油田注聚合物驱井堵塞机理研究进展

油田注聚合物驱井堵塞机理研究进展

周广沂

大庆油田有限责任公司第三采油厂第五油矿采油八队 22#注入站黑龙江 大庆 163000

摘要：现如今，随着我国经济的快速发展，而油田开发进入后期,聚合物驱已成为油田稳产、挖潜和提高原油采收率重要措施,进入“十五”后,大庆油田更加大了聚合物驱油矿场推广应用规模,并取得显著效益,为油田做出了重要贡献。但是,在应用过程中,一些问题便随之而来,由于聚合物的吸附滞留引起堵塞及由于注聚而形成的复合垢类引起堵塞,使注入井压力升高,影响正常生产,因此必须对其解堵,以降低注入压力,恢复正常注聚生产。普通酸化作业只能解除无机垢类和少量岩石充填物和杂质,对聚合物不会有明显的降解、降粘作用,油田为此开展了大量的现场试验,取得了一定效果,起到了积极作用,但也存在着一定问题,如成本过高,施工不安全以及部分井达不到预计效果等,为此有必要试验新的聚合物解堵技术。

关键词：油田;注聚合物驱;井堵塞;机理;进展

引言

在现场聚合物驱油中注聚井发生堵塞影响聚合物驱油效果，但目前解堵技术存在有效效果差、作用时间短、普适性差等问题。因此需从本质上研究注聚井堵塞机理，从而研制出高效普适的解堵剂及解堵工艺。为解决注聚井堵塞问题，须从根本上研究注聚井堵塞机理，通过大量实验室及现场调研发现堵塞的原因是多方面。本文根据堵塞特点将堵塞机理分为内因和外因分别进行综述，以期为注聚井堵塞机理及解堵技术进一步研究提供借鉴和参考。

1注聚合物井堵塞原因分析

1.1聚合物在地层中的吸附滞留

聚合物静态时，在岩石表面的吸附一般是单分子层，但在运动过程中，分子链会相互缠绕、并包容黏土颗粒等进行运移，使得地层中聚合物吸附不再以均一的单分子层进行吸附，导致渗流孔道变窄，降低了地层的吸液能力，更严重地可能堵塞岩石孔道。在砂岩储层中，因内表面积大，成岩矿物多样组合，黏土矿物含量高，所以当聚合物溶液在砂岩孔隙中流动时，更易发生吸附滞留。唐洪明等研究发现，在45℃静态条件下，黏土矿物对聚合物的吸附起主导作用，聚合物在黏土矿物上的吸附量是岩石骨架上的4~10倍；在动态条件下，聚合物溶液的流动性受其相对分子质量和分子结构的影响较大。

1.2疏松地层的微粒运移

对于渗透率较大，地层胶结较疏松的储层而言，在流体通过的情况下，该类储层可能会发生地层微粒运移。与水相比，聚合物溶液的黏度要高出很多，在相同流速下进行测试，聚合物溶液对地层孔隙内微粒的作用力明显强于水。用聚合物溶液驱替岩心，有可能发生速敏，当流速大于临界流速时，有可能发生地层微粒运移。大多数储层都存在这种问题，而对于储渗条件较好的大庆油田来说，这方面的影响也很明显。

1.3聚合物相对分子质量过大

驱油用聚合物是高分子有机物，其相对分子质量较大，分子尺寸也较大，而地层孔隙喉道的尺寸在微米级，易造成聚合物分子尺寸（线团回旋半径）与岩石孔道半径不匹配，堵塞多孔介质。研究了两者之间的关系。该关系可用于注聚合物井的风险分析，并在大庆油田北1-6井葡Ⅰ1~4层进行了尝试，计算得出可用的聚合物相对分子质量应该等于或小于8.2×106，但实际采用的相对分子质量为1.2×107~1.4×107，高出储层需要，进而导致堵塞。

1.4微生物对储层的影响

细菌对储层的影响不容忽视。目前，普遍存在于储层中的本源细菌有：硫酸盐还原菌、利用烃细菌、甲烷形成菌、孢子形成菌和耐盐产气的梭状芽孢杆菌。它们在储层中生长繁殖后形成菌落，并产生大量的代谢物。这些菌落和代谢物，还有代谢产物中的黏胶与铁离子结合物，都会造成地层堵塞。进一步的研究表明，厌氧菌与好氧菌相比，虽然对聚合物溶液有一定的降解作用，但其对聚合物解堵的作用有限。以河南油田为例，就出现了配聚污水堵塞地层的现象，其原因是SBR还原菌将污水中的SO₄^2-及其他高价含硫化合物还原成H₂S，H₂S腐蚀油水井管柱产生FeS沉淀，堵塞地层。

