絡合劑在除垢解堵作用

『壹』 油水井增產增注措施是什麼

採油井或注水井，由於某些因素，使井底附近的油層堵塞，結果使油井產量降低，甚至不出油，或注水井注不進水，影響油層壓力和水驅油效果，降低油層採收率。在這種情況下，人們提出了改造油層的兩項技術措施：壓裂和酸化。

一、壓裂

壓裂，也稱水力壓裂，是利用地面高壓泵組，以超過地層吸收能力的排量將高黏液體（壓裂液）泵入井內，在井底產生高壓。當該壓力超過地層破裂壓力時，就在井底產生一條或數條裂縫。然後將帶有支撐劑的壓裂液注入裂縫中，停泵後，就可在地層中形成具有足夠長度、一定寬度和高度的不再閉合的裂縫。這種填砂裂縫具有很高的導流能力，從而大為改善近井地帶油氣的滲流條件，達到油井增產或水井增注的目的。

近年來，隨著技術水平不斷提高，水力壓裂已成為低滲透儲集層改造和增產、增注的重要手段。

（一）壓裂液

壓裂液是水力壓裂改造油氣層過程中的工作液，起著傳遞壓力、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。壓裂液及其性能與造縫尺寸的大小和裂縫的導流能力有著密切的關系，所以，壓裂液是影響壓裂效果的重要因素。

壓裂液是壓裂施工液的總稱。根據壓裂液在壓裂過程中不同階段的作用，可分為：

清孔液——5%HCl和0.2%的表面活性劑水溶液與堵球配合，疏通壓裂井段射孔孔眼。

前墊液——對水敏、結垢或含蠟量高的地層進行壓裂時，需要提前泵注黏土穩定劑、除垢劑或清蠟劑；同時，這段液體還可以對高溫、深井地層起到降低地層溫度的作用。

前置液——一般用不含支撐劑的壓裂液作前置液，用以壓開地層，降低地層溫度和延伸裂縫，為攜砂液進入裂縫准備空間。

攜砂液——用來進一步擴伸裂縫，攜帶支撐劑進入裂縫，填鋪高導流能力的砂床。攜砂液是完成壓裂作業、評價壓裂液性能的主體液。

頂替液——用來將攜砂液全部頂入地層裂縫，以免沉砂井底。頂替液量為井筒容積，不能過量頂替。

隨著壓裂工藝水平的不斷提高，性能優越的壓裂液也不斷涌現。現在經常使用的壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液等。尤其近十幾年發展起來的水基凍膠壓裂液具有黏度高、摩擦阻力低及懸砂性能好的優點，現已成為國內外使用最廣泛的壓裂液。

（1）活性水壓裂液（水基）：在水溶液中加入表面活性劑的低黏壓裂液。此壓裂液配製簡單、成本低廉、黏度低、濾失量大、攜砂能力弱，適用於淺井低砂量、低砂比小型解堵壓裂和煤層氣井壓裂。

（2）稠化水壓裂液（水基）：以稠化劑及表面活性劑配製的黏稠水溶液。稠化水壓裂液比活性水壓裂液黏度有所提高，攜砂能力稍強，降濾失性能稍好，主要用於低溫（小於60℃）、淺井（小於1000m）和低砂比（小於15%）的小型壓裂。

（3）水基凍膠壓裂液（水基）：這是一種有彈性、不黏手和容器的膠凍狀壓裂液。水基凍膠壓裂液攜砂能力很強，摩擦阻力極小，是一種較理想的壓裂液。

（4）稠化油壓裂液（油基）：是高分子聚合物溶於油中配成的壓裂液。其基液為原油、汽油、柴油、煤油、凝析油。其優點是黏度高、懸砂能力強、濾失量小、不傷害油層；缺點是成本高、流動時摩擦阻力高，且黏度隨溫度升高降低很快，因此只適用於低壓、親油、強水敏地層。

（5）乳化壓裂液：為一種液體分散於另一種與它不相混溶的液體中形成的多相分散體系。以液珠形式存在的一相稱為分散質（或稱內相、不連續相）；起分散作用的一相稱為分散介質（或稱外相、連續相）。用作壓裂液的乳狀液中，一相是水或鹽水溶液、聚合物稠化水溶液、水凍膠溶液、酸液以及醇液；另一相則是原油、成品油、凝析油或液化石油氣。此外，體系中還須加入有利於形成穩定乳狀液的表面活性劑。乳化壓裂液的特點是：具有一定的黏度，濾失量低，對地層傷害小，但其摩擦阻力一般高於水或油，適用於水敏、低壓地層。

