络合剂在除垢解堵作用

『壹』 油水井增产增注措施是什么

采油井或注水井，由于某些因素，使井底附近的油层堵塞，结果使油井产量降低，甚至不出油，或注水井注不进水，影响油层压力和水驱油效果，降低油层采收率。在这种情况下，人们提出了改造油层的两项技术措施：压裂和酸化。

一、压裂

压裂，也称水力压裂，是利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力的排量将高黏液体（压裂液）泵入井内，在井底产生高压。当该压力超过地层破裂压力时，就在井底产生一条或数条裂缝。然后将带有支撑剂的压裂液注入裂缝中，停泵后，就可在地层中形成具有足够长度、一定宽度和高度的不再闭合的裂缝。这种填砂裂缝具有很高的导流能力，从而大为改善近井地带油气的渗流条件，达到油井增产或水井增注的目的。

近年来，随着技术水平不断提高，水力压裂已成为低渗透储集层改造和增产、增注的重要手段。

（一）压裂液

压裂液是水力压裂改造油气层过程中的工作液，起着传递压力、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。压裂液及其性能与造缝尺寸的大小和裂缝的导流能力有着密切的关系，所以，压裂液是影响压裂效果的重要因素。

压裂液是压裂施工液的总称。根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为：

清孔液——5%HCl和0.2%的表面活性剂水溶液与堵球配合，疏通压裂井段射孔孔眼。

前垫液——对水敏、结垢或含蜡量高的地层进行压裂时，需要提前泵注黏土稳定剂、除垢剂或清蜡剂；同时，这段液体还可以对高温、深井地层起到降低地层温度的作用。

前置液——一般用不含支撑剂的压裂液作前置液，用以压开地层，降低地层温度和延伸裂缝，为携砂液进入裂缝准备空间。

携砂液——用来进一步扩伸裂缝，携带支撑剂进入裂缝，填铺高导流能力的砂床。携砂液是完成压裂作业、评价压裂液性能的主体液。

顶替液——用来将携砂液全部顶入地层裂缝，以免沉砂井底。顶替液量为井筒容积，不能过量顶替。

随着压裂工艺水平的不断提高，性能优越的压裂液也不断涌现。现在经常使用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液等。尤其近十几年发展起来的水基冻胶压裂液具有黏度高、摩擦阻力低及悬砂性能好的优点，现已成为国内外使用最广泛的压裂液。

（1）活性水压裂液（水基）：在水溶液中加入表面活性剂的低黏压裂液。此压裂液配制简单、成本低廉、黏度低、滤失量大、携砂能力弱，适用于浅井低砂量、低砂比小型解堵压裂和煤层气井压裂。

（2）稠化水压裂液（水基）：以稠化剂及表面活性剂配制的黏稠水溶液。稠化水压裂液比活性水压裂液黏度有所提高，携砂能力稍强，降滤失性能稍好，主要用于低温（小于60℃）、浅井（小于1000m）和低砂比（小于15%）的小型压裂。

（3）水基冻胶压裂液（水基）：这是一种有弹性、不黏手和容器的胶冻状压裂液。水基冻胶压裂液携砂能力很强，摩擦阻力极小，是一种较理想的压裂液。

（4）稠化油压裂液（油基）：是高分子聚合物溶于油中配成的压裂液。其基液为原油、汽油、柴油、煤油、凝析油。其优点是黏度高、悬砂能力强、滤失量小、不伤害油层；缺点是成本高、流动时摩擦阻力高，且黏度随温度升高降低很快，因此只适用于低压、亲油、强水敏地层。

（5）乳化压裂液：为一种液体分散于另一种与它不相混溶的液体中形成的多相分散体系。以液珠形式存在的一相称为分散质（或称内相、不连续相）；起分散作用的一相称为分散介质（或称外相、连续相）。用作压裂液的乳状液中，一相是水或盐水溶液、聚合物稠化水溶液、水冻胶溶液、酸液以及醇液；另一相则是原油、成品油、凝析油或液化石油气。此外，体系中还须加入有利于形成稳定乳状液的表面活性剂。乳化压裂液的特点是：具有一定的黏度，滤失量低，对地层伤害小，但其摩擦阻力一般高于水或油，适用于水敏、低压地层。

（6）泡沫压裂液：是气体分散于液体中的分散体系。为了使泡沫稳定，通常加入起泡剂。体系中气相为CO2、N2、空气；液相为稠化水、水冻胶、酸液、醇或油；起泡剂多为非离子型表面活性剂。这种压裂液的特点是：摩擦阻力损失小，滤失量少，返排速度快，携砂能力强，对地层伤害小，适用于含气砂岩或页岩地层，低渗、低压、水敏性地层。

