见聚出砂井油层解堵技术研究应用

    纪超

    

    

    摘 要 孤东油田以粉细砂岩油藏为主，胶结疏松、出砂严重，注聚区转后续水驱后，地层堵塞严重造成油井低液生产。在堵塞物分析的基础上，研制一种新型绿色环保的解聚剂，其反应作用的距离远，对聚合物的降解率高，适应于注聚区存在堵塞油井的防砂提液。

    关键词 聚合物 解聚剂 降解 储层堵塞物

    中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）03-0021-03

    1 基本情况

    孤东油田以粉细砂岩油藏为主，胶结疏松、出砂严重，在开发过程中逐步形成了以机械充填防砂（91%）为主导的工艺体系。但从孤东油田注聚区转后续水驱单元开发现状看，绕丝充填防砂工艺对油井产液量影响较大，平均单井液量降幅达37.2%。而由地层砂及胶质沥青质、残余聚合物、泥质等，在充填砂、绕丝筛管表面的吸附聚集引起的防砂层的渗透率降低是影响提液量的主要原因。初步分析由于“聚合物吸附微粒堵塞”导致，在注聚后堵塞规律研究基础上，研发应用新型解堵体系，形成一种适合孤东油田的聚驱及后续水驱油藏解堵提液技术。

    2 地层堵塞物分析

    针对注聚区堵塞问题，在室内先后开展了多井次的储层堵塞物分析实验，研究表明，堵塞物主要是以聚合物作为胶结物粘合泥砂、垢、污油等共同形成的复合堵塞物，其主要成份见表1。

    从成份分析来看，聚合物所占比例占到了总堵塞物比例的65.6%，是堵塞物的主要组分。从聚合物的分散形式来看，聚合物一方面作为各种堵塞物的胶结体存在，另一方面老化的聚合物形成胶棒、胶粒堵塞地层。

    对于聚合物会停留在近井地带堵塞储层分析认为主要有以下两方面原因：第一， 聚合物的吸附、滞留、捕集。聚合物在储层中容易吸附、滞留、捕集在岩石表面，降低油层的孔隙度和渗透率;与地层水中的钙镁离子反应，产生絮状沉淀从溶液中析离出来，堵塞油层孔道;与原油不同程度的乳化增加注入流体的阻力等。第二， 聚合物在地层中交联、老化。聚合物在地层温度、压力条件下，经粘土矿物、微生物的催化作用，聚合物分子链节上的活性官能团羧基、酰胺基自身或与其它活性官能团反应，转化为不溶的体型交联聚合物，所形成的聚合物凝胶团块。滞留在井底、炮眼和近井地带，造成注入压力升高。

    针对以上问题，结合国內外技术现状，开展温和型解聚剂的研制及现场试验，在保证安全生产的前提下，达到对聚合物的有效解堵[1]。

    3 环保聚合物解堵体系研发

    3.1 环保型解聚剂制备

    环保型氧化剂的构成主要包括两部分，一部分是惰性过氧化物，其主要作用是在体系中保持持久提供氧化性能;另一部分是反应抑制剂，其主要作用是延缓氧化剂的分解速度并抑制氧化性气体的产生，在添加不同比例的反应抑制剂的情况下可有效的控制反应发生的时间。

    本研究选取了几种惰性氧化剂及几种反应抑制剂进行了复配，通过充分混合制备出了几种环保型氧化剂，可根据不同的井况及不同的反应需要调整配比，达到产品系列化的要求。

    选取惰性过氧化物及反应抑制剂混合搅拌1小时，通过测体系氧化剂的半衰期调整反应抑制剂的混合比例，实验结果见表2。从实验结果看，反应抑制剂对过氧化物半衰期的起到了分解抑制作用，当混合比例为1：0.4时体系的半衰期是39.5倍，即体系的反应速度是常规惰性氧化剂的1/39.5。

    通过配比惰性过氧化物及反应抑制剂，达到了对氧化反应速度的可控。

    3.2 环保型解聚剂性能评价

    3.2.1 实验方法

    解聚剂对聚合物溶液降解的实验评价方法如下：

    （1）配制聚合物溶液。聚合物采用现场聚合物驱用聚丙烯酰胺粉剂，按照现场母液配制浓度称取定量聚合物，配制采用水站污水，搅拌时间为5h，使得聚丙烯酰胺充分溶解。

    （2）配制解聚剂溶液。将解聚剂按照质量比0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%的浓度配制系列溶液。

    （3）把所配制的聚合物溶液与清水和解聚溶液按照1：1的比例混合，测量混合物初始的粘度。

    （4）将混合液放置在地层温度下的水浴锅中加热、密封，观察现象，同时1h、2h、3h直至10h后测量混合液体的粘度。

    （5）绘制粘度与时间曲线，观察对比解聚剂解聚能力。

    3.2.2 解聚剂对聚合物解聚能力评价

    根据以上评价方法，对解聚剂进行评价得到以下实验结果，见表3、表4，从实验可以看出1%的环保型解聚剂对聚合物具有较好的解聚效果，在地层温度下，在10小时内可将聚合物溶液的粘度降至清水的粘度。

