1、<p>　　石油學院本科生畢業(yè)設計（論文） </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　注水開采油田，由于注水井水質(zhì)變差，油層堵塞問題突出，嚴重影響了油田開發(fā)效果。通過分析得出了含聚污水注水井堵塞原因是受物理和化學共同作用的結(jié)果，是有機和無機的復合堵塞，其堵塞機理為化學反應結(jié)垢(無機堵)及物理作用形成有機質(zhì)膠團(有機堵)。采用儀

2、器逐層剝離的方法進行水井返排物結(jié)構(gòu)分析表明：膠團中間有膠核，膠核成份主要是硫化物、氧化鐵、油及有機質(zhì)等雜質(zhì)，外層纏繞著聚丙烯酰胺殘骸。針對地層堵塞原因，開發(fā)了BSJ—1剝離滲透抗吸附復合解堵劑。BS-1剝離滲透抗吸附復合解堵劑是多成份的復合物，其中包含兩種不同結(jié)構(gòu)的功能型高分子活性劑，輔以酸性劑、絡合劑、緩蝕劑、氧化劑等，對原油、瀝青、膠質(zhì)石蠟、聚合物等有機質(zhì)及微生物粘泥具有極強的滲透性、分散性和剝離性。殺菌實驗結(jié)果表明：BSJ-1濃度

3、達到100ppm以后，對總菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌的殺菌效果達到99％以上，對鐵細菌的殺菌效果較差，但當濃度達到10000ppm時，對各種菌的殺菌率均達到100%。BSJ-1剝離滲透抗吸附復合解堵劑將剝離、潤濕反轉(zhuǎn)、化學生熱、氧化性能降解有機質(zhì)、井底自生泡沫等技術(shù)結(jié)合在一起，是一項完善的解堵增注技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注水；油層堵塞；解堵劑</p><p><b>　

4、　Abstract</b></p><p>　　Influence oil-field development effect. Obtained through the analysis including gathered the sewage water-injection well jamming reason is physical and chemistry combined action

5、result, was organic and the inorganic compound jamming, its jamming mechanism (did not have field traffic) for the chemical reaction scaling and the physical effect forms the organic matter rubber group (to have field tr

6、affic). Uses the instrument cascade peeling the method to carry on the water well to return to the row</p><p>　　key word: irrigation ; Oil layer jamming; Xie Duji</p><p><b>　　目 錄</b>

7、</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2含聚污水注水井化學解堵技術(shù)研究的基本內(nèi)容2</p><p>　　1.3研究含聚污水注水井化學解堵的目的和意義3</p><p>　　第2章常規(guī)注水井解堵增注5<

8、;/p><p>　　2.1注水井解堵的意義5</p><p>　　2.2 油田生產(chǎn)對注水水質(zhì)的要求7</p><p>　　2.3國內(nèi)部分油田注水水質(zhì)標準8</p><p>　　第3章含聚污水注水井化學解堵技術(shù)10</p><p>　　3.1 注水井注入現(xiàn)狀分析10</p><p>　　3.

9、2 含聚污水注水井堵塞機理16</p><p>　　第4章含聚污水注水井解堵機理及解堵劑研制20</p><p>　　4.1含聚污水注水井化學解堵機理20</p><p>　　4.2含聚污水注水井解堵劑研制24</p><p><b>　　結(jié) 論28</b></p><p><b&

10、gt;　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　聚合物驅(qū)以其技術(shù)簡單、提高原油采收率幅度大和經(jīng)濟效益好等特點，成為當前國內(nèi)外最具有發(fā)展?jié)摿Φ?/p>

11、三次采油方法之一,在大慶油田目前已進入工業(yè)化推廣應用階段，并取得了較好的增油降水效果。但隨著聚合物驅(qū)推廣規(guī)模的擴大，注聚井堵塞問題越來越嚴重，主要表現(xiàn)為注聚井的注入壓力升高幅度快，甚至接近地層破裂壓力，完不成配注，只能采取間歇注入方式。物理檢測表明，黏稠狀的韌性過濾層具有較強的抗化學侵蝕能力</p><p>　　（1）注聚井堵塞物是多組分的，主要成分為：聚合物絮狀物、黏土、機械雜質(zhì)、鈣鎂垢、鐵鹽垢等；　　（2

