浅析渤海注聚油田地层堵塞物成分及机理

常 伟

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

浅析渤海注聚油田地层堵塞物成分及机理

常 伟

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

海上油田自2003年逐步开展聚合物驱技术的现场试验测试和扩大工业试验以来，注聚合物井堵塞问题日益加重，本研究浅析渤海某代表性油田的注聚井堵塞机理，其中包括聚合物堵塞、粘土矿物堵塞、含硫和铁的沉淀物堵塞、碳酸盐堵塞以及油污堵塞，以及聚合物与固体颗粒以及油污的共同作用所引起的堵塞，对于海上注聚井解堵具有重要借鉴作用。

堵塞；聚合物；现场试验

1 堵塞物主要成因及机理

1.1 注聚地层堵塞物的成分

不同地层或层段的地层堵塞物有一些差异，但是从井筒返排物样品分析结果来看，注聚井地层的堵塞物成分大多是由无机物和有机物组成的。例如大庆某注聚油田2-5-P38注聚井附近井堵塞物的成分主要分为：有机物18.9 %、无机物19%和水59%。

1.2 地层中聚合物的吸附滞留

当聚合物静态吸附岩石表面时一般是单分子层，但是在流体流动的过程中，分子链大的会互相交联，并与粘土颗粒混合在一起［1］，使得聚合物吸附层不再是均匀的单分子层吸附，导致渗流孔道不断变窄，渗透率、吸液能力均下降，最终可能会导致岩石孔隙堵塞。

1.3 无机物沉淀物造成的堵塞

地层水中存在较多的铁、镁、钙等离子，当地层离子与注聚物与不配伍时，就会产生反应生成沉淀物堵塞储层。除此之外，油层中的机械杂质、粘土颗粒会使这种堵塞情况加剧。郑俊德等对注聚岩心薄片和注聚合物井返排液进行X漫散射成像技术测试［2］，发现聚合物以碳酸盐类不溶物和粘土（或砂粒）为胶核，形成堵塞物。

1.4 聚合物溶液混合不均匀

配制过程中，由于聚合物搅拌不均匀或者是溶解不彻底，溶液中会出现软胶团和不溶物。这些软胶团和不溶物会增加注入难度，同时也会造成储层的堵塞。在现场施工过程中，由于混合搅拌不均匀，管柱和管线内出现许多的不溶物，当这些不溶物注入地层时，就会在近井地带堆积，最终导致地层堵塞［3］。

2 S油田堵塞原因分析

选取具有代表性的渤海S，L，J油田的堵塞物作为分析堵塞机理的对象，从S油田堵塞物的成分可以看出，聚合物和粘土矿物占了绝大部分，而且以聚合物缠绕或包裹粘土矿物的形式存在；硫化物、碳酸盐和油污也占有较大比重。

现场取回的垢样具有聚合物交联体的特性，交联强度大，目测垢样中聚合物的团状物较多，分析现场垢样的有机物（主要成分为HPAM）含量约为60%（聚合物交联体含水测量）以上。

通过实验分析，得出结论S油田堵塞物状态及原理特点，如表1所示。

表1 堵塞原理及特点

由此可以把S油田注聚堵塞原因归结为以下几点：

1）聚合物和粘土等矿物颗粒相互缠绕，包裹而形成的胶团；

2）硫或铁的反应产物形成的沉淀；

3）油污的堵塞和其与其他堵塞物缠结而形成的复合体；

4）聚合物配质过程中出现的溶解不均匀现象。

3 L油田堵塞原因分析

3.1 堵塞物成分分析

L油田堵塞物成分分析结果可以看出，油污、有机物（HPAM）、和钙盐占了堵塞物成分的绝大部分，其中钙盐分为硅酸钙和碳酸钙，硅酸钙为粘土矿物，碳酸钙为碳酸盐岩。

垢样呈黑色、致密、胶结状，有一定的弹性。主要由油污、有机物、无机物等组成，其中油污占19.6%，有机物占40.3%，碳酸钙、无机粘土矿物以及腐蚀产物占40.1%。和S油田的堵塞物成分相比，L油田的粘土矿物和硫化物所占比例较小，而其有机物含量较大，但总体来说两个油田的堵塞物成分大体一致。

3.2 堵塞机理分析

根据油田中堵塞物成分的分析，其中铁占5.3%，可以看出，注聚过程中向油层引入了大量亚铁离子。通过及以上实验分析，L油田注聚井堵塞主要原因：聚合物分子与三价铁离子发生分子内或分子间交联（交联物）；聚合物包覆了粘土、机杂、无机垢、铁腐蚀产物等形成软胶团似胶状物（复合垢）；聚合物溶液配制及稀释过程不充分，易形成“鱼眼”和软胶团。

