化学驱油田注入井高压欠注治理

商闻贤

摘要：随着海洋石油资源的开采，油田面临着后备储量不足，采收率低，钻井成本增加等问题。近年来，大多数油井采用注入化学溶液驱替原油的方式（化学驱）来提高采收率。然而，化学驱三次采油过程中，随着化学药剂的注入，注入井堵塞问题日益突出，主要表现是:注入压力高、达不到配注、间歇注入等，严重影响化学驱效果。化学驱油田注入井高压欠注治理分析了化学驱注入井注入压力上升的主要原因及注入井堵塞规律、并根据注入井近井地带堵塞物的成分，减少注入井解堵后因化学溶液再吸附而重新堵塞，研究了注入井油层保护技术。

关键词：化学驱油田 注入井 解堵 高压欠注

1. 前言

在众多流体驱替方法中化学驱油方法被视为目前最有效的驱油手段，化学溶液可以明显降低水相的流速，改善流度比，提高水淹层段的驱油效率。因此可以提高经济效益。化学驱提高驱油效率的观点目前普遍的观点认为化学药剂的驱油机理是化学药剂提高了驱替相溶液的粘度, 改善了油水流度比, 降低了水相渗流能力、提高了油相渗流能力, 克服了水相在非均质油藏中指进现象的发生, 从而提高了化学药剂溶液在油层中的波及体积, 因此提高了原油的采收率。

海上油田自2003年起逐步开展化学驱油技术的矿场先导试验及扩大工业试验以来，化学驱油技术取得了显著的降水增油效果，已成为渤海油田开发稳产和增产的重要手段之一。然而，随着化学溶液注入量的不断增加、注入时间的延长，注入井堵塞问题日益严重。陆地油田一般采用水力压裂、强氧化复合型化学解堵等增注措施，不同于陆地油田，海上油田受平台空间、庞大的配注设备限制及对解堵剂腐蚀性、安全性的高要求标准，常规解堵增注措施不易推广。因此有必要结合海上油田的特征，进一步完善适宜海上油田的解堵增注技术系列。

2. 化学驱油田注入井高压欠注原因

化学驱油田注入井井底及近井地带堵塞物的主要成分为聚合物絮状物、粘土及机械杂质、盐垢、硫化铁和有机堵塞物等。其原因:一是外来杂质侵入与油层内部粘土矿物吸水后分散、运移、膨胀等引起的伤害;二是无机、有机结垢堵塞以及细菌作用污染;三是化学药剂溶液变性造成的堵塞。

2.1化学驱油田注入井颗粒运移对地层渗透率的伤害由于注入井注入的化学药剂溶液粘度较高，其对微粒具有很强的裹挟作用，加剧了地层孔隙中的颗粒运移。从注人流量与渗透率的变化关系曲线上，可判断岩石对流速的敏感性，并找出其临界流量，计算出临界流速。

2.2化学药剂溶液吸附滞留对岩心渗透率的伤害，化学药剂溶液在岩石表面的静态吸附一般是单分子层的，但在运动过程中，叮能会出现分子链的相互缠绕、包容粘土颗粒运移等情况因此，地层中化学药剂溶液吸附将不会是均一的单分子层吸附，这种动态吸附不但使渗流孔道变窄，而且有可能堵塞孔道，显著降低地层的吸液能力，渗透率越高，相同注入体积条件下的伤害程度越低。

3. 注入井解堵增注常用技术分析

经过大量室内实验研究及现场试验应用，国内外已对注聚井解堵技术有了不少研究，不仅进一步完善了物理解堵增注、化学解堵增注、复合解堵增注等技术，同时还展开了生物酶增注技术的新研究。

1. 物理解堵增注技术

物理解堵增注技术主要有超声波解堵增注、水力振荡解堵增注、直流电场解堵增注、电脉冲技术、磁场处理技术、水力压裂、高能气体压裂等技术，其中以压裂增注技术为主，超声波解堵增注、电脉冲技术、水力振荡解堵增注近几年得到了较大发展，现场应用规模逐渐增大。