12、）高濃度聚合物溶液混合不均，形成的軟膠團似膠狀物，在注入過程中對地層的傷害是嚴重的，主要造成在炮眼及近井地帶堵塞；　?。?）相同聚合物注入體積條件下，巖心滲透率越低，聚合物吸附對巖心的傷害程度越嚴重；　　（4）注聚井注聚過程中，相對提高了地層孔隙中的顆粒運移能力，速敏傷害遠高于水驅(qū)狀況，其傷害半徑在2.5以內(nèi)。 趙曉東在西南石油學院學報《二氧化氯在注水采油中的應用》中描述講：一般說來因使用聚合物引起的堵塞發(fā)生在井眼周圍的儲層

13、表面，多孔的儲層尤如過濾篩，會在表面積累難溶物質(zhì)，時間一長積累的物質(zhì)增多，就變會明顯地降低巖層的滲透性，結(jié)果使注水能力和生產(chǎn)能力大幅度下降。 在注水管線上，由于注入水中常含有少量硫化物、細菌和其他難溶物，長期使用，不但管壁遭到腐蝕，而且在管壁上會產(chǎn)生包含硫化亞鐵的污垢或淤渣，結(jié)果使用效率下降。為了恢復井眼周圍巖層的滲透率，提高注水效率，習慣上采用酸化處理的方法，鹽酸能溶解碳酸鈣、硫化亞鐵等酸溶性垢物，但卻不能溶解有機生物質(zhì)和聚合物濾渣，

14、酸處理過程中，由于酸</p><p>　　1.2含聚污水注水井化學解堵技術(shù)研究的基本內(nèi)容</p><p>　　1.2.1常規(guī)注水井解堵增注</p><p>　　在油田注水開發(fā)過程中，由于外來液體與儲層巖石礦物和儲層流體等不配伍．水中懸浮物質(zhì)、微生物及代謝產(chǎn)物的存在，以及原油中石蠟、瀝青膠質(zhì)等析出，常引起地層堵塞，使注水井吸水能力下降，注水壓力升高，影響原油生產(chǎn)。因此

15、，對注水開發(fā)的油藏，必須采用合理的保護油氣層措施．防止地層損害。對已經(jīng)堵塞的注水并必須分析堵塞原因，采用相應的解堵增注技術(shù)措施。在注水過程中．引起吸水能力下降的原因可能是固體顆粒、機械雜質(zhì)或化學沉淀、結(jié)垢等造成的堵塞．也有可能是油污、細菌或毛細管現(xiàn)象造成的堵塞。由于堵塞性質(zhì)不同．在采用解堵措施時，應針對具體情況．選擇合適的解堵技術(shù)。目前．巳開發(fā)的解堵技術(shù)有兩大類，一類是物理解堵法，一類是化學解堵法，每種方法都有自己的特點和適用范圍，必須

16、正確使用。否則，不僅注水能力無法恢復，還可能產(chǎn)生更嚴重的堵塞現(xiàn)象。</p><p>　　1.2.2含聚污水注水井堵塞機理</p><p>　　在油田開發(fā)過程中，由于種種原因，造成儲油層滲透率大大降低，尤其是對于低滲油藏，可能造成油氣井降低產(chǎn)量或失去產(chǎn)能，我們把這種現(xiàn)象稱為油藏堵塞。</p><p>　　從堵塞物成分分析、堵塞物成因及堵塞機理、化學解堵技術(shù)3個方面綜述

