河南油田双河区块注聚井堵塞机理及APS解堵剂性能评价

付美龙，周志亮（长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100）

在聚驱开发过程中，随着聚合物累计注入量的增加，注聚井堵塞日益严重，油田总体聚合物注入状况逐年变差。注聚井堵塞的主要原因体现在以下几个方面：聚合物在多孔介质中的吸附及滞留；注入井由于完井过程污染或试注措施不当而造成的堵塞［1］；注聚过程中近井及炮眼堵塞和聚合物溶液变性及凝胶的形成造成堵塞。

1 注聚井堵塞机理研究

注聚返吐物呈固态渣状，肉眼观察其中有黑色的油状物、腐烂的树叶、岩石颗粒以及大量的聚合物凝胶等。通过化学分析法分析注聚返吐物成分，其组成如表1、2所示。

表1 注聚返吐物成分表

表2 注聚返吐物离子质量浓度

从注聚返吐物成分分析数据可以看出，聚合物凝胶占堵塞物的质量分数90.98%，是造成堵塞的主要物质。分析堵塞原因如下：

1）堵塞物中的总铁离子含量较高（若水中Fe3＋质量浓度大于1mg／L，就有堵塞的可能；若Fe3＋质量浓度大于3mg／L，就可产生明显堵塞，使注入压力急剧上升［2］），地层中的铁离子既可与聚合物发生交联反应，生成具有刚性的交联物堵塞地层，也可与微生物产生的黏胶结合，形成一种刚性的微粒堵塞在岩石的孔道中，造成堵塞［3］。另外由于硫酸盐还原菌的存在，与地层中的铁离子很可能反应生成硫化亚铁（FeS），FeS是油润湿性物质，重质烃类可以将其与其他有机生物质黏合在一起，附着在管壁或岩石上很难清除［4］。可见，铁离子，无论是三价、二价，还是不溶于水的氧化铁，都将加剧聚合物的堵塞，而且随其中的铁离子质量浓度的增加，堵塞程度增加，甚至堵塞聚合物溶液已经堵塞的孔隙。因此铁离子的质量浓度必须控制在lmg／L 以下，注聚合物过程中，必须加强注水管线的防腐、防锈工作，使氧化铁的质量分数控制在0.05%以下。

2 解堵剂解堵效果评价

2.1 试验材料

1）试验岩心 石英砂环氧树脂胶结人造岩心，直径2.5cm，长度8～11cm。

2）试验用水 双河区块的注入水，表3是双河区块注入水的离子成分表。

表3 双河区块注入水离子成分表

3）聚合物 正力Ⅱ型，相对分子量2.2×107，水解度24%，固含量89%（质量分数）。

4）APS解堵剂质量分数配比为 4%APS＋1%NaOH＋2%NH4Cl，该配方由河南油田提供。

2.2 APS解堵剂效果评价

2.2.1 APS解堵剂对聚合物溶液的解堵效果

向岩心中注入聚合物溶液，直到注入压力大幅度上升，造成堵塞，同组试验间的堵塞程度尽量接近；之后缓慢注入2PV 的APS解堵剂，反应24h后再次测水测渗透率。堵塞程度和解堵有效率分别用伤害率和恢复率表示。

式中：K1为岩心的原始水测渗透率，D；K2为注聚堵塞后的水测渗透率，D；K3为解堵后的水测渗透率，D；p1、p2、p3分别为对应的注入压力，MPa；Q1、Q2、Q3分别为相应出口流量，ml／s。结果如表4所示。

表4 APS解堵剂对聚合物溶液的解堵效果

从表4的室内岩心模拟试验结果来看，河南油田提供的解堵剂配方对聚合物溶液造成的堵塞已达到了较好的岩心解堵效果，当岩心渗透率较小时（0.086D）其渗透率恢复率为57.14%，接近60%，随着岩心渗透率的增加，解堵效果越好，当渗透率接近1D 时，渗透率恢复率可达到71.72%。

According to the National Kidney Foundation of Japan (1998) there is a high prevalence of cardiovascular morbidity in patients with chronic kidney disease (CKD),and cardiovascular mortality is higher in dialysis patients than in the general population[8].