4 J油田堵塞物样品分析

4.1 堵塞物成分分析

从J油田堵塞物形态，可以看出，堵塞物已经呈现粘稠胶状，这是油污、聚合物和固体颗粒共同作用的结果。从J油田堵塞物成分分析可以看出，J油田堵塞物成分主要为油污、有机物（HPAM）、铁矿物和硅铝矿物。和S，L油田相比，J油田中堵塞物的氧化铁明显增多，而碳酸盐岩基本没有。但总体上其堵塞物组成和S，L油田相差不大。

对J油田堵塞物肉眼观测，垢样中可见大块胶团物质，其余为油污混合的泥土矿物为主。在研究中发现，垢样主要由油污、有机物、无机碳酸盐、无机粘土矿物以及腐蚀产物等组成。垢样中聚合物絮状物的含量达到了62.8%。

4.2 堵塞机理分析

J油田平均泥质含量为15%，粘土矿物主要为蒙脱石，平均相对含量为60.6%，储层存在水敏，临界矿化度为3 250mg/L，水敏指数为0.61，储层中等偏强水敏。

通过以上实验数据分析，J油田注聚井堵塞主要原因：粘土矿物水化膨胀，以及膨胀后粘土微粒与聚合物形成的复合堵塞；注聚过程中产生复合垢，造成地层堵塞；Fe3+等高价金属离子与聚合物分子形成交联聚合物堵塞；聚合物溶液配制及稀释过程不充分，易形成“鱼眼”和软胶团等。

5 结论

总体来说，渤海S油田、L油田和J油田的堵塞物成分大体上是一致的，三个油田的堵塞机理也相差不大即：

1）聚合物和粘土等矿物颗粒相互缠绕，包裹而形成的胶团；

2）硫或铁的反应产物形成的沉淀；

3）油污造成的堵塞及油污与其他堵塞物缠结而形成的复合体；

4）聚合物配质过程中出现的溶解不均匀现象。

［1］ 李国，王鑫，王庆国，等.新型聚合物驱注入井解堵增注技术［C］.//三次采油技术研讨会论文集，2003.

［2］ 姜学明，刘明立，张学昌，等.二氧化氯与酸液协同解堵工艺与应用效果［J］.石油勘探与开发，2002，（6）：103-104.

［3］ 覃忠校，黎石松，张兴建，等.二氧化氯复合解堵工艺的研究及应用［J］.石油钻探技术，2002，（3）：63-65.

热泵的工艺流程如图5所示。从工艺流程图可以看出，实际应用流程非常简单，只是把冷却循环水引到热泵机房，把排入空气的温水废热，通过热泵机组提高品位，输送给热用户即可。

图5 热泵工艺流程图

溴化锂吸收式冷水机组包括热水二段型机组、热水单效型机组和热水两级型机组，可提供65℃以上热水和10℃左右的冷水 用于空调或工艺需求，各种热水型机组的制冷量范围，热源条件，使用范围等见表1。

热泵技术用于高温粉料半焦余热利用，其特点有：系统流程简单，运行可靠；降低冷却水蒸发损失，节约冷却水用量及水处理的费用；水为制冷剂，环保效果明显，可减少对环境的热污染，有利减缓大气变暖趋势；可提供7℃左右的冷水用于空调及工艺冷却。一般适用于半焦规模10～50万t/a，一次设备投资较大。

3 结论

余热回收利用是节能环保的有效途径，在粉煤低温干馏工艺中应充分得以利用，上述几种余热回收方案总结见表2。

表2 高温粉料半焦余热回收方案比较

总之，在规模化高温粉料半焦余热回收选取余热回收方案时，应根据项目地的资源条件，特别是水资源条件，余热利用的目的，项目生产规模及投资，环保成本等选取最优方案。

参考文献

［1］ 蒋志祥，陈辉，董明.高温热泵回收电厂冷凝废热用于集中供热技术［C］.//中国制冷学会2007学术年会.

［2］ 张长江.溴化锂吸收式技术在余热利用领域中的应用［J］.上海电力，2009，（4）.

Composition and Mechanism of Formation Clogging in Bohai Oilfield

Chang Wei

Since the fi eld test of polymer fl ooding technology and the industrial test of polymer fl ooding in 2003，the plugging problem of polymer injection wells has been aggravated day by day.In this study，the plugging mechanism of polymer injection wells in a typical oilfi eld in Bohai is analyzed.Clogging of clay minerals，clogging of sulfur and iron sediments，clogging of carbonate and clogging of oil，and clogging caused by co-action of polymer with solid particles and oil，are important for the plugging of offshore injection wells Reference.

plugging；polymer；fi eld test

TE53

B

1003-6490（2016）07-0029-02

2016-07-07

常伟（1980—），男，四川中江人，工程师，硕士在读，主要研究方向为石油工程。