劉光成，溫哲華，王天慧 （中海石油 （中國）有限公司天津分公司，天津300452）

唐婧，劉平禮

趙立強 （油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室 （西南石油大學(xué)），四川 成都610500）

海上油田自2003年起逐步開展聚合物驅(qū)油技術(shù)的礦場先導(dǎo)試驗及擴大工業(yè)試驗以來，聚合物驅(qū)油技術(shù)取得了顯著的降水增油效果，已成為渤海油田開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的重要手段之一［1］。然而，隨著聚合物溶液注入量的不斷增加、注入時間的延長，注聚井堵塞問題日益嚴重。陸地油田一般采用水力壓裂、強氧化復(fù)合型化學(xué)解堵等增注措施［2］，不同于陸地油田，海上油田受平臺空間、龐大的配注設(shè)備限制及對解堵劑腐蝕性、安全性的高要求標準，常規(guī)解堵增注措施不易推廣。因此有必要結(jié)合海上油田的特征，進一步完善適宜海上油田的解堵增注技術(shù)系列。筆者從國內(nèi)外解堵增注技術(shù)現(xiàn)狀分析、海上油田解堵增注技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題、解堵技術(shù)新進展等方面展開研究。

1 解堵增注技術(shù)現(xiàn)狀分析

經(jīng)過大量室內(nèi)實驗研究及現(xiàn)場試驗應(yīng)用，國內(nèi)外已對注聚井解堵技術(shù)有了不少研究，不僅進一步完善了物理解堵增注、化學(xué)解堵增注、復(fù)合解堵增注等技術(shù)，同時還展開了生物酶增注技術(shù)的新研究。

1.1 物理解堵增注技術(shù)

物理解堵增注技術(shù)主要有超聲波增注、水力振蕩增注、直流電場增注、電脈沖技術(shù)、磁場處理技術(shù)、水力壓裂、高能氣體壓裂等技術(shù)，其中以壓裂增注技術(shù)為主，電脈沖技術(shù)、水力振蕩增注近幾年得到了較大發(fā)展，現(xiàn)場應(yīng)用規(guī)模逐漸增大［3］。然而，物理解堵增注技術(shù)需要起下生產(chǎn)管柱，下入專用解堵設(shè)備，施工較為煩瑣；同時，物理解堵所形成的沖擊波很強大，對地層結(jié)構(gòu)以及防砂篩管會有一定程度的破壞作用；此外，物理解堵增注技術(shù)不易清除有機質(zhì)造成的堵塞，導(dǎo)致其有效作用半徑有限。

1.2 化學(xué)解堵增注技術(shù)

與物理解堵增注技術(shù)相比，化學(xué)解堵技術(shù)不受儲層特征、堵塞層厚度、水泥環(huán)膠結(jié)和完井質(zhì)量的限制，應(yīng)用更為廣泛［4］?；瘜W(xué)解堵增注技術(shù)主要有純酸化解堵、強氧化劑解堵、表面活性劑增注、化學(xué)生物熱解堵、聚硅納米材料增注。

純酸化增注是最基本也是最主要的增注方式，酸液體系類型豐富，適用范圍廣，技術(shù)較為成熟，但是單一的酸化解堵現(xiàn)場應(yīng)用效果一般，存在對高分子聚合物、膠質(zhì)瀝青質(zhì)等有機物的解堵效果不佳、對儲層帶來二次傷害、有效期短等問題。

強氧化劑解堵所使用的藥劑主要有二氧化氯、過氧化氫、次氯酸鈉、過氧化鈣等，但穩(wěn)定性差，現(xiàn)場應(yīng)用存在安全隱患。近幾年通過對強氧化劑類型的深入研究，形成了穩(wěn)態(tài)二氧化氯與酸及其他氧化劑的復(fù)合解堵工藝技術(shù)。其中穩(wěn)態(tài)二氧化氯分為主劑與激活劑，均為固體粉末，運輸方便，主劑與激活劑混合后方能釋放出ClO2，保證了施工安全，極大地方便了現(xiàn)場的使用，也擴大了使用范圍［5］。穩(wěn)態(tài)二氧化氯在河南油田、中原油田等的現(xiàn)場實施應(yīng)用效果良好。2010年，安高詫等［6］提出的潛在氧化解堵工藝在雙河油田三采區(qū)塊應(yīng)用了6口井，有效率達到83．3%，當年累計增注4．3×104m3。

