李 平

(中石化勝利油田分公司孤島采油廠)

勝利油田自1992年在孤島中一區(qū)Ng3開(kāi)展聚合物驅(qū)“先導(dǎo)”、“擴(kuò)大”試驗(yàn)成功后，聚合物驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大。到目前，聚合物驅(qū)投入項(xiàng)目29個(gè)，累計(jì)增產(chǎn)原油1 711.8×104t，平均提高采收率7%。隨著油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，目前已有23個(gè)區(qū)塊陸續(xù)轉(zhuǎn)入后續(xù)水驅(qū)，涉及儲(chǔ)量31 948×104t，約占聚驅(qū)投入儲(chǔ)量的70%，年產(chǎn)原油155.54×104t，占注聚采油廠水驅(qū)開(kāi)發(fā)的主要地位。注聚井主要是清水配聚，污水伴注；后續(xù)水驅(qū)注入井主要以回注污水為主，在聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，存在著注入壓力高，注入困難等問(wèn)題。統(tǒng)計(jì)后續(xù)水驅(qū)單元開(kāi)注水井1 050口，53%注水井油壓、干壓持平；欠注井198口，占總開(kāi)注水井的19%，日欠注水達(dá)10 036 m3。在清除聚合物堵塞物方面，普通的酸化液具有各自針對(duì)性〔1-3〕，作用效果不明顯。國(guó)外主要是用二氧化氯的強(qiáng)氧化作用消除聚丙烯酰胺對(duì)井底造成的堵塞。國(guó)內(nèi)用于聚合物解堵的方法主要有兩種：一是以降解聚合物為主，二是非氧化降解體系。降解聚合物體系主要有二氧化氯、DOC-8聚合物解堵劑、新生態(tài)二氧化氯復(fù)合解堵劑及不含二氧化氯的強(qiáng)氧化型聚合物解堵劑,配方組成為15%(w)HCl+3%(w)HF+0.3%(w)EDTA+0.05%(w)K2S2O8+0.01%(w)二苯基硫脲+0.05%(w)三乙醇胺+1%(w)AS。非氧化降解體系有聚環(huán)氧氯丙烷-二乙烯三胺、聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺，能降低聚合物的黏度；聚合物解吸劑PEG-400和乙醇胺，對(duì)已注聚巖心，注入解吸劑后，注聚壓力下降，巖心滲透率恢復(fù)值達(dá)26%～88%。

由于目前常用的聚合物降解劑氧化性強(qiáng)、安全風(fēng)險(xiǎn)高，而非氧化降解體系對(duì)地層內(nèi)的膠塊狀聚合物無(wú)能為力。因此，研究了聚合物堵塞機(jī)理及堵塞物成分，開(kāi)發(fā)了新型聚合物解堵劑，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了顯著的效果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 堵塞物及膠塊聚合物分析方法

稱取一塊樣品，用甲苯溶解、自然干燥，利用失重法計(jì)算原油含量。將洗過(guò)油的堵塞物進(jìn)行灼燒，利用失重法計(jì)算聚合物含量；將樣品灼燒后的殘?jiān)?∶1鹽酸溶解，6 h后過(guò)濾、干燥，計(jì)算可溶物含量，最后剩余的就是泥沙。

1.2 活性氧測(cè)定

2 堵塞原因及堵塞物成分分析

聚合物在近井地帶的堵塞主要原因[4]為：①聚合物在地層中的吸附、滯留、捕集以及與地層中離子作用交聯(lián)對(duì)儲(chǔ)層造成的堵塞；②后續(xù)水驅(qū)過(guò)程中，注污水中的懸浮物、含油及結(jié)垢離子與污水中離子結(jié)垢造成堵塞，聚合物堵塞物與后期污染堵塞共同作用，對(duì)儲(chǔ)層近井地帶造成嚴(yán)重堵塞，由于長(zhǎng)期注入，近井地帶形成異常高壓帶。因此，在停注、洗井或作業(yè)起管過(guò)程中會(huì)造成地層的返吐。圖1為勝利油田4口注聚轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)井堵塞物的情況。

