李常友

(中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院)

勝利油田注水井增注技術(shù)新進(jìn)展

李常友

(中國(guó)石化勝利油田分公司采油工藝研究院)

勝利油田主要以注水開發(fā)為主，油田現(xiàn)有欠注層1 954層， 日欠注8.6×104m3，其中低滲欠注層576層，日欠注1.2×104m3。對(duì)國(guó)內(nèi)外解堵增注技術(shù)主要進(jìn)展進(jìn)行了闡述，對(duì)勝利油田近年來(lái)在注水井增注方面進(jìn)展情況進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)不同欠注原因?qū)嵤┝讼鄳?yīng)的解堵增注措施，主要有在中高滲儲(chǔ)層實(shí)施了以鹽酸、土酸為主的酸化解堵增注措施，在低滲油田中實(shí)施了解堵、基質(zhì)處理及活性降壓增注工藝技術(shù)，在物理增注方面，主要實(shí)施了水力深穿透射流射孔、水平井徑向鉆進(jìn)技術(shù)、振動(dòng)解堵增注技術(shù)，配套了前期預(yù)處理及后期排液等配套技術(shù)，并簡(jiǎn)要進(jìn)行了對(duì)比分析。在新技術(shù)應(yīng)用方面，主要對(duì)表面改性降壓增注技術(shù)、脈沖解堵增注技術(shù)試驗(yàn)應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)分析，針對(duì)目前欠注注水井存在的問(wèn)題提出了下步攻關(guān)方向。

勝利油田 注水井增注 酸化解堵 表面改性 高聚能電脈沖

勝利油田主要以注水開發(fā)為主，注水開發(fā)區(qū)塊占總數(shù)的80%以上。由于油藏儲(chǔ)層性質(zhì)復(fù)雜及注水水質(zhì)達(dá)不到開發(fā)需求，造成注水井欠注。特別是在低滲透油田開發(fā)中，由于地層滲透率低、孔喉小，在注水過(guò)程中因受外來(lái)固相顆粒的侵入、出砂、細(xì)菌堵塞、黏土礦物膨脹、分散運(yùn)移或產(chǎn)生化學(xué)沉淀及各種腐蝕產(chǎn)物的堵塞等多種因素影響，導(dǎo)致流體滲流阻力增加和儲(chǔ)層滲透率下降，注水壓力不斷上升，欠注井、不吸水井增多，目前油田共有欠注層1 954層，日欠注量8.6×104m3，其中低滲透油田欠注層576層，日欠注1.2×104m3，注水開發(fā)形勢(shì)較為嚴(yán)峻。近年來(lái)針對(duì)欠注問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外均開展了大量的研究，完善了以化學(xué)、物理、物理-化學(xué)復(fù)合、生物等為主導(dǎo)技術(shù)的水井增注技術(shù)。勝利油田結(jié)合自身實(shí)際，從提高注水井解堵效果、措施有效率及延長(zhǎng)增注有效期入手，進(jìn)一步完善了勝利油田增注技術(shù)系列，夯實(shí)了注水油田穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)[1-3]。

1 解堵增注技術(shù)主要進(jìn)展

經(jīng)過(guò)大量研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)解堵增注技術(shù)得到了較快發(fā)展，不但進(jìn)一步完善了酸化增注、氧化解堵增注、物理增注等成熟技術(shù)，同時(shí)還開展了生物活性降壓增注技術(shù)及表面活性劑降壓增注技術(shù)研究，并取得了相應(yīng)進(jìn)展。

酸化增注是最基本也是最主要的增注方式，通過(guò)不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外均已形成了常規(guī)酸化、有機(jī)緩速酸、復(fù)合緩速酸、氟硼酸、硝酸粉末酸、稠化酸、泡沫酸等多種類型的酸液體系，技術(shù)較為成熟。2008年勝利油田采油工藝研究院針對(duì)低滲透敏感性油藏，研制了低傷害多氫緩速酸體系，并在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得較好效果。在氧化解堵方面，除了使用穩(wěn)態(tài)二氧化氯(或過(guò)氧化物)與酸協(xié)同解堵外，2008～2009年勝利油田相繼研究并應(yīng)用了潛在氧化解堵技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中取得好的效果，該技術(shù)的研制成功使得氧化解堵更具施工安全性、方便性。物理增注則以壓裂為代表，同時(shí)形成了超聲波、水力振蕩、水力射流、電脈沖解堵、水力深穿透射孔等解堵增注技術(shù)，尤其電脈沖解堵、水力深穿透射孔技術(shù)近幾年來(lái)得到了較大的發(fā)展，且現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。