近年來，表面活性劑增注技術(shù)、熱化學(xué)解堵、聚硅納米材料增注研究引起大家廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外表面活性劑降壓增注劑體系主要為陰離子或非離子表面活性劑復(fù)配體系，研究溫度小于100℃，一般與其他化學(xué)解堵技術(shù)復(fù)合使用，采用施工后追加一段聚合物類表面活性劑作為保護劑，延長作業(yè)有效期［7］。大慶油田采用二氧化氯與聚合物類表面活性劑段塞驅(qū)替，試驗128口井，平均單井壓降1．51MPa，注入量增加31m3／d，累計增注量達875000m3，最長有效期為23個月，平均有效期為18個月。熱化學(xué)解堵主要是通過自生熱體系產(chǎn)生大量的熱來溶解瀝青等有機物，同時產(chǎn)生氣體助排解堵。由于施工時氣體釋放速率不易控制，施工存在安全隱患，現(xiàn)場應(yīng)用較少。聚硅納米材料增注是用于注聚井解堵增注的一項前沿技術(shù)，聚硅材料以二氧化硅為主要成分，與其他化學(xué)技術(shù)相比，聚硅納米材料增注技術(shù)的處理工藝相對簡單，對地面和地層環(huán)境無任何污染［8］。

1.3 生物酶解堵增注技術(shù)

生物酶解堵增注技術(shù)目前尚處于初期研究階段，總體技術(shù)仍不成熟，現(xiàn)有解堵生物酶對環(huán)境要求較高且解堵效果相對較差，運用難度相對較高，有待進一步完善。2007年，鄧正仙［9］使用阿波羅生物酶解堵劑解除油井、注入井堵塞，并在百色油田、吐哈油田進行應(yīng)用，應(yīng)用效果表明生物酶解堵劑解堵效果不強，實際應(yīng)用挑戰(zhàn)較大，推廣較為困難。2009年，渤海JZ9-3油田使用BHJ3-D生物解堵劑進行現(xiàn)場應(yīng)用，解堵措施后油壓、注水量和視吸水指數(shù)變化較小，有效期短［10］。

1.4 復(fù)合解堵技術(shù)

物理化學(xué)復(fù)合解堵法綜合了兩者共有的優(yōu)點，利用化學(xué)解堵劑溶解物理振動后脫落的堵塞物，效果好于單一解堵措施，但同時具有兩者的缺點，對防砂篩管以及地層結(jié)構(gòu)有負面影響［11］。2006年，李峰［12］提出采用復(fù)合物理化學(xué)技術(shù)解除注聚井的污染堵塞，該技術(shù)通過將降解聚合物凝膠團的緩速緩蝕復(fù)合型氧化劑和脈沖射流解堵工藝相結(jié)合，先對處理層進行脈沖射流解堵，而后擠注該降解劑，有效清除注聚井堵塞。付建民［13］針對金縣1-1油田儲層泥質(zhì)黏土含量高，地層原油黏度大，存在有機沉積及鉆井液漏失等多重傷害，常規(guī)酸化解堵措施無效等問題，提出了自生熱氣、酸復(fù)合解堵技術(shù)。其中自生熱體系選用亞硝酸鈉和尿素，酸液選用氟硼酸體系，采用拌注氮氣泡沫分流布酸，2012年7月在A32H井現(xiàn)場應(yīng)用后增油效果顯著，已累計增油2696．52m3。

