟效益。

3.1 注入水鈣鎂離子含量界限及防治措施

防治結垢，避免注水管線、注水井結垢及地層污染的前提是使注入水中Ga2+、Mg2+含量下降到地層水同等標準，即Ga2+含量降低96.9mg/L，Mg2+含量降低44.6mg/L。

由于純堿Na2CO3既能提供CO32-，引入的Na+又不會導致新問題，且市場價格不高，具有工業應用價值。開展工業試驗3年后作業的26 口注水井中再次作業16 口井，發現注水井管柱結垢的僅4口井，其中，結垢嚴重井1口，結垢比例大大降低。

3.2 結垢井及儲層污染井治理措施

該砂巖油田注水開發幾年后，儲層結垢普遍存在，但是欠注原因與儲層物性差交織，難以區分結垢與物性差導致的吸水差。

一是動靜結合，分析欠注井原因。

（1）根據正常注水井各層吸水狀況與測井曲線建立圖版，量化單層吸水能力與物性參數界限；

（2）對欠注井單層測井曲線信息進行分析，結合連通狀況，綜合分析單層吸水能力；

（3）欠注原因分為物性差、動靜不符、兼顧井三類。按照欠注井原因對欠注井進行分類，制定有針對性的治理思路。儲層物性差井以建立有效驅替為目的，實施大規模壓裂和提壓注水；動靜不符井以解除近井污染為目的，實施常規措施和非常規措施試驗。

二是評價常規增注措施適應性，分類制定欠注井治理措施。

為了進一步明確酸化和壓裂措施界限，分析了全廠注水井各種措施效果，從注水壓力、吸水指數、措施有效期等方面評價各種措施適應性。儲層物性相對較好的井酸化效果好，儲層物性差的井酸化效果差；儲層物性差、但有效厚度大、與周圍油井連通狀況好的井壓裂效果好；儲層物性差、有效厚度小、與周圍油井連通狀況差的井壓裂效果差，下步開展提壓注水。根據以往措施效果評價，制定了不同類型油田措施標準。

三是通過制定措施的實施，進一步完了措施適應性。

對不吸水及欠注井進行治理，先后采取不同措施實施降壓增注26口井（壓裂2口井，酸化6口井，氣動力解堵1口井，水力深穿透2口，酸洗15口井）。從措施效果看，吸水能力均得到不同程度提高，但有效期較短。各項措施對比，酸化和酸洗有效解除了近井地帶污染，取得了較好的增注效果。

4 結語

本文以某砂巖油田為例，經過水質分析對比，確定注入水鈣鎂離子含量高是注水管線及注水井結垢的主要原因，提出以下分析及措施：

（1）注入水鈣鎂離子含量高，注入水與地層水之間配伍性差，容易產生結垢沉淀物質，導致注水管線及管柱結垢。

（2）注入水中加入純堿可有效降低鈣鎂離子含量，有效防治注水管線、管柱結垢及儲層堵塞。

（3）當油田進入中高含水期后，注入采出水也可避免結垢和儲層堵塞，開展循環利用。