17、了近10年來注聚井堵塞及解堵技術(shù)的研究與應用情況?，F(xiàn)場取樣分析結(jié)果表明,注聚井堵塞物均是無機物和有機物組成的混合物。堵塞物成因及堵塞機理歸納如下:聚合物吸附滯留;聚合物相對分子質(zhì)量與儲層孔喉尺寸不配伍;地層微粒運移;細菌及其代謝產(chǎn)物;無機物引發(fā)的聚合物膠團;聚合物溶液配制及稀釋操作不當。</p><p>　　含聚污水注水井堵塞原因是受物理和化學共同作用的結(jié)果，是有機和無機的復合堵塞，其堵塞機理為化學反應結(jié)垢(無機

18、堵)及物理作用形成有機質(zhì)膠團(有機堵)</p><p>　　(1)化學反應結(jié)垢——無機堵</p><p>　　常見的無機沉淀有碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鍶(SrCO3)、硫酸鋇(BaSO4) 、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鍶(SrSO4)等。產(chǎn)生無機沉淀的主要原因有兩個：第一是外來流體與地層流體不配伍；第二是隨著生產(chǎn)過程中外界條件的變化，地層水中原有的一些化學平衡會遭到破壞，平衡發(fā)生移動而產(chǎn)

19、生沉淀。</p><p>　　這些沉淀可吸附在巖石表面成垢，縮小孔道，或隨液流運移在孔喉處堵塞流動通道，使注入能力及產(chǎn)量下降。</p><p>　?。?）物理作用形成聚合物膠團——有機堵</p><p>　　這些污泥主要由瀝青質(zhì)、樹脂、蠟及其它碳氫化合物組成，這種污泥很難溶解，一旦生成，清洗是很困難的。據(jù)報導美國有30％以上的原油與酸作用可形成這類污泥外來液體引起原

20、油PH值改變而導致沉淀。高PH值的鉆井液和水泥漿濾液侵入地層，可沉淀。促使瀝青絮凝、沉積。酸化時，一些含瀝青的原油與酸接觸時，會形成膠狀污泥。</p><p>　　1.2.3含聚污水注水井解堵劑研制</p><p>　　污水處理技術(shù)存在技術(shù)本身的局限性和工藝上的相關(guān)問題，加之油田采出污水日益增多，含聚污水容易對油層造成堵塞，使結(jié)垢腐蝕的速度加快，迫切需要開發(fā)一種適用于含聚污水回注配套的解堵

21、工藝技術(shù)。該項目開展了含聚污水注水井堵塞機理研究，相繼研制出BSJ-1剝離滲透抗吸附復合解堵劑，并先后通過室內(nèi)和礦場實驗方法對該產(chǎn)品的剝離、滲透、氧化、生熱、殺菌、抗吸附等解堵機理進行了驗證。</p><p>　　針對含聚污水注水井地層堵塞原因，開發(fā)出BSJ—1剝離滲透抗吸附復合解堵劑。BSJ—1剝離滲透抗吸附復合解堵劑是多成份的復合物，其中包含兩種不同結(jié)構(gòu)的功能型高分子活性劑，輔以酸性劑、絡合劑、緩蝕劑、氧化劑

22、等，對原油、瀝青、膠質(zhì)石蠟、聚合物等有機質(zhì)及微生物粘泥具有極強的滲透性、分散性和剝離性。該堵劑能有效滲透粘在巖石上的稠油、瀝青、蠟質(zhì)，還能有效剝離管壁與地層中的無機鹽垢及粘泥，且能將巖石表面由親油變?yōu)橛H水性，在巖石表面形成保護膜，抑制有機物質(zhì)在巖石表面的吸附。該產(chǎn)品不僅能有效滲透、分散微生物膜形成的粘稠物質(zhì)，抑制微生物的生成，不會對地質(zhì)和環(huán)境造成污染，不會對設備產(chǎn)生腐蝕。</p><p>　　BSJ-1剝離滲透抗

