基于油田注水井緩速深部酸化解堵與復合解堵技術研究

朱 杰，吳向陽，王志坤

(延長油田股份有限公司 杏子川采油廠，陜西 延安 717400)

油田的油井在開采了一段時間后，在地質油層與油井接壤的部位往往容易產生垢結導致堵塞，給石油開采帶來了較大的不利影響[1-2]。在極端的情況下，甚至會導致整個油井無法正常工作，給鉆油工作帶來時間和經濟上的嚴重損失，因此及時消除油井的垢結和堵塞是石油開采中必須值得高度關注的重點工作[3-6]。

1 解堵技術

采用酸化解堵和DQ-1復合解堵技術。通過分析比較不同堵塞類型的各種解堵方法的解堵效果，總結出一系列適用于全廠不同水庫的解堵技術，提高了解堵效率，延長了解堵效果；提高了油井產量，延長了檢泵周期[7]。另外，針對深部油藏的儲層特點和嚴重的結垢問題，加強了深部油藏的酸化。通過酸化消堵技術在深部油層實施，其先是將配制好的酸液通過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揮其功用，將周圍富集的堵塞垢結消解掉，以將油層的滲透率恢復至初始狀態；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；降低阻力以增加產量和注入量[8-10]。在解堵方面，DQ-1復合解堵技術不僅具有一般的酸化功能，而且對于堵塞物、壓裂物以及蠟質、凝膠等對油井的污染有很好的預防和控制的效果[11]。此外，還可以消解微生物硫化亞鐵對油層的堵塞，使油層的滲透率得到長久的提升。該廠對21口后壓低產井采用DQ-1解堵技術。投產后，平均日產油800 kg/井，日增300%。

2 酸化解堵配方優化

根據油井結垢樣品分析結果，結合深部油藏儲層特征，在大量的研究基礎上，歸納并構建出了能夠極大程度的與深層油藏垢結消解相匹配的技術實施方案；其不同于以往的要點是在酸劑中添加了氟硼酸與膨脹抑制劑[14]。通過復配方法進一步優化了垢結消解的酸劑，油層垢結消解酸劑組成(質量分數)：

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%、鐵穩定劑2%、黏土穩定劑2%、助濾劑1%、除蠟劑1%。

以上油層垢結消解劑與巖層可能會發生如下化學反應：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

以上油層垢結消解劑與巖層可能會發生如下化學反應：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

這種油層垢結消堵劑，與垢結反應并解堵的主要機理可以解釋為：(1)使用HCl預處理深處油層，利用酸溶解掉深部油層中的鈣質、鋁、鎂等的碳酸鹽結垢骨架，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堵塞的產生[14]。然而，傳統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，作用時間較長；故而對其效用則有所限制。在新配方的酸劑中加入氟硼酸，可以在保護巖石骨架的基礎上，通過其產生的氫氟酸，將巖層內的硅質礦物加以溶解，從而更為有效地緩解深部油層巖層的堵塞現象。酸劑的其余組分，包括鐵離子穩定劑、活化劑、黏土穩定劑、助濾劑和緩蝕劑等，一方面得以有效抑制解堵后油層內再次垢結沉淀的生成；另一方面，形成活性體系從而使得作用時間更加持久，且抑制了控制黏土膨脹，并且將垢結消解液的回流能力得到有效提升，避免了因為酸劑滲入深層巖層而導致二次污染的發生。

3 選井與實施

為了使酸化效果更佳，同時顯著提升解堵效率。由開發部組成生產監測組，對油井產量進行跟蹤測量，從而對油井解堵前后產量數據變化情況系統掌握。共選擇油井183口作為本研究對象，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。具體施工程序為：

(1) 試壓，確保施工過程中無穿刺、無滲漏；

(2) 酸擠壓，排量0.4 m3/min；

(3) 關井反應2 h后，安裝酸化管柱并投入運行。

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 產量測定

為準確掌握酸化后油井增產情況，對8 319口井進行了計量。該井作業前日產油0.1 t，作業后日產油2.65 t；第1周每月20 d(含停電1 d)，每月53 t。

3.2 實施效果

從183口在建酸化井的生產情況看，產量均有不同程度地提高，增產7 411.5 t，平均增產40.5 t。對44口地區2015年酸井產量進行了跟蹤分析，統計結果如表2所示。

表2 油田酸化后產量統計表Tab.2 Production statistics of oil field after acidification

4 DQ-1復合解堵技術

根據深部油藏的特點和實際情況，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的反應有機結合，即：

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

(2)作業前應清除有機雜物，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油層的堵塞，從而解除雙井附近的堵塞(與酸化相結合)。二氧化氯能釋放Cl2和O2，氧化有機堵塞物和細菌；

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，這取決于它的強氧化性。它能在很低的溫度和很短的時間內迅速殺滅細菌，并將油層當中的由于微生物分泌而成的粘性分泌物進行較為徹底地消除。從而對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油層巖層滲透率的負面影響[15-17]。另外，這種DQ-1型解垢劑也是一種具有較強選擇性的優化無氧化劑，它對于消除沉淀在巖層孔隙間的硫化亞鐵沉積物，并預防其二次沉淀，以確保巖層孔隙時時刻刻保持暢通，從而對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選井與實施

82YX井于2014年7月22日完井，井深578.3 m，通過射孔完井壓裂投產。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，研究認為造成該油井產量降低的主要原因在于壓裂液排液不暢，引起垢結和堵塞，垢結物的主要成分經化驗為蠟質和大分子聚合物，以及部分無機物所。因此，恢復油井產能的首要任務便是通過施加解堵劑疏通垢結，消除垢結堵塞對油井的影響。

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

(2)配方和劑量，具體如表3所示。

表3 配方及應用量表Tab.3 Formulation and application scale kg

(3)效率分析。實施前300 kg液體每天含油180 kg，水30%；實施后1 600 kg液體每天含油1 120 kg，水30%。產油量增加940 kg/d，增長52%。(3)結果表明，采用DQ-1進行垢結的效果很明顯，取得了很好的示范效應，實現了增產、增油的最初目的。將DQ-1復合解堵技術在XX油田某采油廠應用8口井，運行后統計結果如表4所示。

表4 采油廠采用DQ-1復合解堵技術生產統計結果Tab.4 Production statistics results of DQ-1 composite plug removal technology adopted by oil production plant

6 結語

(1)優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配配方，減少了常規酸化工藝對地層骨架的傷害，有效地防止了對深層油層的傷害；

(3)在擠壓排液過程中，采用小排量擠壓方法，延長了井筒周圍堵塞液的持續時間，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，經濟效益提高。