海上油田注水井復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液研究

丁文剛，邵尚奇，高紀(jì)超，杜曉霞

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.大港油田石油工程研究院，天津300280）

海上油田注水井復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液研究

丁文剛1，邵尚奇1，高紀(jì)超1，杜曉霞2

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津300459；2.大港油田石油工程研究院，天津300280）

針對海上B油田注水井注水過程中壓力升高，注水量下降的現(xiàn)象，分析注水井堵塞原因主要為無機(jī)垢和有機(jī)垢堵塞。提出采用復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注措施，研究出了適合于目標(biāo)油田注水井的復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液，室內(nèi)評價(jià)了其基本性能和解堵效果。結(jié)果表明，該體系具有良好的防膨性能，與地層水配伍性好，具有良好的穩(wěn)定鐵離子能力，腐蝕性能可以滿足海上平臺的要求，并且對現(xiàn)場堵塞物的溶解率高，能夠很好的解除地層中有機(jī)垢和無機(jī)垢堵塞。相比較于現(xiàn)場解堵劑，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液解堵后滲透率恢復(fù)值均大于100%，明顯改善了儲層，可以代替現(xiàn)有解堵劑應(yīng)用于海上平臺注水井酸化解堵增注作業(yè)。

注水井；堵塞；復(fù)合有機(jī)酸；解堵增注

注水開發(fā)是海上低滲透油田開發(fā)最常用的手段之一［1］。低滲透油田儲層物性一般較差，在注水開發(fā)過程中，經(jīng)常發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象，使注水壓力升高，注水井吸水能力下降，影響注水開發(fā)的效果［2］。針對這一問題，注水井解堵增注技術(shù)得到了很大的發(fā)展，其中酸化解堵增注屬于最常用的增注措施［3，4］。

目前，國內(nèi)外關(guān)于注水井酸化解堵增注的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，酸液體系的發(fā)展也趨于完善，各種酸化解堵增注技術(shù)也在國內(nèi)外各大油田有過很多成功應(yīng)用［5，6］。本文針對海上B油田低滲透儲層注水井地層堵塞以無機(jī)垢和有機(jī)垢堵塞為主的現(xiàn)象，并結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究出了適合于該油田注水井的復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液體系，并評價(jià)了解堵增注液的各項(xiàng)性能，為現(xiàn)場酸化解堵增注的實(shí)施提供參考。

1　目標(biāo)油田堵塞原因及解堵增注思路分析

海上B油田在注水過程中出現(xiàn)注水壓力升高，部分注水井達(dá)不到配注要求的現(xiàn)象，分析主要原因有：（1）注入水和地層水存在無機(jī)垢堵塞地層現(xiàn)象；（2）儲層原油中的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高，存在有機(jī)質(zhì)堵塞地層現(xiàn)象；（3）地層礦物中黏土礦物含量較高，存在水敏現(xiàn)象；（4）分析現(xiàn)場垢樣成分含有較多的鐵腐蝕產(chǎn)物，因此存在腐蝕產(chǎn)物堵塞地層的現(xiàn)象；（5）另外，注水層物性較差，注入水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)也易造成地層堵塞。

結(jié)合以上分析認(rèn)為，海上B油田注水井堵塞以無機(jī)垢和有機(jī)垢堵塞為主，但兩種堵塞的主次無法判斷，因此建議采用復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注措施。針對該油田注水井堵塞原因、類型以及解堵措施，結(jié)合注水層物性特征，研制的復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液主要成分包括多元醇有機(jī)聚醚酯混合物、復(fù)合有機(jī)酸、黏土穩(wěn)定劑、鐵離子穩(wěn)定劑、緩蝕劑、阻垢劑、滲透劑以及復(fù)配表面活性劑。室內(nèi)對復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液體系進(jìn)行了基本性能評價(jià)。

2　復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液基本性能評價(jià)

2.1防膨性能評價(jià)

室內(nèi)使用離心法評價(jià)了復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對膨潤土的防膨效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

表1　防膨性能評價(jià)結(jié)果Tab.1 Evaluation results of anti swelling property

由表1可知，經(jīng)過復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液處理后，膨潤土的膨脹率比蒸餾水下降明顯，說明酸化解堵增注液能夠很好的防止儲層黏土礦物的膨脹，具有良好的黏土穩(wěn)定能力。

2.2與地層水的配伍性評價(jià)

將復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液與目標(biāo)儲層地層水按不同比例混合后，在50℃下使用濁度儀測定不同比例混合液的濁度值，評價(jià)復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液與地層水的配伍性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