2. 化学解堵增注技术

与物理解堵增注技术相比，化学解堵技术不受储层特征、堵塞层厚度、水泥环胶结和完井质量的限制，应用更为广泛团。化学解堵增注技术主要有纯酸化解堵、强氧化剂解堵、表面活性剂增注、化学生物热解堵、聚硅纳米材料增注。

3. 生物酶解堵增注技术

生物酶解堵增注技术目前尚处于初期研究阶段，总体技术仍不成熟，现有解堵生物酶对环境要求较高且解堵效果相对较羔，运用难度相对较高，有待进一步完善。

4. 复合解堵技术

物理化学复合解堵法综合了两者共有的优点，利用化学解堵剂溶解物理振动后脱落的堵塞物，效果好于单一解堵措施，但同时具有两者的缺点，对防砂筛管以及地层结构有负面影响。

4. 超声波解堵增注技术在渤海某油田的应用

1、超声波解堵技术

超声波解堵技术系统作为一种物理手段和工具，由超声波控制器、振动部件和高频匹配网络所构成。振动部件包括：换能器、变幅杆和工具头（导入杆）。换能器将高频电能转换成机械能（超声波）；变幅杆按应用要求设计振幅放大倍数；固定和连接工具头与换能器；将超声波能量传递给工具头，再由工具头将超声波能量发射至介质中。

超声波解堵生产油井、注水井和近井油层时，功率超声波控制器会产生间歇期的振荡脉冲信号，通过高频电缆输送到井下的压电换能器，压电换能器将电能转换为声能辐射出超声波。超声波对经过的介质产生线性交变振动作用，激波作用，定向作用，空化作用等综合效应作用于储油层。使得地层产生微裂缝，改变油层中流体的物性及流态，降低流体粘度，提高油层渗透性，解除采油井，注水井的堵塞。达到提高原油产量和油井采收率的目的。

2、超声波解堵技术的应用

（1）解堵方法的选用

海上油田注入井高压欠注的常规解堵方式主要有物理解堵和化学解堵，近几年渤海油田常用的解决注入井高压欠注的方法有以下三种：酸化解堵、更换注入管柱、水力压裂解堵。

由于D14井注入压力高（13.5MPa），注入量小，无法达到酸化解堵的最小排量要求，而且，该井地层对水、酸较为敏感，不适合酸化作业。

更换注入管柱只能解决管柱脏堵的问题，无法解决地层堵塞，不能从根本上解决注入井高压欠注的因素。

D14井目前注入压力已经达到13.5MPa，如果使用水力压裂解堵，势必还要继续提高注入压力，有可能将地层压裂，且D14井地层地质已砂岩为主，一旦破裂将造成不可预估的后果，水力压裂解堵风险太大。

综合上述情况，油田决定引入功率超声波技术，即在对该井更换井下换管柱作业的同时进行超声波解堵作业。这是该油田首次使用超声波解堵技术对高压欠注的注入井进行解堵增注作业。

（2）现场实施

至9月22日，经过半个月的紧张施工，D14井超声波解堵及换管柱作业安全顺利完成，超声波解堵效果非常显著，该井注入压力下降至4.2MPa，注入量达到360 m³/d。并且，经过三个多月的观察，该井注入压力上升速度较慢，直至2019年12月31日，注入压力刚达到6.2MPa，注入量345m³/d，满足配注要求。

5. 效果评价

渤海某油田D平台D14井经过超声波解堵后，通过两个多月的观察，该井注入压力上升缓慢（从4.2MPa上升至6.2MPa），注入量一直能满足配注要求（340-370m³/d），能够很好满足现场生产需求。工艺方面，该项技术仅需要一套超声波解堵设备，一套钢丝设备，无需动管柱，施工时间短，难度小，几乎无风险，有效期长，对地层无任何污染；同样的酸化解堵施工工艺复杂，作业时间长，难度大，风险大，有效期短，且酸液对地层会造成不同程度的污染。

6. 总结

通过此次D14井超声波解堵增注措施的成功实施，结合化学驱油田注入井高压欠注的特点，为后期化学驱油田注入井解堵增添新的方法，同时也为油井解堵提供新的思路。

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