23、吸附復合解堵劑是一種新型的解堵劑，將剝離、潤濕反轉(zhuǎn)、化學生熱、氧化性能降解有機質(zhì)、井底自生泡沫等技術(shù)結(jié)合在一起，是一項完善的解堵增注技術(shù)。</p><p>　　1.3研究含聚污水注水井化學解堵的目的和意義</p><p>　　通過注水井向油層注水，是保持油層壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要的開發(fā)措施。但是不合格的注入水水質(zhì)能使注水井吸水能力下降，注水壓力下降，注水壓力上

24、升，油田生產(chǎn)注采失衡，油層虧空加劇，導致原油產(chǎn)量下降。水中腐性氣體及微生物對設備、管線的腐蝕不僅增加采油成本，影響正常生產(chǎn)，而且腐蝕產(chǎn)物會進一步加劇油層堵塞</p><p>　　中國東部多數(shù)油田的開發(fā)基本上已進入高含水后期。為了提高原油采收率，各油田廠泛采用了聚合物驅(qū)三次采油新技術(shù)，取得了良好的效果．但隨之采出大量含有一定濃度聚合物(PAM)的污水。聚合物驅(qū)產(chǎn)出水回注地層是三次采油常用的處理方法，共原因是產(chǎn)出水直

25、接徘放到地面會造成環(huán)境污染，處理產(chǎn)出水達到排放標準經(jīng)濟上不合算。目前，大慶袖田對聚合物驅(qū)產(chǎn)出水進行了常規(guī)處理，但注入水仍術(shù)達到正常水驅(qū)油用水的指標，仍然會使fm層受到污染(損害)．這是影響油田采收率的重要問題。</p><p>　　由于近年來注水井水質(zhì)變差，特別是隨著大慶油田聚合物驅(qū)開采規(guī)模不斷擴大，聚合物采出液的增多，含聚污水處理量增大，地面注水管網(wǎng)的連通又導致整個注水系統(tǒng)都含聚。含聚后的污水容易對油層造成堵塞

26、，尤其是中低滲透油層，同時由于污水中含聚致使結(jié)垢腐蝕的速度加快，對油田生產(chǎn)帶來了嚴重的影響。所以對于水質(zhì)的這種要求非常有必要開發(fā)一種新的解堵劑，來解決這種油層堵塞問題。</p><p>　　第2章常規(guī)注水井解堵增注</p><p>　　2.1注水井解堵的意義</p><p>　　在油田注水開發(fā)過程中，由于外來液體與儲層巖石礦物和儲層流體等不配伍．水中懸浮物質(zhì)、微生物

27、及代謝產(chǎn)物的存在，以及原油中石蠟、瀝青膠質(zhì)等析出，常引起地層堵塞，使注水井吸水能力下降，注水壓力升高，影響原油生產(chǎn)。因此，對注水開發(fā)的油藏，必須采用合理的保護油氣層措施．防止地層損害。對已經(jīng)堵塞的注水并必須分析堵塞原因，采用相應的解堵增注技術(shù)措施。在注水過程中．引起吸水能力下降的原因可能是固體息粒、機械雜質(zhì)或化學沉淀、結(jié)垢等造成的堵塞．也有可能是油污、細菌或毛細管現(xiàn)象造成的堵塞。由于堵塞性質(zhì)不同．在采用解堵措施時，應針對具體情況．選擇合

28、適的解堵技術(shù)。目前．巳開發(fā)的解堵技術(shù)有兩大類，一類是物理解堵法，一類是化學解堵法，每種方法都有自己的特點和適用范圍，必須正確使用。否則，不僅注水能力無法恢復，還可能產(chǎn)生更嚴重的堵塞現(xiàn)象。</p><p>　　通過注水井向油層注水，是保持油層壓力，提高油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要的開發(fā)措施。但是不合格的注入水水質(zhì)能使注水井吸水能力下降，注水壓力下降，注水壓力上升，油田生產(chǎn)注采失衡，油層虧空加劇，導致原