生物活性降壓增注技術(shù)是近幾年來(lái)研究的新方向，主要利用生物酶來(lái)消除原油邊界層的影響，從而實(shí)現(xiàn)注水井降壓增注的目的。大慶油田于2008年開始開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該生物酶為由多種酶篩選組成的復(fù)合酶體系，其組成主要為復(fù)合生物酶、生物活性物、生物提取物、水性分散劑、穩(wěn)定劑等，其消除原油邊界層的洗油過(guò)程是一個(gè)可循環(huán)的生物反應(yīng)過(guò)程。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)半年后，全部水井能夠完成配注要求，有明顯壓降，吸水剖面也得到較大改善。

表面活性劑降壓增注技術(shù)研究現(xiàn)多停留于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或單井試驗(yàn)階段，主要通過(guò)降低油水界面張力、降低殘余油飽和度，改善井眼附近水相對(duì)滲透率，提高注入能力。國(guó)內(nèi)主要在大慶采油十廠、新疆寶浪油田、長(zhǎng)慶白豹油田等油田進(jìn)行了表面活性劑降壓增注研究；國(guó)外在韃袒石油公司、塔林石油局、馬格納斯油田等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，但沒有大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

2 勝利油田增注技術(shù)現(xiàn)狀及適應(yīng)性分析

針對(duì)注水井欠注嚴(yán)重狀況，勝利油田實(shí)施了以酸化處理為主的攻欠增注措施，逐步形成了勝利油田物理、化學(xué)、物理-化學(xué)復(fù)合增注工藝技術(shù)系列。在化學(xué)上主要有針對(duì)注水污染實(shí)施的以鹽酸、土酸為主的酸化解堵增注工藝技術(shù)；在低滲透油藏的注水井增注中主要針對(duì)低孔低滲進(jìn)行了以緩速酸為主的基質(zhì)處理酸化增注技術(shù)；針對(duì)敏感性儲(chǔ)層實(shí)施的是氟硼酸酸化增注、縮膨降壓增注技術(shù)、多氫緩速酸的酸化增注；針對(duì)高壓低滲儲(chǔ)層，從改變儲(chǔ)層巖石表面性質(zhì)，降低注水摩阻，增加注水微孔數(shù)，主要技術(shù)有聚硅納米降壓增注；活性劑降壓增注技術(shù)、分子膜降壓增注技術(shù)，針對(duì)聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)聚合物堵塞井，實(shí)施了以氧化解堵技術(shù)為主的增注技術(shù)。在物理上應(yīng)用了水力深穿透射孔技術(shù)、電脈沖解堵技術(shù)。在處理工藝上采用前期預(yù)處理，多段塞處理、物理-化學(xué)復(fù)合解堵工藝，以及多種后期排液輔助工藝以提高增注效果。2010～2012年共實(shí)施水井增注治理措施1 512口井，增注有效率88%，當(dāng)年平均增注有效期118天。

2.1整裝及斷塊油田增注技術(shù)適應(yīng)性分析

整裝及斷塊水驅(qū)油藏注水井以回注污水為主，注水井欠注原因主要是注不合格污水造成的后期污染。針對(duì)該問(wèn)題，在欠注井的增注中主要實(shí)施的是以鹽酸、土酸為主的酸化解堵工藝技術(shù)。2012年共實(shí)施鹽酸酸化58井次，有效率87.5%，當(dāng)年有效期180天，實(shí)施常規(guī)鹽酸+土酸酸化解堵增注工藝技術(shù)203井次，有效率91%，有效期163天，取得了較好的增注效果。從增注有效率、有效期分析，常規(guī)酸化解堵適合整裝、斷塊注水油田欠注井的攻欠增注。

2.2聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏增注技術(shù)應(yīng)用情況

聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏欠注原因主要為聚合物堵塞、注水水質(zhì)較差等造成，目前實(shí)施的技術(shù)主要有普通的鹽酸、土酸的酸化解堵及酸化與氧化結(jié)合在一起的復(fù)合解堵增注技術(shù)，年實(shí)施在40井次，有效率67%，有效期105天。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況看，目前的解堵增注技術(shù)尚不適合聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏注水需求，應(yīng)進(jìn)一步分析欠注井的欠注原因、堵塞特征及規(guī)律，實(shí)施有針對(duì)型的工藝技術(shù)，以提高技術(shù)的適應(yīng)性。