2.2.2 APS解堵剂对聚合物凝胶的降解效果

在聚合物溶液中加入交联剂，注入岩心中，候凝24h，模拟聚合物凝胶对地层造成的堵塞，缓慢注入2PV 的APS解堵剂进行解堵，反应24h后再次测水测渗透率，结果如表5所示。

表5 4%APS解堵剂对聚合物凝胶的岩心模拟解堵试验

从表5显示的室内岩心模拟试验结果来看，4%APS解堵剂对聚合物凝胶的解堵效果不太理想，当渗透率较小时（0.114D），其岩心渗透率恢复率仅为40.78%，渗透率的恢复率随岩心渗透率的增大而增加，当岩心渗透率较大时（1.012D），渗透率恢复率为57.00%，依然不能达到有效解堵的要求。

2.2.3 增大质量分数对APS解堵剂化学解堵效果的影响

将配方中各成分的质量分数增大至8%APS＋2%NaOH＋4%NH4Cl，重复APS解堵剂对聚合物溶液和凝胶的解堵试验。试验结果如表6、7所示。

表6 APS解堵剂（8%）对聚合物溶液的岩心模拟解堵试验

表7 APS解堵剂（8%）对聚合物凝胶的岩心模拟解堵试验

由表6、7可以看出，增大APS解堵剂的质量分数对聚合物溶液的解堵有较好效果，渗透率恢复率由64.80%增加到71.43%，增加了6.63个百分点；但对凝胶解堵效果不大，只增加了2.92个百分点。

3 提压增注技术提高解堵有效率研究

选用化学解堵试验中的2＃和4＃岩心，化学解堵后采用不同的泵排量进行驱替，提高驱替压力，研究化学解堵后提高驱替压力对解堵效率的影响。试验结果如表8所示。

表8 提高驱替压力对APS解堵剂解堵效率的影响

由表8显示的结果可以看出，化学解堵后提高注入压力可以增加岩心渗透率的恢复率，提高解堵有效率。对于聚合物溶液造成的堵塞，当注入压力分别提升0.075、0.230、0.400MPa后，渗透率恢复率从原来的64.80%增加到81.00%、91.27%、92.57%，恢复率分别增加了16.2、26.47、27.77个百分点；对于聚合物凝胶造成的堵塞，当注入压力分别提升0.132、0.393、0.692MPa后，渗透率恢复率从原来的40.78%增加到53.85%、58.46%、62.11%，恢复率分别增加了13.07、17.68、21.33个百分点；数据显示，注入压力增幅越大，岩心渗透率恢复率越好。但注入压力并不能无限制提升，注入压力应小于地层破裂压力。

4 结论

1）聚合物凝胶占堵塞物的质量分数为90.98%，是造成堵塞的主要物质。

2）APS解堵剂对聚合物溶液造成的堵塞有较好的解堵效果，当渗透率接近1D 时，渗透率恢复率可达到71.72%。增大APS解堵剂的质量分数可以使渗透率恢复率提高6.63个百分点，因此增大解堵剂质量分数对聚合物溶液的解堵有较好效果；但对聚合物凝胶造成的堵塞的解堵效果不太理想，增大APS解堵剂的质量分数渗透率恢复率只增加了2.92个百分点，不能达到有效解堵的要求。

3）化学解堵后提高注入压力可以增加岩心渗透率的恢复率，对于聚合物溶液造成的堵塞，当注入压力提高0.450MPa后，渗透率恢复率从原来的64.80%增加到92.57%，恢复率提高了27.77个百分点；对于聚合物凝胶造成的堵塞，当注入压力提升0.692MPa后，渗透率恢复率从原来的40.78%增加到62.11%，恢复率提高了21.33个百分点。注入压力增幅越大，岩心渗透率恢复率越好。但注入压力并不能无限制提升，注入压力应小于地层破裂压力。

［1］付美龙，胡望军.聚合物驱地层聚合物解吸剂的研究 ［J］.精细石油化工进展，2007，8（10）：9～11.

［2］黄春.疏松砂岩油藏保护新技术 ［M］.东营：中国石油大学出版社，2006.

［3］李君，杨希志.注聚井用JY－1解堵剂的研制及性能评价 ［J］.化学工程师，2004，（7）：10～12.

［4］樊世忠，王彬.二氧化氯解堵技术 ［J］.钻井液与完井液，2005，22（增刊）：113～116.

［5］谢朝阳，李国，王鑫，等.大庆油田注聚井解堵增注技术 ［J］.大庆石油地质与开发，2003，22（6）：57～59.

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