29、油產(chǎn)量下降。水中腐性氣體及微生物對設備、管線的腐蝕不僅增加采油成本，影響正常生產(chǎn)，而且腐蝕產(chǎn)物會進一步加劇油層堵塞。</p><p>　　2.1.1注水過程中油層傷害的因素</p><p>　　注水引起油層傷害的主要原因是注入水與儲層性質(zhì)不配伍或配伍性不好、水質(zhì)處理及注水工藝不當。</p><p>　　2.1.1.1注入水與地層水不配伍</p><

30、;p>　　(1).注入水與底層直接生成CaCO3、CaSO4沉淀，或BaSO4、SrSO4沉淀或兼而有之。</p><p>　　(2).注入水中溶解氧對金屬腐蝕，使不溶解的鐵化物發(fā)生沉淀。</p><p>　　(3).水中的硫化氫(H2S)引起沉淀。</p><p>　　(4).水中CO2引起Ca2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+生成相應的碳酸鹽沉淀</

31、p><p>　　2.1.1.2注入水與儲層巖石不配伍對地層的傷害</p><p>　　主要表現(xiàn)在以下三個方面：</p><p>　　(1).礦化物敏感引起儲層中水敏物質(zhì)的膨脹、分散與運移。</p><p>　　(2).PH值變化引起的微粒脫落、分散與運移。</p><p>　　(3).注水與巖石潤濕反轉(zhuǎn)。</p>

32、;<p>　　2.1.1.3. 注水與巖石潤濕反轉(zhuǎn)。(1).流速的影響：低注入速度有利于細菌的生長和垢的形成；高注入速度將加劇腐蝕反應；高滲流速度加劇微粒的脫落、運移。</p><p>　　(2).溫度變化的影響：在注水過程中，隨著底層溫度逐漸下降，流體粘度上升、流體阻力增加，巖石水潤濕性上升，吸水能力下降；溫度變化導致沉淀生成，溫度上升有利于吸熱沉淀生成，溫度下降有利于放熱沉淀生成；溫度變化導致儲

33、層孔喉變溫；應力敏感，且降低溫度將導致蠟的析出。</p><p>　　(3).壓力變化的影響：壓力變化會導致應力敏感（特別是雙重介質(zhì)油藏）和儲層結(jié)構(gòu)損害及沉淀的析出。</p><p>　　2.1.1.4.不溶物造成地層堵塞</p><p>　　(1).注入水中外來的機械雜質(zhì)即懸浮物堵塞底層。</p><p>　　(2).注水系統(tǒng)中的腐蝕產(chǎn)物如

34、溶解氧對金屬的腐蝕產(chǎn)物，H2S對金屬的腐蝕產(chǎn)物，對金屬的腐蝕產(chǎn)物，細菌對金屬的腐蝕產(chǎn)物。</p><p>　　各種環(huán)境下生長的細菌表現(xiàn)為細菌繁殖堵塞流通道、流體粘度上升并派生無機物沉淀。</p><p>　　(3).注入水中的油及其乳化物表現(xiàn)為液鎖、乳滴吸附喉道表面，堵塞或減小喉道。</p><p>　　2.1.2注水井油層特定堵塞機理</p><

35、;p>　　油層傷害主要表現(xiàn)為注水井油層堵塞或吸水能力下降，在眾多的堵塞因素中，以下被忽視的特定因素應高度重視。</p><p>　　2.1.2.1鐵的沉淀</p><p>　　在油田注水過程中往往發(fā)現(xiàn)注入水在水源、凈化站或注水站出口含鐵量很低，但經(jīng)過地面管線到達井底過程中，含鐵量逐漸增加。含鐵量上升表明注入水對管壁產(chǎn)生了腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要是氫氧化鐵和硫化亞鐵。</p>