表2　與地層水配伍性評價(jià)結(jié)果Tab.2 Compatibility evaluation results of formation water

從表2數(shù)據(jù)可知，不同比例的混合液濁度值均在10 NTU以下，說明復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液進(jìn)入地層后不會與地層水產(chǎn)生無機(jī)沉淀等堵塞儲層，與地層水配伍性良好，對地層滲透率不會產(chǎn)生不良影響。

2.3腐蝕性能評價(jià)

室內(nèi)采用“掛片失重法”評價(jià)了復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液和地層水不同比例混合后對N80鋼片的腐蝕情況。試驗(yàn)條件為：溫度50℃，材質(zhì)為N80油管鋼片，試驗(yàn)方法參見SY/T5405-1996《酸化用緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評價(jià)指標(biāo)》。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖1）。

圖1　腐蝕性能評價(jià)結(jié)果Fig.1 Evaluation results of corrosion performance

由圖1可知，隨著混合液中解堵增注液體積的增大，腐蝕速率逐漸增大。100%復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對N80鋼的腐蝕速率為0.495 1 g/（m2·h），完全滿足石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)到現(xiàn)場施工的要求。

2.4鐵離子穩(wěn)定能力評價(jià)

鐵離子穩(wěn)定能力評價(jià)實(shí)驗(yàn)方法參照SY/T6571-2012《酸化用鐵離子穩(wěn)定劑性能評價(jià)方法》。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。

表3　鐵離子穩(wěn)定能力評價(jià)結(jié)果Tab.3 Evaluation results of iron ion stability

由表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，無論在25℃還是在50℃條件下，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液的穩(wěn)定鐵離子能力值均大于180 mg/mL，說明解堵增注液體系具有良好的鐵離子穩(wěn)定能力。

2.5溶解垢能力評價(jià)

針對現(xiàn)場堵塞物分析結(jié)果，主要成分為無機(jī)垢和有機(jī)垢，室內(nèi)使用復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對現(xiàn)場堵塞物進(jìn)行溶蝕實(shí)驗(yàn)評價(jià)，并與常用有機(jī)溶劑0#柴油、二甲苯以及常用無機(jī)解堵劑15%HCl、12%HCl+3% HF對現(xiàn)場堵塞物的溶蝕效果進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4）。

表4　溶解垢能力評價(jià)結(jié)果Tab.4 Evaluation results of the ability to dissolve scale

由表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，由于現(xiàn)場堵塞物中含有無機(jī)垢和有機(jī)垢多種成分，所以單一解堵劑對現(xiàn)場堵塞物的溶解效果不理想。而復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液中含有解除有機(jī)垢和無機(jī)垢的有效成分，所以對現(xiàn)場堵塞物的溶解率較高，能夠很好的解除地層中有機(jī)垢和無機(jī)垢堵塞。

3　復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液解堵效果評價(jià)

3.1解除模擬無機(jī)垢效果評價(jià)

室內(nèi)評價(jià)方法為：首先使用濃度較高的模擬氯化鈣鹽水驅(qū)替巖心2 PV，再注入2 PV濃度較高的碳酸鈉鹽水，利用兩者接觸后能夠形成大量碳酸鈣沉淀的特點(diǎn)，在巖心中模擬無機(jī)垢形成的堵塞，然后注入1 PV的復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液進(jìn)行解除模擬無機(jī)垢堵塞效果的評價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表5）。

由表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對模擬無機(jī)垢的解堵率達(dá)到228.6%，解堵后巖心滲透率提高14.9%，說明復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對地層中形成的無機(jī)垢具有良好的解除效果。

3.2解除模擬有機(jī)垢效果評價(jià)

室內(nèi)使用加入一定量瀝青質(zhì)的海上B油田儲層原油在50℃下飽和巖心，模擬儲層條件下有機(jī)垢污染堵塞儲層現(xiàn)象，測定污染前后的滲透率，然后擠入1 PV復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液進(jìn)行解除模擬有機(jī)垢堵塞效果的評價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表6）。

由表6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對模擬有機(jī)垢的解堵率達(dá)到192.6%，解堵后巖心滲透率提高6.4%，說明復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對地層中形成的有機(jī)垢具有良好的解除效果。

表5　解除無機(jī)垢效果評價(jià)結(jié)果Tab.5 Evaluation results of remove inorganic scale effect

表6　解除有機(jī)垢效果評價(jià)結(jié)果Tab.6 Evaluation results of remove organic scale effect

