解堵型注水井洗井液體系研發(fā)與評價

李曉亮，蘇延輝，江安

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)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(jī)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(chǎn)物鐵銹等物質(zhì)[3]，造成注入壓力高，達(dá)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(guī)管理手段，是注水井保持地層吸水能力經(jīng)濟(jì)而有效的辦法[4]。海上油田由于作業(yè)空間有限，無法利用洗井車等移動設(shè)備，同時需提高作業(yè)時效，降低作業(yè)成本。為了提高洗井效率，本文針對注水井堵塞物組分研發(fā)解堵型洗井液體系，并進(jìn)行了體系性能評價。

1 解堵型洗井液體系研發(fā)

1.1 體系構(gòu)建思路

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

針對這類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)特性，優(yōu)選和配置適宜的處理劑，其中對于無機(jī)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(jī)酸體系：WJCG-1為有機(jī)酸及螯合劑復(fù)配而成；WJCG-2為一元有機(jī)弱酸。對于油污及瀝青質(zhì)，配制兩種活性有機(jī)清洗劑體系：YJQX-1由多種肪烴及芳烴為基液，復(fù)配滲透劑、潤濕劑、分散劑而成；YJQX-2選用柴油為基液，復(fù)配OP-10、滲透劑及助溶劑，可與生產(chǎn)污水、地層水配制乳液體系使用。

1.2 無機(jī)垢處理劑優(yōu)選

稱取一定量（m1）粉末狀無機(jī)垢（碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鐵），置于100 mL（V）不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量（m2），計算失重質(zhì)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(jī)垢溶蝕能力，結(jié)果見表1、表2。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)WJCG-1溶液對無機(jī)垢的溶蝕能力

表2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)WJCG-2溶液對無機(jī)垢的溶蝕能力

隨WJCG-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，溶蝕能力逐漸增強(qiáng)，對碳酸鈣和碳酸鎂的溶蝕能力優(yōu)于氧化鐵，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.0%時，溶解能力均趨于平緩。推薦使用WJCG-1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)速率較慢，溶蝕能力較弱。考慮到腐蝕性及成本費(fèi)用，推薦2.0%～6.0%為使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 有機(jī)垢處理劑優(yōu)選

稱取一定量（m1）有機(jī)垢（30#瀝青、58#石蠟），置于100 mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jī)垢質(zhì)量（m2），計算失重質(zhì)量（Δm），溶蝕能力=Δm/(V·t)，單位為g·L-1·h-1，實(shí)驗結(jié)果見表3。

表3 有機(jī)垢處理劑溶蝕能力

YJQX-1體系，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，對瀝青的溶解分散作用增強(qiáng)，推薦使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jī)垢的能力，不推薦使用。

1.4 緩蝕劑優(yōu)選

為防止對井筒及井下設(shè)備的腐蝕，須優(yōu)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(zhì)量分?jǐn)?shù)加入洗井液中，60 ℃水浴下放置4 h，實(shí)驗結(jié)果見表4。

優(yōu)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)《酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標(biāo)》[5]，在實(shí)驗溫度60 ℃、實(shí)驗壓力為常壓下，對N80標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼片進(jìn)行防腐性能試驗，結(jié)果見表5。

表5 緩蝕劑HSJ-01腐蝕保護(hù)性能實(shí)驗

1#體系腐蝕性較強(qiáng)，HSJ-01加量4.0%時，仍高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的溶液，70 ℃恒溫水浴靜置2 h，體系狀態(tài)均無變化（圖1），過濾無沉淀，表明洗井液與生產(chǎn)水配伍性好。

圖1 洗井液與地層水配伍性實(shí)驗

2.2 洗井液與水處理流程配伍性

參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(xiàn)場水處理流程數(shù)據(jù)，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(shí)驗結(jié)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(wěn)定性。

2.3 巖心滲透率恢復(fù)率實(shí)驗

采用洗井液體系作為污染液，實(shí)驗方法參考《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)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(qū)替，驅(qū)替速率為1.5 mL·min-1，測定基礎(chǔ)油相滲透率；然后用洗井液對巖心反向驅(qū)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(qū)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(fù)率。評價實(shí)驗結(jié)果見表6。

表6 洗井液巖心滲透率恢復(fù)率實(shí)驗結(jié)果

實(shí)驗結(jié)果表明，解堵型洗井液體系巖心滲透率恢復(fù)值均大于90%，體系對儲層傷害較低，儲層保護(hù)性能較好。

3 結(jié) 論

通過對無機(jī)垢處理劑、有機(jī)垢處理劑及緩蝕劑的優(yōu)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(jī)垢和有機(jī)垢均具有良好的溶蝕能力，且腐蝕速率遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)值大于90%，體系儲層保護(hù)性能較好。推薦用于海上油田注水井洗井作業(yè)，可有效提高洗井效率。