油田注水开发

西安石油大学毕业论文 摘 要

注水开采油田，由于注水井水质变差，油层堵塞问题突出，严重影响了油田开发效果。通过分析得出了含聚污水注水井堵塞原因是受物理和化学共同作用的结果，是有机和无机的复合堵塞，其堵塞机理为化学反应结垢(无机堵)及物理作用形成有机质胶团(有机堵)。采用仪器逐层剥离的方法进行水井返排物结构分析表明：胶团中间有胶核，胶核成份主要是硫化物、氧化铁、油及有机质等杂质，外层缠绕着聚丙烯酰胺残骸。针对地层堵塞原因，开发了BSJ—1剥离渗透抗吸附复合解堵剂。BS-1剥离渗透抗吸附复合解堵剂是多成份的复合物，其中包含两种不同结构的功能型高分子活性剂，辅以酸性剂、络合剂、缓蚀剂、氧化剂等，对原油、沥青、胶质石蜡、聚合物等有机质及微生物粘泥具有极强的渗透性、分散性和剥离性。杀菌实验结果表明：BSJ-1浓度达到100ppm以后，对总菌、腐生菌、硫酸盐还原菌的杀菌效果达到99％以上，对铁细菌的杀菌效果较差，但当浓度达到10000ppm时，对各种菌的杀菌率均达到100%。BSJ-1剥离渗透抗吸附复合解堵剂将剥离、润湿反转、化学生热、氧化性能降解有机质、井底自生泡沫等技术结合在一起，是一项完善的解堵增注技术。

关键词：注水；油层堵塞；解堵剂

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目 录

第1章 绪论......................................................................................................... 1 1.1国内外技术现状.......................................................................................... 1 1.2含聚污水注水井化学解堵技术研究的基本内容...................................... 2 1.3研究含聚污水注水井化学解堵的目的和意义......................................... 3 第2章常规注水井解堵增注................................................................................ 5 2.1注水井解堵的意义..................................................................................... 5 2.2 油田生产对注水水质的要求 .................................................................... 7 2.3国内部分油田注水水质标准...................................................................... 8 第3章含聚污水注水井化学解堵技术.............................................................. 10 3.1 注水井注入现状分析 .............................................................................. 10 3.2 含聚污水注水井堵塞机理 ...................................................................... 16 第4章含聚污水注水井解堵机理及解堵剂研制.............................................. 20 4.1含聚污水注水井化学解堵机理............................................................... 20 4.2含聚污水注水井解堵剂研制 .................................................................. 24 结 论.................................................................................................................... 28 参考文献.............................................................................................................. 29 致 谢.................................................................................................................... 30

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第1章 绪论

1.1国内外技术现状

聚合物驱以其技术简单、提高原油采收率幅度大和经济效益好等特点，成为当前国内外最具有发展潜力的三次采油方法之一,在大庆油田目前已进入工业化推广应用阶段，并取得了较好的增油降水效果。但随着聚合物驱推广规模的扩大，注聚井堵塞问题越来越严重，主要表现为注聚井的注入压力升高幅度快，甚至接近地层破裂压力，完不成配注，只能采取间歇注入方式。 物理检测表明，黏稠状的韧性过滤层具有较强的抗化学侵蚀能力

（1）注聚井堵塞物是多组分的，主要成分为：聚合物絮状物、黏土、机械杂质、钙镁垢、铁盐垢等；

（2）高浓度聚合物溶液混合不均，形成的软胶团似胶状物，在注入过程中对地层的伤害是严重的，主要造成在炮眼及近井地带堵塞；

（3）相同聚合物注入体积条件下，岩心渗透率越低，聚合物吸附对岩心的伤害程度越严重；

（4）注聚井注聚过程中，相对提高了地层孔隙中的颗粒运移能力，速敏伤害远高于水驱状况，其伤害半径在2.5以内。

赵晓东在西南石油学院学报《二氧化氯在注水采油中的应用》中描述讲：一般说来因使用聚合物引起的堵塞发生在井眼周围的储层表面，多孔的储层尤如过滤筛，会在表面积累难溶物质，时间一长积累的物质增多，就变会明显地降低岩层的渗透性，结果使注水能力和生产能力大幅度下降。 在注水管线上，由于注入水中常含有少量硫化物、细菌和其他难溶物，长期使用，不但管壁遭到腐蚀，而且在管壁上会产生包含硫化亚铁的污垢或淤渣，结果使用效率下降。为了恢复井眼周围岩层的渗透率，提高注水效率，习惯上采用酸化处理的方法，盐酸能溶解碳酸钙、硫化亚铁等酸溶性垢物，但却不能溶解有机生物质和聚合物滤渣，酸处理过程中，由于酸不断被消耗，岩层处理液的pH值随之上升，溶解了的FeS，又会沉淀下来堵塞孔隙，因此常常收不到明显的效果。

九十年代以来，美国某些油田采用在常规酸中加入二氧化氯的方法处理地层和注水管线的堵塞收到了明显效果。二氧化氯一是种极强的氧化剂，它可优先地将FeS氧化成水润湿性的氧化物，溶解了的铁被酸中的添加剂螯合，酸化产生的

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西安石油大学毕业论文 硫化氢被氧化成SO2-4或SO2-3，因此不会产生FeS的再沉淀问题。二氧化氯也完全能够氧化堵塞岩层的有机生物质和任何聚合物残渣，因此在常规酸中添加ClO2能有效地解决井眼周围的岩层损害和注水管线中的淤渣问题，从而提高注水速度，降低压力损失，增加生产能力。