（二）支撑剂

在水力压裂中，支撑剂的作用在于充填压裂产生的水力裂缝，使之在岩石应力作用下不再重新闭合，且形成具有一定导流能力的流动通道。显然，被支撑裂缝的长度、宽度越大，裂缝的导流能力越强，裂缝的增产效果越好。

压裂用的支撑剂可大致分为天然、人造和天然改性三大类型。天然的以石英砂为代表，人造的以陶粒为代表，天然改性的以树脂包层砂为代表。

1．石英砂

石英是一种分布广、硬度大的稳定性矿物，也是首先得到广泛应用的支撑剂，至今在国内外的用量仍然居于首位。石英砂硬度大，性脆，遇硬地层破碎后将大大降低裂缝的导流能力，遇软地层又容易嵌入裂缝里面。但石英密度低，便于施工泵送；价格便宜，容易获得；圆球度好，导流能力强，仍为目前国内外最常用的支撑剂。

2．人造陶粒

自20世纪70年代末以来，随着向深层、致密层的勘探开发的需要，我国先后研制出喷吹的铝矾土高强度支撑剂、中高密度高强度烧结铝矾土陶粒和低密度中等强度烧结铝矾土陶粒。我国将这些烧结或喷吹形成的人造支撑剂统称为陶粒，其主要特点是：具有很高的强度，具有抗盐、耐温性能，破碎率低；但其相对密度较高，对压裂液的性能及泵送条件都提出了更高的要求，且加工工艺复杂，成本较高。

3．树脂包层砂

树脂包层砂是采用一种特殊工艺，将改性酚醛树脂包裹在石英砂的表面，并经热固处理制成的一种支撑剂。按树脂的包裹方法，可分为预固化和（可）固化两种包层砂，它们在压裂中承担着不同的任务。前者是在石英砂的表面包了一层树脂，即使压碎了包层内的砂子，外面的树脂仍可以将碎块、微粒包裹在一起，从而保持裂缝有较高的导流能力；后者是在石英砂表面上事先包裹一层与压裂层温度相匹配的树脂，并作为尾随支撑剂置于水力裂缝的近井缝段，当裂缝闭合且地层温度恢复后，这种（可）固化的树脂包层砂先在地层温度下软化成玻璃球状，然后由软至硬地将周围相同的（可）固化的树脂包层砂胶结起来，这样在裂缝深处与井筒地带形成一道“屏障”，起到防止缝内支撑剂反吐回流的作用。

除上述类型外，20世纪50～60年代曾使用过的金属铝球、塑料球、核桃壳与玻璃球等支撑剂，由于受自身的缺点所限制，已被更好的支撑剂替代，现已不再使用。

（三）压裂工艺

压裂工艺包括压裂井（层）的选择、压裂工艺方式的选择、压裂施工参数的优化设计等一系列工作。在压裂液、支撑剂及压裂设备都已确定的情况下，压裂效果的好坏取决于压裂工艺。

各地区的油层性质、压力、温度等条件不同，完井方法、技术设备条件也有差异，因此，压裂工艺方式也不同。下面介绍几种较为常用的压裂工艺方法。

1．合层压裂技术

油气井的生产层往往是一个层组，压裂时对这个层组的各个小层同时进行施工，就叫做合层压裂，也叫笼统压裂。对于裸眼完成的井，其裸眼段由于难以分小层，常用此方法压裂。具体施工时又分为油管压裂、套管压裂和油套管同时压裂三种情况。油管压裂是将压裂液由油管挤入井底，并采取了带水力锚和套管加平衡压力等保护措施；套管压裂是井内不下油管，装好井口直接压裂；油套管同时压裂是将油管和套管出口各接一些压裂车，同时向井内注入压裂液，从套管加砂。

2．分层压裂技术

压裂施工中，当目的层有多层时，为了达到彻底改造的目的，要采用分层压裂技术。

目前国内外应用较为广泛的一种压裂技术是封隔器分层压裂。它是通过封隔器分层管柱来实现的。封隔器是分层压裂管柱的关键，它的作用是将目的层与上、下油层隔离开来，阻止压裂液进入上、下油层，使目的层独立地与压裂管柱内压力系统连接起来。对最下面一层，可以用单封隔器进行压裂；对射开多层的井，可用双封隔器对其中任意层进行压裂；对射开多层的深井，也可以用“桥塞+封隔器”分层压裂。