36、<p>　　氫氧化鐵沉淀的生產(chǎn)機理：電化學腐蝕原理，鐵的二價離子Fe2+進入水中，生成Fe(OH)2，注入水中的氧進一步將Fe(OH)2氧化生成Fe(OH)3。此外，當注入水中含有鐵菌時，鐵菌的代謝作用也會產(chǎn)生Fe(OH)3。</p><p>　　硫化亞鐵沉淀的生產(chǎn)機理：當注入水中含有硫酸鹽還原菌時，SO42+被這種細菌還原成H2S↑，而硫化氫與二價鐵Fe2+生成硫化亞鐵沉淀。當注入水含有硫化氫H2S時

37、，其腐蝕變得更加嚴重。一些注水井內(nèi)排出的水為黑色，并帶有臭雞蛋氣味就是含有H2S和FeS的緣故。</p><p>　　2.1.2.2 碳酸鹽沉淀</p><p>　　當注入水溶解有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等不穩(wěn)定鹽時，注入地層后，由于溫度變化而析出生成沉淀。水中游離的二氧化碳、碳酸氫根及碳酸根在一定的條件下，保持著一定的平衡關(guān)系：</p><p>　　CO2+H2O+CO

38、32-→2HCO3-</p><p>　　當水注入油層后，由于溫度升高，將使碳酸氫鹽發(fā)生分解，平衡左移，溶液中CO32-的濃度增大。當水中含有大量的鈣離子Ca2+時，在一定條件下CaCO3從水中析出。此外，在水中硫酸鹽還原菌的作用下，有以下反應也會生成白色的CaCO3沉淀。</p><p>　　2.1.2.3細菌堵塞</p><p>　　注入水中含有的細菌（如硫酸

39、鹽還原菌、鐵菌等）在注水系統(tǒng)和地層中繁殖出菌體本身造成堵塞外，還由于它們的代謝作用生成的硫化亞鐵及沉淀物堵塞油層。由于注入水與所含細菌一起進入油層，而在一定范圍內(nèi)生長繁殖，其活潑發(fā)育半徑約為36m。因此，菌體和代謝產(chǎn)物對油層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面，還會在近井地帶。</p><p>　　2.1.2.4粘土膨脹</p><p>　　許多砂巖油層均存在著粘土夾層，而巖石膠結(jié)物亦含有一定數(shù)

40、量的粘土。由于不同油層巖石粘土含量與組成不同，以及注入水性質(zhì)不同，因此粘土的膨脹程度及對注水井能力的影響程度也有所不同。通常淡水比鹽水更容易使粘土膨脹，地層水含鹽高，因而一般注地層表水引起的粘土膨脹要小，粘土中小顆粒含量愈多，膨脹性愈大。</p><p>　　綜上所述，注水過程引起的油層傷害完全取決于油層自身巖性及所含流體特性與注入水水質(zhì)兩個方面。前者是客觀存在的，是引起油層傷害的哦潛在因素；后者是誘發(fā)油層傷害的

41、外部條件。因此，努力改善注入水的水質(zhì)可以有效的油層傷害，注入水的水質(zhì)是決定注入水的成敗關(guān)鍵。為了確定符合油層特性的注水水指標，必須高度重視巖性分析和地層水分析資料及油層傷害評價，這是油田注水開發(fā)的基礎(chǔ)。</p><p>　　2.2 油田生產(chǎn)對注水水質(zhì)的要求</p><p>　　2.2.1注入水水質(zhì)推薦標準</p><p>　　在編制注水工藝方案時，大都參行業(yè)標準，根

42、據(jù)油藏具體條件來確定其合理可操作的水質(zhì)標準。實踐表明，對水質(zhì)的要求應根據(jù)油藏的孔隙結(jié)構(gòu)、滲透性分級、流體物理化學性質(zhì)和水源的水型通過實驗來確定。水質(zhì)主要控制指標和輔助指標見表2-1和表2-2.</p><p>　　表2-1 推薦水質(zhì)主要控制指標（SY/T5329—1994）</p><p>　　表2-2 水質(zhì)輔助性指標</p><p>　　SY/T5329-1994

