油田注水井堵塞产生原因及解决思路

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2015/12/11

私聊

环境监测政策法规

1）常规注水井堵塞
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。
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。
有机垢堵具体体现在以下2个方面:
在油管、射孔孔眼或地层中,由于温度或压力的变化,使得重烃馏分不溶于原油并开始结晶而沉淀出的石蜡或沥青质,堵塞了孔隙孔道,大大降低了油水渗透率。
一般地,含蜡量高、原油粘度大、渗透性差、含水低、产液量低、具有出砂史、井底温度、压力变化大的油层易发生油堵。在生产中表现为产液量缓慢或很快降低,关井后或作业后井开不起来。
现场抽取1口含聚污水注入井的水井返排物进行化验组分分析：返排物的主要成分是粘土与杂质、聚丙烯酰胺、硫化物和碳酸盐类。

返排物的主要成分

项目	聚丙烯酰胺	粘土与杂质	硫化铁	碳酸铁	碳酸镁	碳酸钙	氧化钠与氧化钾	油及有机质	其他项
含量％	5	53．17	1．43	2．17	2．16	0．18	6．87	24．61	5．26

胶团结构分析；在水井返排物中分离出聚合物胶团，采用仪器逐层剥离进行结构分析。分析表明：聚丙烯酰胺残骸形成胶团，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。
为了明确聚合物胶团堵塞地层的过程，依据以上化验结果，在实验室内模拟喇嘛甸油田地层条件，进行聚合物、硫化铁(2+、3+)和油层岩石的配伍性研究。5天后观察到黄色悬浮物和絮状沉淀生成。这是由于硫化铁是油润湿性物质，聚合物可以将其与污泥杂质等粘合在一起形成胶团，附着在管壁和岩石上，降低了地层渗透率。当含聚污水流经复杂的孔隙结构时不断生成堵塞物，滞留在窄喉道处，加剧了多孔介质渗透率降低的现象，最终堵塞地层。
在窄孔喉处滞留. 在滞留点水动力。
通过对含聚污水注入井水质、水井返排物及管柱垢样化验分析得出地层堵塞原因是受物理和化学共同作用的结果，以垢堵和胶团堵两种形式同时存在，是有机和无机的复合堵塞。
3）油田注水井堵塞解决思路
不论是常规注水井堵塞还是含聚污水注入井堵塞，归根结底都是水质产生突然变化，没有及时停止注水导致化学反应结垢(无机堵)及物理作用形成有机质胶团(有机堵)及复合堵，而一旦产生堵塞后后期治理都会付出极大的时间和精力成本，所以防患于未然，及时进行在线水质监测并建立及时合适管理制度是解决油田问题关键。
对常规注水井堵塞来说：
1）外来液体与储层岩石矿物和储层流体等不配伍产生的问题主要需要通过选择合适水源或改进采出水处理工艺使水质长期稳定达标来解决，这也是油田生产的基础性工作。
2）水中悬浮物质、微生物及代谢产物的存在，以及原油中石蜡、沥青胶质等析出主要需要依靠实时在线监测及相应的联动机制来解决，当水质出现突发问题时及时停止注水作业，防止问题水源注入，导致堵塞。
对于含聚污水注水井堵塞来说：
1）化学反应结垢-若水体产生化学反应产生结垢，常常水体硬度较大，富含各种溶解离子，如产生高硬度回注水，水体电导率也会发生明显异常，而电导率监测较为简便，可以通过电导率这一指标来进行监测预警，同时由于水体的PH异常变化也会引起异常结垢，所以还需要对PH值这一指标进行实时监测。

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