二氧化氯复合解堵技术在W油田S油区的应用.pdf

21二氧化氯复合解堵技术在 W 油田 S 油区的应用第4期二氧化氯复合解堵技术在 W 油田S 油区的应用张珊珊 李玉蓉 冯紫娟（延长油田股份有限公司志丹采油厂，陕西延安，717600）摘 要：针对 W 油田 S 油区因油层污染堵塞而低产低效情况较普遍的问题，分析储层损害的主要因素。基于近年油井常用解堵方式的作用机理、优缺点及适用范围，重点介绍二氧化氯解堵技术机理和工艺流程。二氧化氯复合解堵技术在 W 油田 S 油区的现场应用实践（工艺试验）表明，该工艺方法简单、适应性较强，可有效解除聚合物、微生物及其代谢产物、铁硫化物造成的油井油层污染堵塞，增注增产效果显著，具有较好的推广应用前景。关键词：储层损害机理；油井常用解堵技术；低孔低渗特性；二氧化氯复合解堵技术；现场应用；增注增产等储集层固有特征；外部条件则主要是指在钻井、固井、生产及修井等施工作业过程中，因入井流体或施工工艺引起储层孔隙结构及其物性发生变化，使储集层受到损害的各种外部因素1。生产实践过程中发现，导致 W 油田 S 油区储层受到损害（污染堵塞）的原因有以下六个方面：一是储层存在压裂液残渣及调驱剂残余物；二是多次酸化造成近井地带过度溶蚀以及地层骨架被破坏；三是储层存在缓蚀剂阳离子吸附和残酸二次沉淀物；四是储层存在无机垢沉淀、粘土矿物膨胀、颗粒运移；五是储层存在水敏、酸敏、盐垢堵塞等伤害；六是储层存在回注水带入的悬浮物、乳化油、细菌等。由于储层保护工作相对滞后、初期转投注工艺欠合理、采出水处理不合格等原因，外部条件成了导致 W 油田 S 油区储层损害的主要因素。近年来，为解决 S 油区油井低产低效、注水井“压高难注入”问题，先后采用了盐酸或土酸（土酸是 1015的盐酸与 38的氢氟酸与添加剂按不同比例所组成的混合液）常规化学解堵、二氧化氯复合解堵，以及电脉冲、双重振动、谐振、高能气体压裂等物理解堵方式（见表 1），其中，二氧化氯复合解堵技术增产增注效果较为明显。通讯作者：李玉蓉，本科、工程师，主要从事低渗透油田注水开发、油田化学相关工作，邮箱：375607320 W 油田位于鄂尔多斯盆地三叠系内陆湖泊三角洲砂岩含油气区，属于典型的特低渗透油田，储层物性较差。S 油区位于 W 油田西部，主力层为延长组长 6 油层组，储层平均孔隙度 10.5、平均渗透率 0.8 mD，为低孔隙度、低-特低渗透率储层，其中，长 61、长 62亚油层组物性相对较 好，是油田增储上产的重要对象。因储层物性差、泥质含量高、矿物岩性复杂，加之储层保护工作相对滞后，W 油田的油井低产低效情况较普遍。自 2010 年对 W 油田实施规模注水开采以来，由于初期转投注工艺欠佳、采出水处理不合格等原因，导致注水井“压高难注入”问题较为突出。近年，陆续对 W 油田油井采取了常规化学解堵、物理解堵等多种方式，但增产增注效果均不明显。以下对近年油井常用解堵方式的作用机理、优缺点及适用范围进行梳理，并重点针对二氧化氯（ClO2）解堵技术在 S 油区现场应用效果进行分析。1 储层损害机理及油井常用解堵技术储层损害是由储集层内部潜在因素与外部条件共同作用所致。内部潜在因素主要是指储集层的岩性、物性、孔隙结构、敏感性以及流体性质22第26卷 2023年第4期四川化工表 1 油井常用解堵方式对比解堵方式具体方法作用机理优缺点适用范围化学法常规化学解堵2在近井地带地层注入盐酸（碳酸盐岩储层）或土酸（砂岩储层）溶蚀无机颗粒及造岩矿物酸液反应速度快，但有效作用距离有限、有效期短，对低渗透储层解堵效果不佳；酸量过大易伤害岩石骨架、破坏水泥环，且会产生二次污染等为目前油田普遍使用的解堵方法，适用于解除单项无机物沉淀及岩石碎屑造成的堵塞缓速酸解堵2采用具有缓速酸和自生酸特性的酸进行酸化解堵，酸液属缓冲酸体系，通过控制生成酸种类、速度等达到长时间酸化解堵的目的酸岩反应速率小、有效作用距离长，不产生二次污染等适用于砂岩、碳酸盐岩地层解堵，可解除单项无机物沉淀及岩石碎屑造成的堵塞层内自生气解堵3注入缓速酸及层内生气剂，利用缓速酸实现地层深部酸化解堵，同时药剂体系反应放出大量的热量并产生大量高温高压 N2或 CO2气，通过酸化、热解堵和气驱等多种作用解除地层污染堵塞集酸化解堵、热解堵、表面活化、气驱等多种功效于一体，能够解除各种油层污染堵塞，而且具有很好的穿透作用，可解除地层深部的污染堵塞适用于油层物性差、层薄、非均质性严重的低孔低渗、低压低温之敏感性储层解堵物理法水力脉冲解堵4利用水力脉冲发生器产生液压波，振动、冲击使储层介质发生反复振动，从而剥离孔隙壁面污染物，最终实现增产增注脉冲波能量损失小，效率高，且水力波能量集中适用于低孔低渗油层解堵，不适用疏松油层解堵低频电脉冲解堵5通过高压电极反复放电产生定向压力脉冲波，迅速释放巨大能量，改造地层结构，形成新的微小裂缝，解除近井地带的油层堵塞脉冲波强度大、解堵范围大、能量利用率高适用于解除由无机沉淀造成的油层堵塞，不适合稠油热采井解堵高能气体解堵6通过高能气体燃烧产生的热效应、空化作用、压力脉冲、机械造缝效应（为主要作用）解除地层污染堵塞在高能气体燃烧过程中，地层压力快速上升，产生多条径向裂缝，与地层中天然裂缝相连接，提高近井地带导流能力而解堵适用于脆性地层解堵，不适合泥质含量高、胶结疏松地层油层的解堵物理化学法将上述物理法、化学法进行优化组合，通过其协同效应进一步提升解堵措施的有效性，如水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵2.1.2 抑制微生物生长二氧化氯对细菌具有很强的灭活功能，主要依靠其吸附和渗透作用大量二氧化氯分子聚集在细胞周围，很容易吸附在细胞膜上，通过封锁作用抑制微生物的呼吸；二氧化氯氧化分解细菌等微生物衣壳上的氨基酸，破坏其生物膜后渗透到细胞体内，进一步破坏其含硫基的酶，从而快速抑制蛋白质合成，阻止微生物生长，最终实现清除微生物污染。