【正文】 正確使用。否則，不僅注水能力無法恢復(fù)，還可能產(chǎn)生更嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象。 含聚污水注水井堵塞機理 在油田開發(fā)過程中，由于種種原因，造成儲油層滲透率大大降低，尤其是 對于低滲油藏，可能造成油氣井降低產(chǎn)量或失去產(chǎn)能，我們把這種現(xiàn)象稱為油藏堵塞。 從堵塞物成分分析、堵塞物成因及堵塞機理、化學(xué)解堵技術(shù) 3個方面綜述了近 10 年來注聚井堵塞及解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用情況?，F(xiàn)場取樣分析結(jié)果表明 ,注聚井堵塞物均是無機物和有機物組成的混合物。堵塞物成因及堵塞機理歸納如下 :聚合物吸附滯留 。聚合物相對分子質(zhì)量與儲層孔喉尺寸不配伍 。地層微粒運移 。細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物 。無機物引發(fā)的聚合物膠團 。聚合物溶液配制及稀釋操作不當(dāng)。 含聚污水注水井堵塞原因是受物理和化學(xué)共同作用的結(jié)果，是有機和無機的復(fù)合堵塞，其堵 塞機理為化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢 (無機堵 )及物理作用形成有機質(zhì)膠團 (有機堵 ) (1)化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢 —— 無機堵 常見的無機沉淀有碳酸鈣 (CaCO3)、碳酸鍶 (SrCO3)、硫酸鋇 (BaSO4) 、硫酸鈣 (CaSO4)、硫酸鍶 (SrSO4)等。產(chǎn)生無機沉淀的主要原因有兩個：第一是外來流體與地層流體不配伍；第二是隨著生產(chǎn)過程中外界條件的變化，地層水中原有的大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 一些化學(xué)平衡會遭到破壞，平衡發(fā)生移動而產(chǎn)生沉淀。 這些沉淀可吸附在巖石表面成垢，縮小孔道，或隨液流運移在孔喉處堵塞流動通道，使注入能力及產(chǎn)量下降。 （ 2） 物理作用形成聚合物膠 團 —— 有機堵 這些污泥主要由瀝青質(zhì)、樹脂、蠟及其它碳?xì)浠衔锝M成，這種污泥很難溶解，一旦生成，清洗是很困難的。據(jù)報導(dǎo)美國有 30％以上的原油與酸作用可形成這類污泥外來液體引起原油 PH 值改變而導(dǎo)致沉淀。高 PH值的鉆井液和水泥漿濾液侵入地層，可沉淀。促使瀝青絮凝、沉積。酸化時，一些含瀝青的原油與酸接觸時，會形成膠狀污泥。 含聚污水注水井解堵劑研制 污水處理技術(shù)存在技術(shù)本身的局限性和工藝上的相關(guān)問題，加之油田采出污水日益增 多，含聚污水容易對油層造成堵塞，使結(jié)垢腐蝕的速度加快，迫切需要開發(fā)一種適用于含聚污水 回注配套的解堵工藝技術(shù)。該項目開展了含聚污水注水井堵塞機理研究，相繼研制出 BSJ1 剝 離滲透抗吸附復(fù)合解堵劑，并先后通過室內(nèi)和礦場實驗方法對該產(chǎn)品的剝離、滲透、氧化、生熱、殺菌、抗吸附等解堵機理進(jìn)行了驗證。 針對 含聚污水注水井 地層堵塞原因，開發(fā)出 BSJ— 1 剝離滲透抗吸附復(fù)合解堵劑。 BSJ— 1 剝離滲透抗吸附復(fù)合解堵劑是多成份的復(fù)合物，其中包含兩種不同結(jié)構(gòu)的功能型高分子活性劑，輔以酸性劑、絡(luò)合劑、緩蝕劑、氧化劑等，對原油、瀝青、膠質(zhì)石蠟、聚合物等有機質(zhì)及微生物粘泥具有極強的滲透性、分散性和剝離性。 該堵劑 能有效滲 透粘在巖石上的稠油、瀝青、蠟質(zhì) ，還 能有效剝離管壁與地層中的無機鹽垢及粘泥，且能將巖石表面由親油變?yōu)橛H水性，在巖石表面形成保護膜，抑制有機物質(zhì)在巖石表面的吸附。該產(chǎn)品 不僅 能有效滲透、分散微生物膜形成的粘稠物質(zhì)，抑制微生物的生成，不會對地質(zhì)和環(huán)境造成污染，不會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。 BSJ1剝離滲透抗吸附復(fù)合解堵劑 是一種新型的解 堵劑， 將剝離、潤濕反轉(zhuǎn)、化學(xué)生熱、氧化性能降解有機質(zhì)、井底自生泡沫等技術(shù)結(jié)合在一起，是一項完善的解堵增注技術(shù)。 