（6）泡沫壓裂液：是氣體分散於液體中的分散體系。為了使泡沫穩定，通常加入起泡劑。體系中氣相為CO2、N2、空氣；液相為稠化水、水凍膠、酸液、醇或油；起泡劑多為非離子型表面活性劑。這種壓裂液的特點是：摩擦阻力損失小，濾失量少，返排速度快，攜砂能力強，對地層傷害小，適用於含氣砂岩或頁岩地層，低滲、低壓、水敏性地層。

（二）支撐劑

在水力壓裂中，支撐劑的作用在於充填壓裂產生的水力裂縫，使之在岩石應力作用下不再重新閉合，且形成具有一定導流能力的流動通道。顯然，被支撐裂縫的長度、寬度越大，裂縫的導流能力越強，裂縫的增產效果越好。

壓裂用的支撐劑可大致分為天然、人造和天然改性三大類型。天然的以石英砂為代表，人造的以陶粒為代表，天然改性的以樹脂包層砂為代表。

1．石英砂

石英是一種分布廣、硬度大的穩定性礦物，也是首先得到廣泛應用的支撐劑，至今在國內外的用量仍然居於首位。石英砂硬度大，性脆，遇硬地層破碎後將大大降低裂縫的導流能力，遇軟地層又容易嵌入裂縫裡面。但石英密度低，便於施工泵送；價格便宜，容易獲得；圓球度好，導流能力強，仍為目前國內外最常用的支撐劑。

2．人造陶粒

自20世紀70年代末以來，隨著向深層、緻密層的勘探開發的需要，我國先後研製出噴吹的鋁礬土高強度支撐劑、中高密度高強度燒結鋁礬土陶粒和低密度中等強度燒結鋁礬土陶粒。我國將這些燒結或噴吹形成的人造支撐劑統稱為陶粒，其主要特點是：具有很高的強度，具有抗鹽、耐溫性能，破碎率低；但其相對密度較高，對壓裂液的性能及泵送條件都提出了更高的要求，且加工工藝復雜，成本較高。

3．樹脂包層砂

樹脂包層砂是採用一種特殊工藝，將改性酚醛樹脂包裹在石英砂的表面，並經熱固處理製成的一種支撐劑。按樹脂的包裹方法，可分為預固化和（可）固化兩種包層砂，它們在壓裂中承擔著不同的任務。前者是在石英砂的表麵包了一層樹脂，即使壓碎了包層內的砂子，外面的樹脂仍可以將碎塊、微粒包裹在一起，從而保持裂縫有較高的導流能力；後者是在石英砂表面上事先包裹一層與壓裂層溫度相匹配的樹脂，並作為尾隨支撐劑置於水力裂縫的近井縫段，當裂縫閉合且地層溫度恢復後，這種（可）固化的樹脂包層砂先在地層溫度下軟化成玻璃球狀，然後由軟至硬地將周圍相同的（可）固化的樹脂包層砂膠結起來，這樣在裂縫深處與井筒地帶形成一道「屏障」，起到防止縫內支撐劑反吐迴流的作用。

除上述類型外，20世紀50～60年代曾使用過的金屬鋁球、塑料球、核桃殼與玻璃球等支撐劑，由於受自身的缺點所限制，已被更好的支撐劑替代，現已不再使用。

（三）壓裂工藝

壓裂工藝包括壓裂井（層）的選擇、壓裂工藝方式的選擇、壓裂施工參數的優化設計等一系列工作。在壓裂液、支撐劑及壓裂設備都已確定的情況下，壓裂效果的好壞取決於壓裂工藝。

各地區的油層性質、壓力、溫度等條件不同，完井方法、技術設備條件也有差異，因此，壓裂工藝方式也不同。下面介紹幾種較為常用的壓裂工藝方法。

1．合層壓裂技術

油氣井的生產層往往是一個層組，壓裂時對這個層組的各個小層同時進行施工，就叫做合層壓裂，也叫籠統壓裂。對於裸眼完成的井，其裸眼段由於難以分小層，常用此方法壓裂。具體施工時又分為油管壓裂、套管壓裂和油套管同時壓裂三種情況。油管壓裂是將壓裂液由油管擠入井底，並採取了帶水力錨和套管加平衡壓力等保護措施；套管壓裂是井內不下油管，裝好井口直接壓裂；油套管同時壓裂是將油管和套管出口各接一些壓裂車，同時向井內注入壓裂液，從套管加砂。

2．分層壓裂技術

壓裂施工中，當目的層有多層時，為了達到徹底改造的目的，要採用分層壓裂技術。

目前國內外應用較為廣泛的一種壓裂技術是封隔器分層壓裂。它是通過封隔器分層管柱來實現的。封隔器是分層壓裂管柱的關鍵，它的作用是將目的層與上、下油層隔離開來，阻止壓裂液進入上、下油層，使目的層獨立地與壓裂管柱內壓力系統連接起來。對最下面一層，可以用單封隔器進行壓裂；對射開多層的井，可用雙封隔器對其中任意層進行壓裂；對射開多層的深井，也可以用「橋塞+封隔器」分層壓裂。