2.1.3 清除铁硫化物硫化铁是堵塞地层的主要物质，重质烃或有机物将其包裹并粘附在管壁和岩石上，常规盐酸处理也难于将其清除，且酸化还会产生 H2S 气体，加速油井腐蚀。而二氧化氯可与地层中的硫化亚铁污染物发生反应，将其氧化成可溶性硫酸盐，防止二次沉淀，且二氧化氯复合解堵还能消除常2 二氧化氯复合解堵机理及工艺流程2.1 二氧化氯复合解堵机理二氧化氯在酸的活化下，利用二者的协同效应，充分发挥二氧化氯的强氧化性特点，清除近井地带无机物、高聚物、FeS、微生物及其代谢产物所造成的污染堵塞，疏通渗流通道，从而实现解堵增注、增产7-10。2.1.1 分解聚合物针对钻井、压裂、酸化等作业过程中产生的残渣或残余物，如 HPAM 等聚合物，二氧化氯以其强氧化作用使聚合物发生氧化降解使 CC 键断裂，破坏聚合物的凝胶团块结构，使其分解为分散的微凝胶粒子，失去原有的理化性质，从而疏通地层深部孔隙。23二氧化氯复合解堵技术在 W 油田 S 油区的应用第4期规酸化产生的有害气体 H2S。5FeS 9ClO2 2H2O 5Fe3+5SO42-4H+9Cl-5H2S 8ClO2 4H2O 5SO42-8Cl-18H+2.2 二氧化氯复合解堵工艺流程通常，二氧化氯复合解堵采用“洗井液前置液隔离液主体液隔离液后置液顶替液”的工艺流程。常用解堵剂配方如下。洗 井 液：0.7 表 面 活 性 剂+3 防 膨 剂+1.5黏土稳定剂；前置液：8盐酸+2缓蚀剂+3铁离子稳定剂+2黏土稳定剂；隔 离 液：0.7 表 面 活 性 剂+2 防 膨 剂+1.5黏土稳定剂；主体液：5二氧化氯+5盐酸+2缓蚀剂+3铁离子稳定剂+2黏土稳定剂；后置液：5盐酸+2缓蚀剂+3铁离子稳定剂+2黏土稳定剂+3助排剂；顶替液：1表面活性剂+2黏土稳定剂。3 现场应用3.1 选井条件（1）钻井或修井作业过程中，因入井液污染油层导致的低产井；（2）因压裂液破胶不及时或返排不彻底造成油层污染的压裂井；（3）由于开采时间较长，地层温压变化导致原油中蜡质、胶质析出造成油层污染的油井；（4）因注入水质不合格，硫酸盐还原菌、铁细菌及其代谢产物污染地层导致的低产井。3.2 施工设计根据措施油井近井地带物性以及原油理化性质，结合生产动态资料及相关测试数据，分析油层污染类型，在满足地层配伍性要求的前提下，确定相应的预处理措施及酸液体系配方，据需要添加其他助剂，如缓冲剂、防膨剂等，并注意加药顺序及时间要求。3.3 应用效果2017 年 812 月，S 油区先后对长 2、长 6 油层 8 口油井实施了二氧化氯解堵，其中 6 口油井解堵增产效果较好（二氧化氯解堵措施效果对比见图 1）：措施后投产当天平均单井日增油 1.32 t，70 d 后平均单井日增油仍保持在 1.22 t；长 6 层S369-5 井解堵增产效果较好，2017 年 9 月 27 日措施后，当天增油 2.87 t，70 d 后仍保持较高平均产油量（2.81 td），较措施前平均增油 2.19 td（注：S369-5 井主力油层为长 6，于 2013 年 5 月压裂投产，投产初期平均产液量 2 m3d、平均产油量 0.83 td、平均含水率为 50，随着开发持 续，近井地带被污染堵塞，产量逐步下降，至2017 年 9 月时平均产液量 1 m3d、平均产油量 0.62 td、平均含水率为 25）。图 1 S 油区二氧化氯解堵措施效果对比图4 结论W 油田 S 油区储层堵塞主要是储层保护工作相对滞后、初期转投注工艺欠合理、采出水处理不合格等外部因素所致，加之储层本身低孔低渗的特殊性，造成近井地带油层污染堵塞类型复杂多样。二氧化氯复合解堵技术在 W 油田 S 油区的现场应用实践（工艺试验）表明，该工艺方法简 单、适应性强，可有效解除聚合物、微生物及其代谢产物、铁硫化物造成的油井油层污染堵塞，增注增产效果显著，具有较好的推广应用前景。参考文献1 卢占国，李强，李建兵，等.页岩储层伤害机理研究进展 J.断块油气田，2012，19（5）：629-633.2 李伟翰，颜红侠，王世英，等.近井地带解堵技术研究进展J.油田化学，2005，22（4）：381-384.3 谭景超.自生气解堵增注技术在低渗透油田的应用J.内蒙古石油化工，2013，39（16）：99-101.4 刘涛.低渗透油藏注水井水力脉冲-化学深穿透解堵技术研究D.青岛：中国石油大学（华东），2010：5-105 陆小兵，王守虎，皇甫荣.电脉冲解堵增注机理分析及应用24第26卷 2023年第4期四川化工J.天然气与石油，2011，29（6）：61-62+79.6 李伟翰，颜红侠，王世英，等.多脉冲高能气体压裂-热化学解堵综合增产技术J.油田化学，2005，22（3）：223-2267 李洁，赵立强，刘平礼，等.二氧化氯在油水井解堵增注中的应用J.