通過注水井向油層注水，是保持油層 壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要的開發(fā)措施。但是不合格的注入水水質(zhì)能使注水井吸水能力下降，注水壓力下降，注水壓力上升，油田生產(chǎn)注采失衡，油層虧空加劇，導(dǎo)致大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 原油產(chǎn)量下降。水中腐性氣體及微生物對設(shè)備、管線的腐蝕不僅增加采油成本，影響正常生產(chǎn)，而且腐蝕產(chǎn)物會進(jìn)一步加劇油層堵塞 中國東部多數(shù)油田的開發(fā)基本上已進(jìn)入高含水后期。為了提高原油采收率 ，各 油田廠泛采用了聚合物驅(qū)三次采油新技術(shù)，取得了良好的效果．但隨之 采出大量含有一定濃度聚合物 (PAM)的污水。聚合物驅(qū)產(chǎn)出水回注地層是三次采油常用的處理方法 ，共原因是產(chǎn)出水直接徘放到地面會造成環(huán)境污染，處理產(chǎn)出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟上不合算。目前，大慶袖田對聚合物驅(qū)產(chǎn)出水進(jìn)行了常規(guī)處理，但注入水仍術(shù)達(dá)到正常水驅(qū)油用水的指標(biāo)，仍然會使 fm 層受到污染 (損害 )．這是影響油田采收率的重要問題。 由于近 年來注水井水質(zhì)變差，特別是隨著大慶油田聚合物驅(qū)開采規(guī)模不斷擴大，聚合物采出液的增多，含聚污水處理量增大，地面注水管網(wǎng)的連通又導(dǎo)致整個注水系統(tǒng)都含聚。含聚后的污水容易對油層造成堵塞，尤其是中低滲透油層，同時由于污水中含聚致使結(jié)垢腐蝕的速度加快，對油田生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的影響。所以對 于水質(zhì)的這種要求非常有必要開發(fā)一種新的解堵劑，來解決這種油層堵塞問題。 大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2 章常規(guī)注水井解堵增注 在油田注水開發(fā)過程中，由于外來液體與儲層巖石礦物 和 儲層流體等不配伍．水中懸浮物質(zhì)、微生物及代謝產(chǎn)物的存在，以及原油中石蠟、瀝青膠質(zhì)等析出，常引起地層堵塞，使注水井吸水能力下降，注水壓力升高，影響原油生產(chǎn)。因此，對注水開發(fā)的油藏，必須采用合理的保護油氣層措施．防止地層損害。對已經(jīng)堵塞的注水并必須分析堵塞原因，采用相應(yīng)的解堵增注技術(shù)措施。在注水過程中．引起吸水能力 下降的原因可能是固體息粒、機械雜質(zhì)或化學(xué)沉淀、結(jié)垢等造成的堵塞．也有可能是油污、細(xì)菌或毛細(xì)管現(xiàn)象造成的堵塞。由于堵塞性質(zhì)不同．在采用解堵措施時，應(yīng)針對具體情況．選擇合適的解堵技術(shù)。目前．巳開發(fā)的解堵技術(shù)有兩大類，一類是物理解堵法，一類是化學(xué)解堵法，每種方法都有自己的特點和適用范圍，必須正確使用。否則，不僅注水能力無法恢復(fù)，還可能產(chǎn)生更嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象 。 通過注水井向油層注水，是保持油層壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項 重要的開發(fā)措施。 但是 不合格的注入水水質(zhì)能使注水井吸水能力下降，注水壓力下降，注 水壓力上升，油田生產(chǎn)注 采 失衡，油層虧空加劇，導(dǎo)致原油產(chǎn)量下降。水中腐性氣體及微生物對設(shè)備、管線的腐蝕不僅增加采油成本，影響正常生產(chǎn)，而且腐蝕產(chǎn)物會進(jìn)一步加劇油層堵塞。 注水過程中油層 傷害的因素 注水引起油層傷害的主要原因是注入水與儲層性質(zhì)不配伍或配伍性不好、水質(zhì)處理及注水工藝不當(dāng)。 注入水與地層水不配伍 (1).注入水與底層直接生成 CaCO CaSO4沉淀，或 BaSO SrSO4沉淀或兼而有之。 (2).