1.2含聚污水注水井化学解堵技术研究的基本内容

1.2.1常规注水井解堵增注

在油田注水开发过程中，由于外来液体与储层岩石矿物和储层流体等不配伍．水中悬浮物质、微生物及代谢产物的存在，以及原油中石蜡、沥青胶质等析出，常引起地层堵塞，使注水井吸水能力下降，注水压力升高，影响原油生产。因此，对注水开发的油藏，必须采用合理的保护油气层措施．防止地层损害。对已经堵塞的注水并必须分析堵塞原因，采用相应的解堵增注技术措施。在注水过程中．引起吸水能力下降的原因可能是固体颗粒、机械杂质或化学沉淀、结垢等造成的堵塞．也有可能是油污、细菌或毛细管现象造成的堵塞。由于堵塞性质不同．在采用解堵措施时，应针对具体情况．选择合适的解堵技术。目前．巳开发的解堵技术有两大类，一类是物理解堵法，一类是化学解堵法，每种方法都有自己的特点和适用范围，必须正确使用。否则，不仅注水能力无法恢复，还可能产生更严重的堵塞现象。

1.2.2含聚污水注水井堵塞机理

在油田开发过程中，由于种种原因，造成储油层渗透率大大降低，尤其是对于低渗油藏，可能造成油气井降低产量或失去产能，我们把这种现象称为油藏堵塞。

从堵塞物成分分析、堵塞物成因及堵塞机理、化学解堵技术3个方面综述了近10年来注聚井堵塞及解堵技术的研究与应用情况。现场取样分析结果表明,注聚井堵塞物均是无机物和有机物组成的混合物。堵塞物成因及堵塞机理归纳如下:聚合物吸附滞留;聚合物相对分子质量与储层孔喉尺寸不配伍;地层微粒运移;细菌及其代谢产物;无机物引发的聚合物胶团;聚合物溶液配制及稀释操作不当。 含聚污水注水井堵塞原因是受物理和化学共同作用的结果，是有机和无机的复合堵塞，其堵塞机理为化学反应结垢(无机堵)及物理作用形成有机质胶团(有机堵) (1)化学反应结垢——无机堵

常见的无机沉淀有碳酸钙(CaCO3)、碳酸锶(SrCO3)、硫酸钡(BaSO4) 、硫酸钙(CaSO4)、硫酸锶(SrSO4)等。产生无机沉淀的主要原因有两个：第一是外来流体与地层流体不配伍；第二是随着生产过程中外界条件的变化，地层水中原有的

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西安石油大学毕业论文 一些化学平衡会遭到破坏，平衡发生移动而产生沉淀。

这些沉淀可吸附在岩石表面成垢，缩小孔道，或随液流运移在孔喉处堵塞流动通道，使注入能力及产量下降。 （2）物理作用形成聚合物胶团——有机堵

这些污泥主要由沥青质、树脂、蜡及其它碳氢化合物组成，这种污泥很难溶解，一旦生成，清洗是很困难的。据报导美国有30％以上的原油与酸作用可形成这类污泥外来液体引起原油PH值改变而导致沉淀。高PH值的钻井液和水泥浆滤液侵入地层，可沉淀。促使沥青絮凝、沉积。酸化时，一些含沥青的原油与酸接触时，会形成胶状污泥。

1.2.3含聚污水注水井解堵剂研制

污水处理技术存在技术本身的局限性和工艺上的相关问题，加之油田采出污水日益增多，含聚污水容易对油层造成堵塞，使结垢腐蚀的速度加快，迫切需要开发一种适用于含聚污水回注配套的解堵工艺技术。该项目开展了含聚污水注水井堵塞机理研究，相继研制出BSJ-1剥离渗透抗吸附复合解堵剂，并先后通过室内和矿场实验方法对该产品的剥离、渗透、氧化、生热、杀菌、抗吸附等解堵机理进行了验证。

针对含聚污水注水井地层堵塞原因，开发出BSJ—1剥离渗透抗吸附复合解堵剂。BSJ—1剥离渗透抗吸附复合解堵剂是多成份的复合物，其中包含两种不同结构的功能型高分子活性剂，辅以酸性剂、络合剂、缓蚀剂、氧化剂等，对原油、沥青、胶质石蜡、聚合物等有机质及微生物粘泥具有极强的渗透性、分散性和剥离性。该堵剂能有效渗透粘在岩石上的稠油、沥青、蜡质，还能有效剥离管壁与地层中的无机盐垢及粘泥，且能将岩石表面由亲油变为亲水性，在岩石表面形成保护膜，抑制有机物质在岩石表面的吸附。该产品不仅能有效渗透、分散微生物膜形成的粘稠物质，抑制微生物的生成，不会对地质和环境造成污染，不会对设备产生腐蚀。

BSJ-1剥离渗透抗吸附复合解堵剂是一种新型的解堵剂，将剥离、润湿反转、化学生热、氧化性能降解有机质、井底自生泡沫等技术结合在一起，是一项完善的解堵增注技术。

1.3研究含聚污水注水井化学解堵的目的和意义

通过注水井向油层注水，是保持油层压力，提高油藏采油速度和采收率而被广泛采用的一项重要的开发措施。但是不合格的注入水水质能使注水井吸水能力下降，注水压力下降，注水压力上升，油田生产注采失衡，油层亏空加剧，导致

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