天然气勘探与开发，2009，32（1）：67-70.8 李军，梁喜梅，黎强.鄂尔多斯盆地三叠系延长组油藏复合解堵技术J.辽宁化工，2012，41（6）：569-572.9 余海棠，郝世彦，赵晨虹，等.二氧化氯复合解堵技术J.断块油气田，2009，16（6）：112-114.10 刘斐，张荣安，冯小飞.二氧化氯解堵技术在南泥湾油田的应用J.延安大学学报（自然科学版），2011，30（3）：82-83+88.Application of Chlorine Dioxide Compound Plugging Removal Technology in S Oil Region of W Oil FieldZHANG Shanshan，LI Yurong，FENG Zijuan（Zhidan Oil Production Plant，Yanchang Oilfield Co.，Ltd.，Yanan 717600，Shaanxi，China）Abstract：In response to the common problem of low production and efficiency caused by oil layer pollutionblockage in the S oil region of W Oilfield，the main factors causing reservoir damage are analyzed.Based on the action mechanism，advantages and disadvantages and application scope of commonly used plugging removal methods in oil wells in recent years，the mechanism and process flow of Chlorine dioxide plugging removal technology are mainly introduced.The field application practice（process test）of Chlorine dioxide composite plugging removal technology in S oil area of W oilfield shows that this process method is simple and has strong adaptability.It can effectively remove oil well reservoir pollutionplugging caused by polymer，microorganism and its metabolites，and iron sulfide.The effect of injection increase and production increase is significant，and it has a good application prospect.Key words：reservoir damage mechanism；commonly used plugging removal techniques for oil wells；low porosity and low permeability characteristics；chlorine dioxide compound unblocking technology；on site application；increase injection and productiontraditional preparation process，and the reaction time，complexing efficiency，stability and bactericidal effect were analyzed and evaluated.The results showed that compared to traditional preparation methods，the one-step method of crude iodine n-heptane achieved effective utilization of domestic crude salt，and had shorter preparation time and higher complexation efficiency.It also significantly improved stability and bactericidal effect，making it a new technology worth promoting.Key words：povidone-iodine powder；one-step method using crude iodine n-heptane；traditional preparation processes；reaction time；complexation efficiency；stability；sterilization effect；comparative experiment（上接第 3 页）