注入水中溶解氧對金屬腐蝕，使不溶解的鐵化物發(fā)生沉淀。 (3).水中的硫化氫 (H2S)引起沉淀。 (4).水中 CO2引起 Ca2+、 Fe2+、 Ba2+、 Sr2+生成相應(yīng)的碳酸鹽沉淀 注入水與儲層巖石不配伍對地層的傷害 主要表現(xiàn)在以下三個方面： 大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 (1).礦化物敏感引起儲層中水 敏物質(zhì)的膨脹、分散與運移。 (2).PH值變化引起的微粒脫落、分散與運移。 (3).注水與巖石潤濕反轉(zhuǎn)。 . 注水與巖石潤濕反轉(zhuǎn)。 (1).流速的影響：低注入速度有利于細(xì)菌的生長和垢的形成 ；高注入速度將加劇腐蝕反應(yīng)；高滲流速度加劇微粒的脫落、運移。 (2).溫度變化的影響：在注水過程中，隨著 底層溫度逐漸下降，流體粘度上升、流體阻力增加，巖石水潤濕性上升，吸水能力下降；溫度變化導(dǎo)致沉淀生成，溫度上升有利于吸熱沉淀生成，溫度下降有利于 放熱沉淀生成；溫度變化導(dǎo)致儲層孔喉變溫；應(yīng)力敏感，且降低溫度將導(dǎo)致蠟的析出。 (3).壓力變化的影響：壓力變化會導(dǎo)致應(yīng)力敏感（特別是雙重介質(zhì)油 藏）和儲層結(jié)構(gòu)損害及沉淀的析出 。 物 造成地層堵塞 (1).注入水中外來的機械雜質(zhì)即懸浮物堵塞底層。 (2).注水系統(tǒng)中的腐蝕產(chǎn)物如溶解氧對金屬 的腐蝕產(chǎn)物， H2S 對金屬的腐蝕產(chǎn)物，對金屬的腐蝕產(chǎn)物，細(xì)菌對金屬的 腐蝕產(chǎn)物。 各種環(huán)境下生長的細(xì)菌表現(xiàn)為細(xì)菌繁殖堵塞流通道、流體粘度上升并派生無機物沉淀。 (3).注入水中的油及其乳化物表現(xiàn)為 液鎖、乳滴吸附喉道表面，堵塞或減小喉道。 注水井油層 特定堵塞機理 油層傷害主要表現(xiàn)為注水井油層堵塞或吸水能力下降，在眾多的堵塞因素中，以下被忽視的特定因素應(yīng)高度重視。 鐵的沉淀 在油田注水過程中往往發(fā)現(xiàn)注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經(jīng)過地面管線到達(dá)井底過程中，含鐵量逐漸增加。含鐵量上升表明注入水對管壁產(chǎn)生了腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要是氫氧化鐵和硫化亞鐵 。 氫氧化鐵 沉淀的生產(chǎn)機理：電化學(xué)腐蝕原理，鐵的二價離子 Fe2+進(jìn)入水中，生成 Fe(OH)2，注入水中的氧進(jìn)一步將 Fe(OH)2氧化生成 Fe(OH)3。此外， 當(dāng)注入水中含有鐵菌時，鐵菌的代謝作用也會產(chǎn)生 Fe(OH)3。 硫化亞鐵沉淀的生產(chǎn)機理： 當(dāng)注入水中含有硫酸鹽還原菌時， SO42+被這種細(xì)菌還原成 H2S↑ ，而硫化氫與二價鐵 Fe2+生成硫化亞鐵沉淀。當(dāng)注入水含有硫化氫 H2S時，其腐蝕變得更加嚴(yán)重。一些注水井內(nèi)排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋氣味就是含有 H2S 和 FeS 的緣故。 大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 碳酸鹽沉淀 當(dāng)注入水 溶解有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等不穩(wěn)定鹽時， 注入地層后，由于溫度變化而析出生成沉淀。水中游離的二氧化碳、碳酸氫根及碳酸根在一定的條件下，保持著一定的平衡關(guān)系： CO2+H2O+CO32→ 2HCO3 當(dāng)水注入油層后，由于溫度升高，將使碳酸氫鹽發(fā)生分解，平衡左移，溶液中 CO32的濃度增大。當(dāng)水中含有大量的鈣離子 Ca2+時，在一定條件下 CaCO3從水中析出。此外，在水中硫酸鹽 還原菌的作用下，有以下反應(yīng)也會生成白色的 CaCO3沉淀。 細(xì)菌堵塞 注入水中含有的細(xì)菌（如硫酸鹽還原菌、鐵菌等）在注水系統(tǒng)和 地層中繁 殖出菌體本身造成堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵及沉淀物堵塞油層。