2 海上油田增注技術(shù)現(xiàn)狀及措施分析

截至2013年9月，海上油田綏中區(qū)塊、旅大區(qū)塊、遼東區(qū)塊部分注聚井注入壓力均已超過11MPa，有的甚至達到13MPa，接近地層破裂壓力［14］。以最早開展聚合物驅(qū)油技術(shù)的渤海SZ36-1油田為例，截至2014年2月，渤海SZ36-1油田有23口注聚井，其中4口注聚井和18口調(diào)剖注聚井；2012年年注聚量136．70×104m3，日注聚5058．58m3。渤海SZ36-1油田注聚井因注入壓力高，注入困難，日均欠注2785m3，注聚井注入壓力8．5～13．5MPa，有13井次的注入壓力超過10MPa［15］。

針對海上油田注聚井注聚壓力高，油藏配注量較大的情況，現(xiàn)場應(yīng)用了一系列的解堵增注技術(shù)，包括單一酸酸化解堵技術(shù)、強氧化劑解堵技術(shù)、生物酶解堵技術(shù)。

2.1 單一酸酸化解堵技術(shù)

海上油田注聚井多為注水井轉(zhuǎn)注而來，因此在解堵措施的選擇上往往沿用注水井酸化解堵的方式，酸液體系以氟硼酸體系、多氫酸體系為主。以渤海SZ36-1油田為例，截至2012年9月，對48口注聚井實施單一酸酸化68井次。

采用單一酸酸化后，僅8%井層有效期超過12個月，35%的調(diào)剖注聚井井層有效期小于3個月。且隨重復(fù)酸化次數(shù)增加，酸化效果減弱，酸化后效果顯效井 （吸水指數(shù)增加倍數(shù)≥2）次數(shù)比例減小，有效期長 （≥6個月）的井次比例減少，如圖1所示。

從現(xiàn)場應(yīng)用情況看，單一酸酸化解堵技術(shù)平均有效期最短，平均吸水指數(shù)增加倍數(shù)小，平均壓力降低值最?。蛔⒕劬峄Ч蝗缱⒕矍暗乃峄Ч?，調(diào)剖作業(yè)會改善一定的酸化效果，但隨著重復(fù)酸化次數(shù)增多，酸化后效果減弱。

圖1 注聚井重復(fù)酸化效果比例趨勢圖

單一酸酸化解堵技術(shù)對注聚井解堵后初期有一定效果，對無機堵塞物的解堵效果很好，但對于含有聚合物、油垢等的復(fù)雜堵塞物，解除能力有限，且解堵有效期短。

2.2 強氧化劑解堵技術(shù)

渤海SZ36-1油田B13、B15注聚井采用SOD氧化解堵體系，A-8井采用過硫酸鹽復(fù)合體系，渤海JZ9-3油田 W6-4井進行

二氧化氯復(fù)合體系解堵。其中SOD氧化體系以過氧化鈣體系為氧化主劑，與緩釋酸在采油樹下混合生成高活性SOD氧化解堵體系，使堵塞物中的聚合物鏈氧化斷裂。過硫酸鹽復(fù)合體系采用過硫酸鹽類與多氫酸復(fù)配體系。二氧化氯復(fù)合體系采用穩(wěn)態(tài)二氧化氯與酸的復(fù)配體系。

SOD氧化解堵體系、過硫酸鹽復(fù)合解堵體系和二氧化氯復(fù)合解堵體系施工后注入壓力下降較小，注聚量少量提升，對海上油田注聚井的解堵效果均不明顯。3種不同解堵體系施工前后的具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

2.3 生物活性解堵技術(shù)

以渤海JZ9-3油田注聚井解堵措施為例進行生物活性解堵技術(shù)分析。渤海JZ9-3油田W8-4注聚井于2009年10月進行BHJ3-D生物解堵劑的現(xiàn)場應(yīng)用，生物解堵劑的主要成分是甲殼素提取物 （2-乙酰胺基-2-脫氧基-D葡萄糖）、植酸、生物螯合劑、生物活性劑等。解堵措施后油壓僅升高0．5MPa，注聚量增加180m3／d，視吸水指數(shù)增加14．1m3／（d·MPa），有效期47d。解堵措施后油壓、注水量和視吸水指數(shù)變化較小，有效期短。