1.4四聚合物溶液流变性及注入水中的三价离子的影响

聚合物溶液,即部分水解聚丙烯酰胺是一种物理化学性质相对稳定的高分子化合物,在温度、酸碱度、盐度、剪切很小的条件下,可以很稳定的保持原有特性。但是,作为高分子溶液,富含大量活性官能团,也存在对许多化学品的敏感性,造成局部或整体的变质或变性。此外聚合物与三价铁离子能够形成凝胶,实验表明,若水中三价铁离子浓度大于1毫克/升,聚合物就有堵塞的可能因此三价离子的存在也是聚合物堵塞地层的一个重要因素。

2堵塞机理的研究方法

目前，对注聚井堵塞机理研究的方法主要有:(1)离心法分析堵塞物中固体含量和聚合物含量。该方法适用范围广、费用低。但存在操作过程严格、不易掌握、可能出现分离时间长等问题。(2)X射线多晶衍射仪分析堵塞物中无机物含量。该方法能够精确进行物相、定性、定量分析，但在测量方法上要求严格，否则会造成峰强弱的变化甚至出现峰的消失。(3)扫描电镜分析堵塞物中元素含量。该方法可以获取被测样品本身的物理、化学性质。但其对待测样品要求不能含有水分、必须是无磁性、无毒性且成分稳定。(4)红外光谱仪分析堵塞物中特性基团。红外光谱对样品适用性广泛。但是随着仪器的进步、低温技术的应用波谱图需要进行不断修改;且通过红外光谱对波峰对比分析不能作为一个完整的结构判断手段。(5)物模驱替实验，利用一维长填砂管、三维模型进行驱替实验，借助各个测压点测出压力、采出液组分、岩心渗透率变化分析注聚过程中不同深度堵塞情况。在实验结束后对各个测试点位的无机、有机组分进行分析，确定注聚过程中堵塞物分布规律。(6)数值模拟分析，基于聚合物、原油特性及在孔隙性介质中流动特征建立并求解渗流模型;将模型结合现场注采动态监测资料结合获得注聚井前缘半径及极限前缘半径;通过与物模实验对比分析得到堵塞物吸附滞留最严重区域。(7)　高压水射流与化学复合解堵法　该施工工艺采用高压射流解堵方法，高压射流在射孔井段上下移动，利用一周４个脉冲作用于炮眼及地层，经解堵液的物理及化学作用既溶解堵塞固体颗粒，使之分散于液体中被旋流液体带走并排出，使孔隙喉道增大，并且通过化学作用对近井地带聚合物断链，降低分子量，减少流动阻力，提高油井产液量，可用于聚合物大分子结构造成的堵塞。

3对解堵后注聚合物的建议

(1)解堵实施后,注聚合物驱时,要加入适量的杀菌剂。杀菌剂可用甲醛(也有除氧的作用)或氯化烷基吡啶(C8-C18)。可连续投放或间歇加入,连续投放时使用的质量浓度一般在10～15mg/L范围,间歇加入时使用的质量浓度一般在100～200mg/L范围。杀菌剂必须交替使用,因长期使用一种杀菌剂会使细菌产生抗药性而显著降低杀菌剂的使用效果。(2)为防止注聚合物驱时井底结垢,要加入适量防垢剂。可选用EDTA,使用的质量浓度为0.01mg/L。(3)注聚合物驱时,现场要求配溶液用水的矿化度小于5000mg/L,而pH值不能小于7。(4)配制的HPAM水溶液在注入地层之间应先作水分析实验,确保不会由于注入水与地层水的混合而产生沉淀。

结语

注聚合物井的堵塞通常是由物理、化学和生物原因造成的，在解堵时需要综合考虑。对各种解堵技术进行分析，二氧化氯解堵技术和酸化解堵可以从根本上解除注聚合物井的多重污染，达到深度解堵的目的，所以开展新生态二氧化氯解堵剂和新型酸液配方的研究，对聚合物解堵具有重要意义。

参考文献

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［2］刘进东．注聚井堵塞原因分析［J］．中国石油和化工标准与质量，2017，31(4):84，92．

［3］唐洪明，孟英峰，杨潇，等．储层矿物对聚丙烯酰胺损耗规律研究［J］．油田化学，2017，18(4):342－346．