    根据以上的评价方法，对制备的铬交联解聚剂进行评价得到以下实验结果，从实验可以看出1%的环保型解聚剂对交联聚合物具有较好的解聚效果，在地层温度下，在10小时内可将聚合物溶液的粘度降至清水的粘度。

    3.2.3 环保型解聚剂安全性评价

    氧化剂在解堵施工中出现的主要安全隐患是由于氧化剂具有强反应性，在解堵过程中会产生大量氧气等爆炸性气体并与储层中的原油发生反应从而引起原油爆炸，或者产生大量气体通过施工管住造成爆炸性井喷同时带着大量有毒有害气体对施工人员造成伤害。对环保型解聚剂进行安全性评价是通过室内模拟现场解堵液与地层原油及地层堵塞物接触过程，在储层温度及压力下通过现场观察，确定反应的剧烈性及解读液对地层原油的反应性[2]。

    实验方法如下：将环保型解聚剂与地层原油混合后放置在耐压罐中充氮气加压，并放置在恒温水浴中，放置24小时观察油水界面变化。实验结果见表5，可知：温和性解聚剂在与地层原油混合后没有明显气体产生，同时油水界面平整。而与之对比的双氧水溶液与地层原油混合后初期产生大量气体附着在容器壁内，反应24小时后观察油水界面，原油有明显氧化现象、界面灰白、同时产生泡状乳化，说明双氧水等强氧化剂具有危险性，在施工中不容易控制反应速度，不适合于该类井解堵。

    3.2.4 解堵方式选择及施工参数优化

    使用解聚剂处理储层量需要根据聚合物对储层的污染深度选择注入方式及注入量。但目前对于聚合物对于储层造成的堵塞机理及堵塞深度的分析还没有形成统一的认识，同时也缺乏深入的研究。现场后续转水驱井多轮次出砂、防砂后还会有聚合物吐出储层，这说明聚合物对于储层的堵塞是深部堵塞，处于储层深部的储层岩石表面吸附一定量的聚合物，一方面堵塞了孔喉孔道，另一方面在压力差的作用下在泥砂的携带下回吐。聚合物的深部堵塞是造成注聚后续水驱井高压欠注的重要原因。对于深部堵塞可以采用两种方式开展深部解堵工艺：

    一是以伴注的形式开展深部解堵，其优点是处理半径大，同时不需要额外的作业费用，但对于处理半径的选择及注入速度的选择均需要以数模及物模实验数据支撑。

    二是以泵注的方式大剂量的处理储层，但由于作业性质的限制，注入半径一般难以达到工程设计需要。在开展拌注物模及数模实验之前，可根据现场泵注的情况，尽可能的深部处理储层，现场试驗解聚剂的效果。

    现场使用解聚剂浓度的确定。根据室内试验结果，在解聚剂浓度0.5-1.0%之间即可对聚合物有较好的解除效果，但是考虑到储层条件下聚合物存在于孔吼孔道之间，所能容积的解堵剂溶液有限，因此适当提高解堵剂的使用浓度有利于聚合物的解除，同时从作业成本考虑，现场试验使用浓度确定为1.0%。

    3 应用效果

    以GO7-22X2206井为例，该井堵塞后应用低腐蚀聚合物解堵体系解堵，设计解堵半径为3m，解堵后生产日液148m3，效果良好，该井解堵后生产效果显著。

    4 结论

    室内研制了一种环保型解聚剂，在室内评价了解聚剂的性能、安全性等，室内实验表明：该解聚剂相比于传统的强氧化剂型解聚剂，在储运及施工过程中可保证100%的安全性，其对人体无害，对设备、管柱无腐蚀性，是一种绿色环保的解堵工艺措施。

    由于环保型解聚剂反应速度可控，相比传统氧化剂速度慢，其反应作用的距离远，以反应速度计算其反应处理半径，其有效处理半径是传统强氧化剂型解聚剂的十倍以上。同时，室内实验表明，其对聚合物的降解率高，对于新鲜母液、聚合物团聚物、老化聚合物、铬交联聚合物均具有良好的降解性。

    参考文献：

    [1] 杨艳霞，胡三清，周文军，等.聚合物驱的解堵与解吸室内研究[J].湖北化工，2003.20（01）：19-20.

    [2] 田乃林.注聚合物井井底堵塞物解除方法的室内研究[J].钻采工艺，2002，20（06）：86-88+96.

    胜利油田分公司 孤东采油厂工艺研究所，山东 东营