對比分析渤海SZ36-1油田前期所實施的注聚井解堵技術(shù)，單一酸酸化效果的平均有效期最短，平均吸水指數(shù)增加倍數(shù)小，平均壓力降低值最小。單一酸、強氧化劑、生物酶及其與表面活性劑的復(fù)合解堵措施效果均不佳，措施前后壓力及注入量變化小，視吸水指數(shù)變化較小，有效率低，有效期短。

表1 不同解堵體系施工前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

3 存在的問題

分析總結(jié)目前海上油田注聚井增注技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，解堵增注技術(shù)主要存在以下問題。

1）單一酸液處理效果不佳 單一酸液解堵增注技術(shù)只能較好解除無機堵塞物，對于含有聚合物、油垢等的復(fù)雜有機堵塞物，單一酸液的解堵效果遠低于強氧化劑，解除能力有限。

2）強氧化劑腐蝕性與安全性問題 從海上油田注聚井解堵增注技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，強氧化劑有一定的解堵效果，對聚合物、交聯(lián)聚合物等有機堵塞有較好的降解作用。但強氧化劑活性成分的釋放速度不易控制，對管具有較強腐蝕，其氧化性與安全性的矛盾是亟待解決的問題。

3）解堵有效期短 目前海上油田注聚井所應(yīng)用的解堵增注技術(shù)普遍存在有效期過短，解堵后吸水指數(shù)增加倍數(shù)減少。

4）對復(fù)合堵塞物的解堵效果有限 有機堵塞物與無機堵塞物相互包裹，形成復(fù)合堵塞物，是造成注聚井堵塞的一個主要原因。使用單一的無機酸液或有機氧化解堵劑，都只能針對無機或有機堵塞物，對復(fù)合堵塞物的解堵能力有限。

4 海上油田解堵增注技術(shù)新進展

前期一系列的解堵增注技術(shù)普遍存在解堵效果欠佳、有效期短等問題，因此有必要結(jié)合海上油田的特點和要求，研發(fā)適宜的注聚井解堵增注技術(shù)。

4.1 開展物理－化學(xué)復(fù)合解堵增注技術(shù)的研究與應(yīng)用，解決深部解堵增注難題

物理解堵增注技術(shù)適用范圍廣，工藝簡單、成本低，對環(huán)境無污染，但是由于物理解堵技術(shù)通常存在處理半徑小、有效期短，且海上施工難度高等問題，一定程度上制約其推廣應(yīng)用。物理解堵增注技術(shù)與化學(xué)解堵增注技術(shù)的組合應(yīng)用，優(yōu)勢互補，形成復(fù)合型技術(shù)，是解決深部解堵難題的重要方法。研發(fā)適用于海上油田的物理設(shè)備及相適宜的物理解堵增注技術(shù)，是實現(xiàn)物理解堵增注技術(shù)在海上油田成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

4.2 優(yōu)化化學(xué)解堵增注技術(shù)

1）深入研究氧化性強、使用更安全方便的氧化劑，關(guān)鍵問題在于如何控制強氧化劑活性的釋放，如何控制強氧化劑對管具的腐蝕。

2）從簡化施工的角度出發(fā)，研制能與氧化劑、酸液配伍的保護劑，延長作業(yè)有效期的同時不額外增加施工難度。

3）需對作用距離更遠、二次傷害更小的酸液體系進行更細致的研究。對于堵塞成因復(fù)雜、堵塞嚴重的注聚井，研發(fā)可同時或分別解除有機和無機堵塞物的高效復(fù)合解堵劑，能顯著提高解堵效果。2013年12月，渤海SZ36-1油田初次使用安全、高效的新型復(fù)合解堵劑，采用段塞注入方式在L21井、L22井、J04井、K23試驗井各實施一次解堵作業(yè)，解堵后吸液指數(shù)平均增加4．28倍，成功率和效果顯著率達到100%，目前所有井解堵增注效果顯著。以L21井為例，其注入壓力從10．95MPa下降到4．89MPa，注水注聚總量從46m3／d上升至612m3／d，截止到2014年4月，L21井注聚總量仍保持在380m3／d以上，有效期長。

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