二、酸化

酸化是将按要求配制的酸液从地面经井注入到地层中，以用于除去近井地带的堵塞物，恢复地层的渗透率，或通过酸、岩的化学反应，腐蚀油层中的某些成分，恢复或提高油层的渗透能力的一种化学增产增注措施。

（一）酸液类型

酸化时采用何种酸液，必须根据酸化井地层和堵塞物的特点、措施目的和施工要求进行选择。

1．盐酸

酸化时，盐酸的浓度一般在6%～15%，但随着高效缓蚀剂的出现，可直接使用工业盐酸（浓度约30%）酸化。使用浓盐酸可以酸化深层，减少地层水的稀释，生成较多的CO2，利于残酸的排出。

盐酸可溶解堵塞水井的腐蚀产物，从而恢复地层的渗透率，例如：

根据地层条件、现场施工的实际情况，以及酸化目的的不同，可采用不同的酸化液进行酸化，如多组分酸、乳化酸、稠化酸、甲酸和乙酸等，都能起到不同的酸化效果。

（二）酸液添加剂

酸化用的酸液中，为了实现某一特定的目的所加入的化学物质称为酸液添加剂。常用的酸液添加剂主要有缓速剂、缓蚀剂和铁离子稳定剂。

1．缓速剂

用来降低酸、岩反应速度，提高酸化半径的物质称缓速剂。加有缓速剂的酸液称为缓速酸。常用的缓速剂有表面活性剂和增稠剂。

表面活性剂如十二烷基磺酸钠等，它们吸附于岩石表面上，疏水基团向外阻止了酸液与岩石的接触反应，降低了反应速度。另外，表面活性剂在井底附近地层吸附量大，酸、岩反应速度小；当酸液进入到地层深部，表面活性剂浓度减小，吸附量小，酸、岩反应速度大。表面活性剂的加入也有利于残酸返排。表面活性剂加量在1%左右。

增稠剂常用黄原胶、聚乙二醇（低温时用）、高分子聚合物（如聚阳离子化合物）。增稠剂的加入，使酸液黏度提高，降低了酸液中H+向岩石表面的扩散速度，从而降低了酸、岩反应速度。

2．缓蚀剂

用来降低酸液对井下金属设备（如油管、套管）的腐蚀速度的化学物质称为缓蚀剂。缓蚀剂分有无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。油田常用的是含有O、S、N杂原子的有机缓蚀剂，如7701、咪唑啉等。

3．铁离子稳定剂

当酸、岩反应后，酸液pH值降低，酸液中铁盐（尤其是Fe3+）水解析出沉淀，造成二次堵塞地层孔隙，因此常在酸液中加入铁离子稳定剂。常用的铁离子稳定剂有两类：一类是络合剂，如柠檬酸、EDTA钠盐等；一类是还原剂，如异抗坏血酸、亚硫酸等。

（三）酸处理方式和酸化技术

常用的酸处理方式有常规酸化和压裂酸化两种。

常规酸化是注酸压力小于地层的破裂压力的酸化，以解除井底附近地层的堵塞作用，所以也称为解堵酸化。

压裂酸化是注酸压力大于岩石破裂压力的酸化，即在压裂的基础上进行酸化，一方面靠水力作用形成裂缝，另一方面靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面。停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力。

近些年来，随着石油工业的发展，酸化技术也越来越先进。除普通盐酸、土酸酸化外，还出现了泡沫酸酸化、胶束酸酸化、乳化酸酸化、稠化酸酸化和化学缓速酸酸化等技术。

（四）残酸液返排

酸化施工结束后，停留在地层中的残酸水活性已基本消失，不能继续溶蚀岩石，而且随着其pH值的升高，原来不会沉淀的金属会相继产生金属氢氧化物沉淀。为了防止生成沉淀二次堵塞地层孔隙，影响酸化效果，一般说来，应尽快把残酸尽可能排出。为此，应在酸化前就做好排液和投产的准备工作，酸化施工结束后立即排液。

残酸流到井底后，如果剩余压力（井底压力）大于井筒液柱回压，可依靠地层能量进行放喷排液；如果剩余压力低于井筒液柱回压，就需要用人工方法将残液从井筒排至地面。目前，常用的人工排液法有：一是降低液柱压力或降低液体密度，如抽汲法、气举法；二是增注液体助喷，如增注液体二氧化碳法和液氮法等。