二氧化氯复合解堵剂的解堵机理及性能评价

刘丹 马俊超 梁媛 张娜 吴海霞（河北科技大学，河北 石家庄 050000）

二氧化氯复合解堵剂的解堵机理及性能评价

刘丹 马俊超 梁媛 张娜 吴海霞（河北科技大学，河北 石家庄 050000）

二氧化氯复合解堵剂是一种新型的油井解堵剂，具有很强的氧化降解聚合物、杀灭微生物菌体和溶蚀硫化物的能力，可对原油采出通道起到解堵作用。本文介绍了二氧化氯的性质及解堵机理，并通过降粘实验、缓蚀实验和杀菌实验对其进行性能评价。

二氧化氯;解堵剂;性能;评价

目前，我国90%以上油田均已进入三次采油阶段[1]，过程中引入的高聚物、微生物以及硫化物等均可对地层形成伤害，造成原油采出通道堵塞，导致油井减产或停产[2]，因此，保证原油采出通道畅通成了采油工程的重要环节[3]。本文涉及的二氧化氯复合解堵剂以二氧化氯为主要成分，并添加了缓释剂、缓蚀剂等辅料。

1 二氧化氯的性质

二氧化氯分子式为ClO2，在常温下是一种黄绿色到橙色的气体，氧化性强，是目前被世界公认的安全、高效、强力杀菌消毒剂，其安全性已得到美国食品药物管理局、世界卫生组织和美国环境保护署等的长期实验确认，被美国、日本、德国等许多国家评为最安全消毒剂。

2 二氧化氯复合解堵剂的解堵机理

2.1 解堵聚合物的机理

二氧化氯复合解堵技术利用ClO2的强氧化作用，激发聚合物上的不活泼氢，通过脱氢反应，生成不稳定的羟基取代中间体，并发生开环裂解，使聚合物的分子结构由长链变短链，粘度大幅度下降，易于从地层排出，从而解除聚合物对地层的堵塞。

2.2 解堵生物菌机理

二氧化氯分子的外层键域有一个未成对的自由电子，对细菌的细胞壁有强烈的吸附与穿透能力，可破坏细菌衣壳上蛋白质中的酪氨酸，抑制细菌特异吸附，可有效地氧化细胞壁内的酶，分解细胞蛋白质的氨基酸，导致酞键断裂，从而杀灭地层和注水系统中存在的硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌和藻类，解除细菌的代谢作用，从而解除了细菌堵塞油层的危害[5]。

2.3 解堵FeS机理[5]

尽管在酸化时，FeS遇盐酸也能溶解，但因反应速度快，酸浓度急剧下降，当残酸的pH值大于2时，FeS又重新沉淀，主要是Fe2+反应生成FeS重复堵塞油层，反应方程式如下；

ClO2可在很宽的pH值(2-10)范围内与FeS、H2S迅速反应，将S2-氧化成SO42-，避免了FeS的二次沉淀、同时生成H+、使酸液的pH值上升速度减缓、防止Fe(OH)2和Fe(OH)3胶体形成而堵塞油层。二氧化氯还可以将Fe2+氧化成Fe3+，由于Fe3+沉淀比Fe2+沉淀需要更高的pH值，会减缓Fe2+的二次沉淀，反应方程式如下：

FeS一旦被氧化生成可溶性盐类，污垢或堵塞物中的其它组分就失去在岩石或管道上的附着能力而容易被排出。

3 二氧化氯复合解堵剂的性能评价

3.1 降粘实验（60℃）

以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素钠作为降粘基准物，配制成浓度为2%溶液，取200ml降粘基准物溶液，分别加入200ml水和200ml二氧化氯复合解堵剂溶液，然后将其放入60℃的水浴中，2小时后用旋转粘度仪测其粘度，计算其降粘率R。实验结果显示，二氧化氯复合解堵剂对以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素钠为代表的降粘基准物的降解效果明显，降粘彻底，降粘率均高于99%。

3.2 缓蚀试验

二氧化氯溶液对金属有腐蚀性，二氧化氯复合解堵剂中加入了缓蚀剂来减缓其腐蚀，本实验采用静态失重法测定二氧化氯复合解堵剂和二氧化氯溶液的腐蚀度（材质为碳钢，S=28cm2操，作条件：45℃，不避光，封口），实验结果显示，未加缓蚀剂的二氧化氯溶液腐蚀度高，腐蚀率0.57mm·a-1，为严重腐蚀；二氧化氯复合解堵剂腐蚀度较低，腐蚀率0.087mm·a-1，为轻度腐蚀。

3.3 杀菌实验

二氧化氯具有强氧化性，是一种广谱型杀菌剂。本实验采用绝迹释法测定二氧化氯复合解堵剂对硫酸盐还原菌及腐生菌的杀菌效果，结果见表1、

表1 二氧化氯复合解堵剂对硫酸盐还原菌的杀菌效果

实验结果显示，二氧化氯复合解堵剂在15分钟内可将硫酸盐还原菌全部杀死，二氧化氯复合解堵剂在5分钟内可将腐生菌全部杀死，腐生菌比硫酸盐还原菌更容易被杀死。

4 结语

（1）二氧化氯复合解堵剂是一种强氧化剂，利用其强氧化性，不仅能够解除油井的聚合物、FeS的堵塞，还能杀硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌和藻类。

（2）通过降粘实验、缓蚀实验和杀菌实验验证，二氧化氯复合解堵剂对聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、羧甲基纤维素钠形成的堵塞物降解效果良好，降粘后溶液粘度大大降低；二氧化氯复合解堵剂溶液对碳钢的腐蚀为轻度腐蚀，能够应用到碳钢管路上；二氧化氯复合解堵剂短时间内可有效杀灭硫酸盐还原菌和腐生菌，杀菌效果良好。

[1]樊世忠,王彬.二氧化氯解堵技术.钻井液与完井液,2005, 22:113.

[2]黄溢谊.油井化学解堵决策技术研究与应用.中国地质大学,2006,177～179.

[3]罗明辉,李运福,王文军等.大庆油田注聚井压裂解堵工艺技术.石油钻采工艺,2004,24(1):61～65.