2.3低滲透油田增注技術(shù)的應(yīng)用情況

低滲透油田注水欠注主要有儲(chǔ)層低孔低滲、微乳化油等存在，導(dǎo)致高壓注水，同時(shí)由于回注污水的不合格、儲(chǔ)層敏感性導(dǎo)致注水壓力越來(lái)越高，同時(shí)欠注嚴(yán)重。針對(duì)不同的欠注原因?qū)嵤┝讼鄬?duì)應(yīng)的增注措施，統(tǒng)計(jì)2012年實(shí)施增注措施211井次，其中常規(guī)鹽酸、土酸酸化的有117井次，有效率82%，緩速酸類41井次，有效率僅有73%，見表1。

從表2可知，普通酸化與微乳酸酸化增注相比較，雖然微乳酸酸化施工時(shí)壓降較小，但有效率、有效期都比普通酸化增注效果好。主要原因是微乳酸體系不但可以解除注污水的結(jié)垢堵塞，同時(shí)還可降低殘余油飽和度、降低油水界面張力，改變儲(chǔ)層表面潤(rùn)濕性，起到降壓增注作用。

表1 低滲油藏不同增注體系對(duì)比Table1 Comparisonofdifferentinjectionaugmentationsystemforlowpermeabilityreservoir欠注原因增注體系實(shí)施井次/次有效率/%當(dāng)年有效期/天炮眼附近結(jié)垢鹽酸5081126注水污染土酸6783112深部污染緩速酸4173125敏感儲(chǔ)層氟硼酸3285137其他2180117合計(jì)21180

表2 相似油田常規(guī)土酸與微乳酸應(yīng)用對(duì)比Table2 Applicationeffectcontrastofmudacidandmicroemulsifiedacidinsimilaroilfield增注液體系統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)/口施工前平均油壓/MPa施工壓降/MPa有效率/%有效期/天土酸1925.41278152微乳酸2125.5890195

表3 不同油藏同欠注原因增注技術(shù)應(yīng)用情況對(duì)比Table3 Applicationeffectcontrastofaugmentedinjectiontechnologyindifferentreservoirwithsimilarshortinjectionreason油藏類型欠注類型主酸配方實(shí)施井次/次有效率/%增注量/m3有效期/天低滲油藏機(jī)雜垢類淺層堵塞鹽酸體系1190.926767169水質(zhì)污染常規(guī)堵塞土酸體系2568.02893796黏土泥漿深部堵塞緩速體系1478.634395142小計(jì)5076.997652128中高滲機(jī)雜垢類淺層堵塞鹽酸體系887.562565189水質(zhì)污染常規(guī)堵塞土酸體系3497.1296618163黏土泥漿深部堵塞緩速體系11003024318小計(jì)4395.3362207178

表3說(shuō)明，對(duì)高滲、低滲儲(chǔ)層，同類欠注原因?qū)嵤┑慕舛麓胧┲?，普通鹽酸、土酸更適合于高滲儲(chǔ)層的解堵，對(duì)于低滲儲(chǔ)層，即使堵塞是主要原因，但由于儲(chǔ)層物性差，儲(chǔ)層復(fù)雜，且普通酸化二次傷害嚴(yán)重，也會(huì)導(dǎo)致在應(yīng)用效果上較高滲儲(chǔ)層差。

3 新技術(shù)試驗(yàn)及應(yīng)用情況

3.1表面改性降壓增注技術(shù)

表面改性降壓增注技術(shù)主要包括了水基納米體系降壓增注、表面活性劑的活性降壓增注及分子膜的降壓增注，這3種降壓增注技術(shù)機(jī)理雖有區(qū)別，但都是從改善儲(chǔ)層表面性質(zhì)實(shí)現(xiàn)降壓增注，表面改性技術(shù)正逐步在低滲透油藏的降壓增注中顯現(xiàn)作用，取得良好的效果。

3.1.1水基聚硅納米增注技術(shù)

水基聚硅納米材料是在聚硅納米材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)表面改性，添加合適的表面活性劑對(duì)其表面進(jìn)行修飾，形成微乳狀水溶液以減少在施工中用柴油攜帶的高成本[4-5]。公司成功研制了水基聚硅納米體系，并于2011～2012年在純梁采油廠22口水井進(jìn)行了水基納米聚硅增注工藝應(yīng)用，取得明顯增注效果，增注有效率91%，對(duì)應(yīng)油井合計(jì)增油3 652 t。22口井均采用每米油層擠入1 m3水基納米聚硅溶液，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2‰。以C6N21為例，該井措施前注水油壓21 MPa，和泵壓持平，配注50 m3，注不進(jìn)。2011年3月酸化后，向地層擠入15 m3水基納米聚硅溶液，開井后，初期注水壓力17 MPa，日實(shí)注48 m3，至2012年10月，注水壓力20 MPa，日實(shí)注水48 m3，完成配注量。增注有效期延長(zhǎng)了15個(gè)月，目前仍有效。