由于注入水與所含細(xì)菌一起進(jìn)入油層，而在一定范圍內(nèi)生長繁殖，其活潑發(fā)育半徑約為 36m。因此，菌體和代謝產(chǎn)物 對油層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，還會在近井地帶。 粘土膨脹 許多砂巖油層均存在著粘土夾層，而巖石膠結(jié)物亦含有一定數(shù)量的粘土。由于不同油層巖石粘土含量與組成不同，以及注入水性質(zhì)不同，因此粘土的膨脹程度 及對注水井能力的影響程度也有所不同。通常淡水比鹽水 更容易使粘土膨脹，地層水含鹽高，因而一般注地層表水引起的 粘土膨脹要小，粘土中小顆粒含量愈多，膨脹性愈大。 綜上所述，注水過程引起的油層傷害完全取決于油層自身巖性及所含流體特性與注入水水質(zhì)兩個方面。前者是客觀存在的，是引起油層傷害的哦潛在因素 ；后者是誘發(fā)油層傷害的外部條件。因此，努力 改善注入水的水質(zhì)可以有效的油層傷害，注入水的水質(zhì)是決定注入水的成敗關(guān)鍵。為了確定符合油層特性的注水水指標(biāo)，必須高度重視巖性分析和地層水分析資料及油層傷害評價，這是油田注水開發(fā)的基礎(chǔ)。 油田生產(chǎn)對注水水質(zhì)的要求 注入水水質(zhì)推薦標(biāo)準(zhǔn) 在編制注水工藝方案時，大都參行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 根據(jù)油藏具體條件來確定其合理可操作的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。實踐表明，對水質(zhì)的要求應(yīng)根據(jù)油藏的孔隙結(jié)構(gòu)、滲透性分級、 流體物理化學(xué)性質(zhì)和水源的水型通過實驗來確定。水質(zhì)主要控制指標(biāo)和輔助大慶石油學(xué)院華瑞學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 指標(biāo)見表 21 和表 22. 表 21 推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo)（ SY/T5329— 1994） 注入層平均空氣滲透率， 181。ｍ 2 標(biāo)準(zhǔn)分級 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 控制指標(biāo) 懸浮固體量， mg/L 懸浮物顆粒直徑中值， 181。ｍ 含油量， mg/L 20 30 平均腐蝕率， mm/a 點腐蝕 A B C1 級：無點腐蝕 A B C2 級：輕微點腐蝕 A B C3 級：明顯點腐蝕 SRB 菌，個 /mL 0 10 25 0 10 25 0 10 25 鐵細(xì)菌，個 /mL n 10 n 10 n 10 腐生菌，個 /mL n 10 n 10 n 10 表 22 水質(zhì)輔助性指標(biāo) 溶解氧 侵蝕性 CO2 硫化物 ① pH 采出水 清水 ≤ C≤ 采出水 清水 7177。 5 ≤ ～≤ ≤ SY/T53291994 標(biāo)準(zhǔn)明確了以下規(guī)范： (1).水質(zhì)基本要求。水質(zhì)穩(wěn)定，與油層誰想混不產(chǎn)生沉淀；水注入油層后不使 粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁；采用倆種水源混合時，應(yīng)實驗證明配伍性好；低腐蝕、低懸??；水源選擇評價符合標(biāo)準(zhǔn)。 (2).水質(zhì)主要控制指標(biāo)。按照儲層 滲透率的大小分高、中、低三類，主要控制懸浮物顆粒直徑、懸浮固體含量、含有油、平均腐蝕率、 SRB、鐵細(xì)菌、腐生菌、點腐蝕 8 項指標(biāo)，主要控制指標(biāo)分級情況，如表 11所示。 (3).輔助性指標(biāo)。試注后若發(fā)現(xiàn)因水質(zhì)原因不能順利注水再用水質(zhì)輔助性指標(biāo)。輔助性指標(biāo)是 指溶解氧、侵蝕性 CO H2S、 pH 值 和總鐵含量 5項指標(biāo)。 國內(nèi)部分油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 表 23 國內(nèi)部分油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)