二、酸化

酸化是將按要求配製的酸液從地面經井注入到地層中，以用於除去近井地帶的堵塞物，恢復地層的滲透率，或通過酸、岩的化學反應，腐蝕油層中的某些成分，恢復或提高油層的滲透能力的一種化學增產增注措施。

（一）酸液類型

酸化時採用何種酸液，必須根據酸化井地層和堵塞物的特點、措施目的和施工要求進行選擇。

1．鹽酸

酸化時，鹽酸的濃度一般在6%～15%，但隨著高效緩蝕劑的出現，可直接使用工業鹽酸（濃度約30%）酸化。使用濃鹽酸可以酸化深層，減少地層水的稀釋，生成較多的CO2，利於殘酸的排出。

鹽酸可溶解堵塞水井的腐蝕產物，從而恢復地層的滲透率，例如：

根據地層條件、現場施工的實際情況，以及酸化目的的不同，可採用不同的酸化液進行酸化，如多組分酸、乳化酸、稠化酸、甲酸和乙酸等，都能起到不同的酸化效果。

（二）酸液添加劑

酸化用的酸液中，為了實現某一特定的目的所加入的化學物質稱為酸液添加劑。常用的酸液添加劑主要有緩速劑、緩蝕劑和鐵離子穩定劑。

1．緩速劑

用來降低酸、岩反應速度，提高酸化半徑的物質稱緩速劑。加有緩速劑的酸液稱為緩速酸。常用的緩速劑有表面活性劑和增稠劑。

表面活性劑如十二烷基磺酸鈉等，它們吸附於岩石表面上，疏水基團向外阻止了酸液與岩石的接觸反應，降低了反應速度。另外，表面活性劑在井底附近地層吸附量大，酸、岩反應速度小；當酸液進入到地層深部，表面活性劑濃度減小，吸附量小，酸、岩反應速度大。表面活性劑的加入也有利於殘酸返排。表面活性劑加量在1%左右。

增稠劑常用黃原膠、聚乙二醇（低溫時用）、高分子聚合物（如聚陽離子化合物）。增稠劑的加入，使酸液黏度提高，降低了酸液中H+向岩石表面的擴散速度，從而降低了酸、岩反應速度。

2．緩蝕劑

用來降低酸液對井下金屬設備（如油管、套管）的腐蝕速度的化學物質稱為緩蝕劑。緩蝕劑分有無機緩蝕劑、有機緩蝕劑。油田常用的是含有O、S、N雜原子的有機緩蝕劑，如7701、咪唑啉等。

3．鐵離子穩定劑

當酸、岩反應後，酸液pH值降低，酸液中鐵鹽（尤其是Fe3+）水解析出沉澱，造成二次堵塞地層孔隙，因此常在酸液中加入鐵離子穩定劑。常用的鐵離子穩定劑有兩類：一類是絡合劑，如檸檬酸、EDTA鈉鹽等；一類是還原劑，如異抗壞血酸、亞硫酸等。

（三）酸處理方式和酸化技術

常用的酸處理方式有常規酸化和壓裂酸化兩種。

常規酸化是注酸壓力小於地層的破裂壓力的酸化，以解除井底附近地層的堵塞作用，所以也稱為解堵酸化。

壓裂酸化是注酸壓力大於岩石破裂壓力的酸化，即在壓裂的基礎上進行酸化，一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面。停泵卸壓後，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導流能力。

近些年來，隨著石油工業的發展，酸化技術也越來越先進。除普通鹽酸、土酸酸化外，還出現了泡沫酸酸化、膠束酸酸化、乳化酸酸化、稠化酸酸化和化學緩速酸酸化等技術。

（四）殘酸液返排

酸化施工結束後，停留在地層中的殘酸水活性已基本消失，不能繼續溶蝕岩石，而且隨著其pH值的升高，原來不會沉澱的金屬會相繼產生金屬氫氧化物沉澱。為了防止生成沉澱二次堵塞地層孔隙，影響酸化效果，一般說來，應盡快把殘酸盡可能排出。為此，應在酸化前就做好排液和投產的准備工作，酸化施工結束後立即排液。

殘酸流到井底後，如果剩餘壓力（井底壓力）大於井筒液柱回壓，可依靠地層能量進行放噴排液；如果剩餘壓力低於井筒液柱回壓，就需要用人工方法將殘液從井筒排至地面。目前，常用的人工排液法有：一是降低液柱壓力或降低液體密度，如抽汲法、氣舉法；二是增注液體助噴，如增注液體二氧化碳法和液氮法等。