3.1.2表面活性降壓增注技術(shù)

表面活性降壓增注技術(shù)主要是通過(guò)表面活性劑來(lái)降低油水界面張力，改善潤(rùn)濕性，解除注水賈敏效應(yīng)，提高乳化油增溶能力來(lái)實(shí)現(xiàn)降壓增注[6-7]。勝利油田成功研制了兩類表面活性降壓體系，即具有超低界面張力的烷基胺聚氧丙烯氧乙烯醚雙羧酸鹽體系和雜雙子表面活性劑，在勝利油田東辛辛68、臨盤夏502塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中收到了較好的效果。共計(jì)試驗(yàn)14井次，有效率93%。

3.1.3分子膜降壓增注技術(shù)

分子膜降壓增注技術(shù)的機(jī)理是分子膜增注劑與帶有負(fù)電荷的巖石表面發(fā)生靜電吸附，在巖石孔道壁面形成一層納米級(jí)的分子沉積膜，迫使原來(lái)吸附在孔道壁面的水膜變薄、脫落。巖石的潤(rùn)濕性由原來(lái)的強(qiáng)水濕變成中間濕或弱水濕，擴(kuò)大了孔道半徑，降低了水的界面張力，提高了水相滲透率，從而提高了儲(chǔ)層吸水能力，達(dá)到改善注水開發(fā)效果的目的。由于分子膜的存在，后續(xù)注入水不能與孔道壁面接觸，能夠阻止黏土顆粒的膨脹和運(yùn)移，確保增注措施的效果及有效期。勝利油田采油工藝研究院研制了分子膜增注劑，同時(shí)對(duì)其增注微觀機(jī)理、分子膜增注劑的吸附性進(jìn)行了詳細(xì)研究，相繼在臨盤、濱南、樁西勝采、純梁等采油廠的17口井進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用，取得良好增注效果，累計(jì)增注6.8×104m3/d，對(duì)應(yīng)油井增油效果明顯。

3.2電脈沖解堵增注技術(shù)

(1) 增注機(jī)理。①?zèng)_擊波對(duì)油層巖石的造縫作用；②對(duì)油層孔隙介質(zhì)的剪切作用；③提高地層滲透率作用；④清除地層污染物作用。

(2) 裝置構(gòu)成。整套設(shè)備分為地面部分和井下部分。電纜車送井下部分到油層位置并連接地面電源控制柜(圖1)。

地面部分：電源控制柜。井下部分：高壓直流電源；高聚能電容器；能量控制器；能量轉(zhuǎn)換器(圖2和圖3)。

表4 電脈沖技術(shù)參數(shù)Table4 Technologyparametersofelectricpulse放電電壓:30kV放電電流:50kA裝置儲(chǔ)能:4.5kJ設(shè)備外徑:102mm處理深度<3km井下溫度<100℃工作壓力<30MPa工作頻率:3～6次/min電源功率<2000W

該解堵技術(shù)2009年以來(lái)主要在濱南采油廠進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用。2009～2010年12月，現(xiàn)場(chǎng)共實(shí)施井5口，平均單井施工點(diǎn)數(shù)43點(diǎn)，脈沖次數(shù)86次/單點(diǎn)。累計(jì)增注11 298 m3，平均單井增注2 260 m3,平均有效期108天(表5)。

表5 注水井電脈沖施工參數(shù)及效果Table5 Implementationparametersandeffectofelectricpulsetechnologyinwaterinjectionwells井號(hào)施工日期厚度(m)/層施工點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)爆震次數(shù)/次有效期/天累增注/m3單14-462009.06.2965/1210963603536093L52-52010.09.2127/553718016589B3-8-152010.09.2724/10367920611072L371X92010.09.2823.6/2257950611016L32-402010.11.0712.9/6121750472528

4 存在問(wèn)題及下步建議

隨著注水油田的不斷開發(fā)，低滲透油田的注水及聚驅(qū)后續(xù)水驅(qū)注水井注水難度越來(lái)越大，欠注原因更加復(fù)雜，針對(duì)不同欠注原因，有針對(duì)性地開展聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏增注技術(shù)、低滲透油藏配套增注技術(shù)研究是非常必要的。