表1 勝利油田注聚井堵塞物成分分析

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)注入井堵塞物的主要成分見(jiàn)表1。由表1可知，井內(nèi)吐出物主要為聚合物與儲(chǔ)層礦物的反應(yīng)產(chǎn)物及注水結(jié)垢，堵塞物中聚合物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.2%，碳酸鹽、鐵鹽等可溶物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.1%，是主要的堵塞成分。

3 ZSJJ-3聚合物解聚劑的研制及性能評(píng)價(jià)

3.1 聚合物解聚劑主體成分優(yōu)選

對(duì)于聚合物堵塞物的解堵應(yīng)用效果好的仍然以氧化物為主[5-8]。常用的解堵劑有二氧化氯、雙氧水、過(guò)氧化鈣、過(guò)硫酸鹽等解堵劑。在應(yīng)用過(guò)程中，是二氧化氯、雙氧水等存在不穩(wěn)定、容易失活問(wèn)題，過(guò)氧化鈣應(yīng)用后產(chǎn)生大量Ca2+，容易結(jié)垢，會(huì)產(chǎn)生二次傷害；二是在注入的過(guò)程中容易腐蝕管柱；三是存在安全隱患。因此，優(yōu)選解聚劑主體成分時(shí)仍以氧化解堵為主，但要求在常溫下穩(wěn)定，反應(yīng)后不產(chǎn)生二次傷害物質(zhì)，室內(nèi)先期優(yōu)選確定ZS-1#，ZS-2#，ZS-3#3種解聚劑。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)聚合物膠塊溶解、聚合物溶液降解的研究，確定解堵劑的主要成分。不同降解劑在48 h、室溫下的降解結(jié)果見(jiàn)圖2和表2。

表2 不同降解劑的降解情況統(tǒng)計(jì)

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，新型解聚劑ZS-1#和ZS-3#解聚劑均能完全溶解膠塊聚合物，其中ZS-1#解聚劑在25 ℃就可以完全溶解聚合物膠塊，ZS-3#解聚劑需要溫度大于40 ℃才能完全溶解。雖然雙氧水、ZS-1#、ZS-3#都能完全溶解膠塊聚合物，但是，雙氧水氧化性強(qiáng)，存在安全隱患，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)禁止使用。ZS-1#雖能完全溶解膠塊聚合物，但是在水中溶解度小，不利于現(xiàn)場(chǎng)泵注。因此，確定ZS-3#為解聚劑的主體成分。

3.2 解聚劑的包覆工藝[9-11]

本研究中選擇硬脂酸與石蠟作為包膜主劑，其特點(diǎn)是在50 ℃以下不溶解，在55 ℃溶解較快。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工要求，解聚劑應(yīng)在50 ℃以上緩慢溶解釋放。優(yōu)選適合的包衣材料。在60 ～65 ℃條件下，將包衣材料熔化，邊加熱邊攪拌，使包衣材料包裹在解聚劑微粒的表面；顆粒冷卻后，表面的包衣材料變成固體，隔斷顆粒與顆粒、顆粒與外界的直接接觸，達(dá)到提高解聚劑穩(wěn)定性的目的。

主要工藝：將解聚劑粉碎成微小顆粒；包膜劑在一定溫度下熔解、霧化；解聚劑顆粒經(jīng)過(guò)包膜材料形成的霧化帶，一定時(shí)間后進(jìn)入出口管道冷卻，形成均勻固體顆粒收集封裝，即制得ZSJJ-3型解聚劑。

3.3 性能評(píng)價(jià)

3.3.1常溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

測(cè)定了不同溫度、不同時(shí)間下活性氧的釋放量(表3)。從表3可以看出，在50 ℃以下時(shí)，解聚劑是較穩(wěn)定的，基本不分解；55 ℃時(shí)，逐步開(kāi)始釋放活性氧，60 ℃釋放活性氧速度明顯加快。這表明，該解聚劑具有常溫穩(wěn)定性，儲(chǔ)層溫度下則會(huì)隨著時(shí)間的變化，短時(shí)間內(nèi)釋放出大量活性氧。

表3 不同時(shí)間、不同溫度下活性氧釋放情況

3.3.2對(duì)聚合物的降黏性能的評(píng)價(jià)

