油田注水井堵塞机理与化学解堵研究

油田注水井堵塞机理与化学解堵研究

摘要：大多数油田已处于开发中后期，主力油田逐渐步入高含水阶段，注水开

发的油田采用大泵提液后，单井配注指标提高，但由于注水层的堵塞问题，导致

注入压力较高，能耗巨大，注水困难，明显制约了稳产和进一步提高采收率。在

油田达到高含水期后，往往需进行提液稳产的作业，提液的同时也需保证注水井

有足够的注入能力，以维持较高的地层压力。为保障注水井的有效注入，目前平

均每口注水井注水半年左右就需要进行一次酸化作业，否则无法实现正常注入，

严重影响了平台的正常生产。但简单的酸化作业也不能从根本上解决注水井堵塞

的问题，并且随着酸化作业的增多，酸化有效期会逐渐变短。因此，有必要对注

水井的堵塞机理及其对注入过程的影响进行研究，并相应的提出增注措施。

关键词：油田注水井；堵塞机理；化学解堵

引言：

随着油田进入开发中后期，进入高含水开发阶段，大泵提液、以水驱油是目

前老油田增产的重要手段，这就需要注水井能够及时的对地层能量进行补充，才

能够保障油田的开发效果。但是目前很多老油田在生产过程中注水井出现了比较

严重的堵塞问题，配注指标难以实现，造成地层能量亏空，影响了油田的产量。

为保障注水井的有效注入，目前平均每口注水井注水半年左右就需要进行一次酸

化作业，否则无法实现正常注入，严重影响了正常生产。目前初步分析认为注水

井井筒堵塞的原因比较复杂，主要存在下述几种可能：（1）注入水水质与地层

水存在不配伍问题，造成注入水在地层结垢（2）注入水水质处理不达标，固体

颗粒进入储层造成堵塞（3）注入水中细菌及微生物超标，地层内微生物繁殖造

成堵塞因此，简单的酸化做法也是不能够从根本上解决注水井堵塞的问题的，并

且随着酸化作业的增多，酸化有效期会逐渐变短。因此，有必要对注水井的堵塞

机理及其对注入过程的影响进行研究，并相应的提出增注措施。

1.注水地层堵塞机理

1.1地层微粒运移堵塞

地层微粒运移导致的堵塞有两种情况：（1）由于流体流速高或压差波动大，使地层中的固结颗粒脱落导致随流体发生移动，在孔隙中逐渐的堆积，从而阻碍

流体的流动；（2）在注水过程中，因平台设备原因，导致注水井突然停滞，地

层砂粒随水流反吐，部分进入井筒或充填于防砂砾石孔隙之中，使得近井地带渗

透率下降，注水阻力增大。

1.2外来悬浮物机械堵塞

颗粒堵塞的危害可总结为以下5个方面：（1）在井筒表面形成滤饼，使井筒变窄；（2）细小微粒侵入地层，形成内部滤饼，堵塞住地层孔隙及喉道，入侵

半径是孔隙大小、喉道尺寸、流速及微粒大小的函数；（3）沉积在射孔的孔眼内，在局部堵塞水流的通道；（4）在重力作用下，沉积在井底，致使井底抬高，产层厚度变小；（5）沉积在注水管路管壁，给细菌提供较好的繁殖环境，细菌

的繁殖加快。

1.3污油堵塞

注入水中普遍含油，且含量不太稳定，该油污以多种形式损害堵塞地层：（1）截流于井眼周围岩石的孔隙中，以“乳化块”的形态堵塞地层孔隙；（2）分散油及游离油对固相微粒有悬浮的作用，将强化悬浮固体的堵塞；（3）油进入地层，

细菌得到了极好的营养，繁殖加速，导致地层渗透率下降、注水量随之降低。

1.4化学堵塞

主要包括以下4类：（1）铁氧化物堵塞：由于管线和设备的腐蚀，注入水中含铁量逐渐增加，铁离子逐渐被氧化，形成了Fe（OH）3或Fe（OH）2，在溶液

中有2种存在状态：一是以颗粒为晶核形成较大颗粒呈现“软颗粒”形态；二是以

絮状物或胶体状态游离于溶液中。（2）结垢堵塞：地层水与注入水混配后的水

有明显的轻微的碳酸钙结垢趋势和硫酸钡结垢趋势，注入水可造成地层温度下降

从而产生有机垢。当地层水与注入水以不同比例混合均产生结垢现象，当地层水

和注入水等比例时结垢量为最大。结垢是油田水质控制中严重问题，结垢可以发

生在井筒和地层多个部位。（3）水敏性堵塞：注入水与岩石接触后，引起粘土

分散、脱落、矿物水化、膨胀、运移。由于储层岩石喉道细小，极易造成渗流通

道阻塞。（4）酸敏性堵塞：各种酸液（酸性工作液介质或酸化措施）与岩石接

触后，发生生成沉淀，化学反应及岩石被酸溶解解体后产生微粒，也可引起地层

渗透率降低。

2.适合典型油田解堵工艺研究

2.1解堵工艺技术思路

针对典型油田堵塞原因复杂的情况，单纯酸化对注水井实行解堵，并不能起

到良好的解堵效果，在典型油田建议使用复合解堵技术。复合解堵既能够解除无

机堵塞又能够解除有机物造成的堵塞。

2.2注水井复合解堵体系研究

油田注水井堵塞主要由水质超标、结垢、微粒运移和腐蚀等原因引起，而且

堵塞类型既存在无机堵塞又存在有机堵塞，但无机堵塞和有机堵塞主次有时却无

法判断，建议用复合解堵技术解堵，有机解堵剂和无机解堵剂分别与有机垢和无

机垢作用。

体系特点：（1）无机解堵液主体为固体缓速酸，能够有效解除无机物堵塞，对胶结物溶蚀小，不会造成岩石骨架破坏。（2）无机解堵液对无机垢和钙质胶

结物具有较强的溶蚀能力，随着时间的延长溶蚀率增加，具有一定的缓速作用。（3）能够有效解除无机物堵塞，对胶结物溶蚀小，不会造成岩石骨架破坏。（4）与常规土酸相比，无机解堵液对泥质胶结物的主要矿物溶蚀率很低，小于2%，

对于渤海油田低胶结物储层来说，降低了酸化解堵后岩石颗粒脱离的可能性。

结语

为解决注水井存在的一系列高成本高能耗的现状，研究主要从堵塞机理和增

注两个大方面去寻找好的解决方案。提出了解堵增注措施，降低注水井酸化成本。（1）注水井普遍存在注水不足、压力偏高的情况，一些注水井存在多次酸化后

解堵无效的现象。基于对油田注水井堵塞机理的研究，提出了利用有机解毒剂解

除有机堵塞，无机解堵剂解除无机堵塞的思路，即，利用复核化学解堵的方式解

决注水井堵塞问题，据此开展了室内实验室研究，同时在三口注水井开展了工程

验证，复合化学解堵可有效增大注水量，降低注入水压力。

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