(1) 配套完善化學(xué)增注技術(shù)。解堵增注技術(shù)中，針對(duì)不同油藏不同的堵塞類型，有針對(duì)性地優(yōu)化解堵技術(shù)，使解堵更具高效性，同時(shí)配套適合的施工工藝，提高解堵增注效果。如：采取前期預(yù)處理酸洗炮眼、大排量施工增加處理半徑及后期負(fù)壓排液等工藝。另一方面，避免酸化排液造成一定的環(huán)境污染以及在酸化增注中的二次傷害越來(lái)越受到人們的重視，不排液和低傷害緩速酸混醇酸液體系、生物活性酸等增注技術(shù)的研究將是今后發(fā)展的重要方向。

表面改性增注技術(shù)以其自身的優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越受到重視，主要包括活性劑的降壓增注及膜的減阻增注技術(shù)，該技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層的選擇性要求較高，不同的油藏需用不同種類的活性劑，針對(duì)油藏不同特征，完善表面改性降壓增注技術(shù)，同時(shí)進(jìn)一步加大現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用力度，使其在低滲透油藏注水中發(fā)揮更好的作用。

(2) 開展物理增注新技術(shù)的引進(jìn)及推廣應(yīng)用，并與化學(xué)增注技術(shù)相復(fù)合，解決深部解堵增注難題。物理增注技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單、環(huán)保。物理增注技術(shù)通常解除近井地帶的堵塞，存在處理半徑小，有效期短的問(wèn)題，因而限制了其推廣應(yīng)用。長(zhǎng)效物理增注技術(shù)的研發(fā)是今后的發(fā)展方向——擴(kuò)大處理范圍，延長(zhǎng)增注技術(shù)有效期。將物理與化學(xué)技術(shù)進(jìn)行復(fù)合，解決深部解堵難題是非常必要的。

(3) 聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)綜合解堵關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。隨著聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，欠注井表現(xiàn)得越來(lái)越突出，目前解堵技術(shù)不適合油藏的要求，針對(duì)聚合物堵塞的特征研究適合的解堵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)聚驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)油藏的正常注入，夯實(shí)油田穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)，具有重要的意義。

(4) 隨著油田的不斷開發(fā)，注水井增注技術(shù)的發(fā)展，機(jī)理方面主要表現(xiàn)在對(duì)化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)量化，微觀機(jī)理方面的研究；化學(xué)劑越來(lái)越體現(xiàn)出單劑或復(fù)合劑的高效性的優(yōu)勢(shì)，并達(dá)到無(wú)毒、無(wú)害、環(huán)保的要求，生物制劑將是今后的發(fā)展方向；物理增注方面，注重高效、智能化物理增注技術(shù)，例如，徑向水平鉆井技術(shù)等越來(lái)越顯示出其高效性及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性，以及物理-化學(xué)等復(fù)合技術(shù)應(yīng)用將越來(lái)越多。

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NewprogressofinjectiontechnologyforwaterinjectionwellinShenglioilfield

LiChangyou

(OilProductionTechnologyResearchInstituteofShengliOilfieldCompany,Dongying257000,Shandong,China)

Shengli oilfield was mainly developed by water flooding. There were 1 954 layers that had not adequate water injection, which was short of 8.6×104m3per day. There were 576 layers in low permeability oilfield among them, which was short of 1.2×104m3per day. The main plugging removal and increase injection techniques at home and abroad are described in this paper. Particularly, the development of these techniques in Shengli oilfield was summarized, and the fitting injection measures were collected according to different short shot reasons in Shengli oilfield. The acidification with hydrochloric acid and mud acid in mid-high permeability reservoir and plug removal, matrix processing and activity of decreasing pressure and augmented injection technology in low permeability oilfield are implemented. In the aspect of physical stimulation, the technologies such as hydraulic deep penetration perforation, horizontal well drilling technology and the radial vibration of plugging removal technology, and added the matching technology of preprocessing and post discharge were mainly implemented. With the application of new technology, the surface modification of increasing injection technology, and pulse plugging removal test application technology conditions were analyzed. Finally, the research direction for the next step was put forward, aiming at the problems in short injection.

Shengli oilfield, injection well stimulation, acid defuse plugging, surface modification, high energy electrical pulses

TE341

：BDOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2014.01.015

2013-07-04；編輯：馮學(xué)軍

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)—?jiǎng)倮吞锉』拥蜐B透油田開發(fā)與示范”(2011ZX05051)。

李常友(1974-)，男，高級(jí)工程師。1996年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2005年于中國(guó)石油大學(xué)(華東)碩士研究生畢業(yè) ，現(xiàn)任勝利油田采油工藝研究院注水研究所所長(zhǎng)，主要從事注采工藝的研究與開發(fā)工作。電話:0546-8775138。地址：(257000)山東省東營(yíng)市西三路306號(hào)勝利采油工藝研究院。