結(jié)合勝利油田注聚現(xiàn)場(chǎng)情況，在室內(nèi)用勝利油田常用聚合物配制成質(zhì)量濃度為5 000 mg/L的溶液，用5%(w)的ZSJJ-3型解聚劑，在55 ℃、不同時(shí)間的降黏率見(jiàn)表4。

表4 不同時(shí)間下的黏度變化情況

用勝利油田常用聚合物，在室溫下反應(yīng)8 h,對(duì)其降黏特性進(jìn)行考察，結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3表明，隨著解聚劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，其降黏率在不斷升高。在解聚劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，其降黏率達(dá)到85%以上，解聚劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，其降黏率達(dá)到98%以上，表現(xiàn)出良好的降黏效果。

3.3.3對(duì)現(xiàn)場(chǎng)聚合物膠塊溶解性能評(píng)價(jià)

試驗(yàn)用聚合物膠塊為現(xiàn)場(chǎng)施工井底吐出物質(zhì)，其主要成分有：有機(jī)聚合物30%(w)～50%(w)， 無(wú)機(jī)結(jié)垢30%(w)左右，酸溶物40%(w)左右。表5(解聚劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，解聚劑溶液∶現(xiàn)場(chǎng)膠塊=20∶1。55℃的溶解時(shí)間為6 h，50 ℃的溶解時(shí)間為12 h ，45 ℃的溶解時(shí)間為18 h)列舉了6口井現(xiàn)場(chǎng)取回的聚合物膠塊溶解性試驗(yàn)情況。從表5可以看出，ZSJJ-3型解聚劑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)聚合物膠塊具有良好的溶解能力，其能使聚合物膠塊全部溶解，溶解后黏度在10 mPa·s以下，平均為5.3 mPa·s。

表5 ZSJJ-3型解聚劑對(duì)聚合物膠塊的溶解性試驗(yàn)

3.3.4腐蝕性評(píng)價(jià)

測(cè)定了60 ℃溫度下，ZSJJ-3型解聚劑對(duì)N80試片的腐蝕性能。實(shí)驗(yàn)表明，在儲(chǔ)層溫度下，其具有較低的腐蝕性，其腐蝕速度為0.45 g/(h·m2)，遠(yuǎn)小于井下施工對(duì)管柱腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

采用ZSJJ-3型解聚劑在孤島油田注聚井GDB21-1C12進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

該井于2012年12月13日開(kāi)始注聚，累計(jì)注聚3.7×104m3；初始注聚壓力12.5 MPa、日注聚140 m3；施工前注聚壓力14.0 MPa，日注聚80 m3。分析原因?yàn)樽⑷刖酆衔锛拔鬯餐绊?，已造成?yán)重堵塞。對(duì)該井實(shí)施了以ZSJJ-3型解堵劑為主的復(fù)合解堵工藝技術(shù)。實(shí)施前先期酸化預(yù)處理近井地帶污水污染，再實(shí)施聚合物解堵。該井于2013年11月5日順利完成施工，共注入解堵劑92 m3，現(xiàn)場(chǎng)施工壓力由13 MPa降至9 MPa，壓力降低明顯。該井注聚4個(gè)月以來(lái)，注聚壓力穩(wěn)中有降，注聚壓力由14 MPa降低至10 MPa，日注由80 m3上升至100 m3(配注100 m3)，已累計(jì)增加注聚量2 000 m3。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 結(jié)合勝利油田聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)注入現(xiàn)狀，分析了注入堵塞及欠注原因，并結(jié)合普通氧化解堵在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中存在問(wèn)題，研制了新型的聚合物解聚技術(shù)。

(2) 解聚劑的包衣工藝在聚合物解堵劑中初次應(yīng)用。性能試驗(yàn)結(jié)果表明，該劑在常溫下穩(wěn)定，儲(chǔ)層溫度下緩慢釋放活性氧，對(duì)聚合物及堵塞物有較好的降黏及溶解效果，對(duì)聚合物堵塞井解堵效果好。同時(shí)，具有腐蝕率低，常溫穩(wěn)定，施工安全、可靠的特點(diǎn)。

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