表7　綜合解堵效果評價(jià)結(jié)果Tab.7 Evaluation results of comprehensive solution blocking effect

3.3綜合解堵效果評價(jià)

評價(jià)方法：室內(nèi)首先使用海上B油田平臺注入水（未處理）對巖心進(jìn)行模擬堵塞污染，測定污染前后滲透率，然后擠入1 PV復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液進(jìn)行綜合解堵效果的評價(jià)；作為對比，使用同樣的方法對現(xiàn)場解堵劑進(jìn)行綜合解堵效果評價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表7）。

由表7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，巖心經(jīng)過平臺注入水污染后，滲透率下降明顯，說明堵塞嚴(yán)重。經(jīng)過復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液和現(xiàn)場解堵劑處理后，滲透率出現(xiàn)不同程度的增加，巖心的解堵率均大于200%，說明解堵液在已經(jīng)堵塞的巖心中能夠起到很好的解堵效果。相比較于現(xiàn)場解堵劑，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液解堵后的滲透率恢復(fù)值均大于100%，說明復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液不但能解除已經(jīng)產(chǎn)生的堵塞，還能提高基質(zhì)滲透率，達(dá)到改善儲層的目的。

4　結(jié)論

（1）針對海上B油田注水井堵塞原因展開分析，結(jié)果認(rèn)為堵塞以無機(jī)垢和有機(jī)垢堵塞為主，但兩種堵塞的主次無法判斷，因此建議采用復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注措施。

（2）復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液具有良好的黏土穩(wěn)定能力，與地層水配伍性好，具有良好的穩(wěn)定鐵離子能力，腐蝕性能可以滿足海上平臺的要求，并且對現(xiàn)場堵塞物的溶解率高，能夠很好的解除地層中有機(jī)垢和無機(jī)垢堵塞。

（3）復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液對單一的模擬無機(jī)垢和有機(jī)垢均有良好的解除能力，另外，相比較于現(xiàn)場解堵劑，復(fù)合有機(jī)酸化解堵增注液解堵后滲透率恢復(fù)值均大于100%，明顯改善了儲層，可以代替現(xiàn)有解堵劑應(yīng)用于海上平臺注水井酸化解堵增注作業(yè)。

［1］劉光成，溫哲華，王天慧，等.海上油田注聚井解堵增注技術(shù)進(jìn)展研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2014，36（12）：244-247.

［2］李玉光，邢希金，李瑩瑩，等.針對渤海A油田注水井堵塞的解堵增注液研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2013，35（11）：132-135.

［3］汪偉英.注水井解堵增注技術(shù)綜述［J］.鉆采工藝，1995，18（4）：35-37.

［4］李曉明，田育紅，朱名昭，等.ZFJ05復(fù)合降壓增注技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（4）：52-55.

［5］陳東升，姜紅.酸化增注技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用［J］.內(nèi)江科技，2011，32（4）：119-120.

［6］尹光偉，王玉忠，李詩仙，等.花場油田酸化解堵用酸液體系的評價(jià)與應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2015，34（1）：30-32.

Research of complex organic acid blocking removal and augmented injection fluid for water injection wells in offshore oilfield

DING Wengang1，SHAO Shangqi1，GAO Jichao1，DU Xiaoxia2
（1.Production Optimization-COSL，Tianjin 300459，China；2.Petroleum Engineering Research Institute of Dagang Oilfield，Tianjin 300280，China）

Aiming at the pressure rise and the decline of water injection quantity in the process of water injection well in B offshore oilfield，the main reasons for the blocking of water injection wells are inorganic and organic fouling.By using the compound organic acid hydrolysis method，the mixed organic acid solution plugging and increasing injection solution was proposed，and its basic performance and blocking effect were evaluated.The results show that the system has good anti swelling performance，good compatibility with formation water，good stability of iron ion，corrosion performance can meet the requirements of offshore platform，the dissolution rate of the site is high，which can remove the organic and inorganic fouling in the formation.Compared to field plugging agent，compound organic acidizing plugging removal and augmented injection solution plugging the permeability recovery values were greater than 100%，can significantly improve the reservoir，to replace the existing solutionplugging agent used in offshore platform injection wells acid dissolve plugging removal and augmented injection work.

injection well；blocking；complex organic acid；blocking removal and augmented injection

TE358.5

A

1673-5285（2016）09-0053-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.013

2016－07-08

丁文剛，男，湖北天門人，碩士研究生，工程師，2013年畢業(yè)于長江大學(xué)油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)在從事酸化技術(shù)研究工作，郵箱：drillingman@163.com。