43、標準明確了以下規(guī)范：</p><p>　　(1).水質(zhì)基本要求。水質(zhì)穩(wěn)定，與油層誰想混不產(chǎn)生沉淀；水注入油層后不使 粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁；采用倆種水源混合時，應實驗證明配伍性好；低腐蝕、低懸??；水源選擇評價符合標準。</p><p>　　(2).水質(zhì)主要控制指標。按照儲層滲透率的大小分高、中、低三類，主要控制懸浮物顆粒直徑、懸浮固體含量、含有油、平均腐蝕率、SRB、鐵細菌、腐生菌、點

44、腐蝕8項指標，主要控制指標分級情況，如表1-1所示。</p><p>　　(3).輔助性指標。試注后若發(fā)現(xiàn)因水質(zhì)原因不能順利注水再用水質(zhì)輔助性指標。輔助性指標是指溶解氧、侵蝕性CO2、H2S、pH值和總鐵含量5項指標。</p><p>　　2.3國內(nèi)部分油田注水水質(zhì)標準</p><p>　　表2-3 國內(nèi)部分油田注水水質(zhì)標準</p><p>

45、　　第3章含聚污水注水井化學解堵技術(shù)</p><p>　　3.1 注水井注入現(xiàn)狀分析</p><p>　　3.1.1 國內(nèi)、國外技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　我國大部分油田已進入中后期開采階段，采出液含水量逐年遞增，多數(shù)油田達90％以上，導致采油污水處理量增加較快，并且處理難度越來越大。采油污水中含有原油、各種鹽類、有機物、無機物及微生物等。具有如下特點：(1)水溫

46、較高； (2)礦化度較高：(2)含有大量的細菌；(4)表面張力大，殘存有化學藥劑及其他的雜質(zhì)。主要污染物由浮油、分散油、乳化油及微量的溶解油所組成，以乳化油的處理難度較大。采油污水經(jīng)處理后大部分作為回注水注入地層用于二次采油，部分排放或者作為蒸汽采油的鍋爐用水，不同用途的水，處理要求不同，采用的方法也有區(qū)別。通過對油田污水處理現(xiàn)狀詳細的分析，總結(jié)了當前油田普遍采用的幾種回注水處理方法：</p><p>　　(1

47、)傳統(tǒng)的處理方法</p><p>　　含油污水經(jīng)預處理，在沉降罐中經(jīng)自然沉降，除去浮油及顆粒大的雜質(zhì)，再經(jīng)粗粒化，二次沉降除去微小油滴及未沉降的懸浮物，從而達到注水標準。</p><p>　　(2)傳統(tǒng)方法的改進方法</p><p>　　在傳統(tǒng)處理法的基礎(chǔ)上，通過使用新技術(shù)、新設備替換原有流程中的單元處理法，使含油污水處理效率得到較大的提高。具有高效聚油性能的高分子

48、材料的橫向流聚結(jié)除油器是在斜板分離除油器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的設備。通過改變填料板或填料區(qū)的空間結(jié)構(gòu)，使含油污水在流速和流向發(fā)生了改變，使得油粒獲得了較大的能量，大大增加了油滴之間的聚結(jié)。</p><p>　　(3)浮選法和旋流分離法</p><p>　　浮選法在石油、化工等工業(yè)廢水中處理一些與水密度相差不大的細小顆粒中得到了廣泛的應用。該法是通過在污水中產(chǎn)生大量的氣泡，使油滴及小顆粒物質(zhì)結(jié)合

49、在一起上浮至水面上，達到分離的目的。水力旋流器是一種能實現(xiàn)油水分離的高效處理設備，能有效的提高含油污水的處理效果。使油田采油污水的處理效率提高，但還不完善，需根據(jù)各種設備的功效，合理地配置新的設備，以達到高效、簡便、運行費用低的處理工藝流程。</p><p><b>　　(4)膜處理法</b></p><p>　　膜處理法是一種新的高效油田污水處理工藝。它具有耗能低，

50、不產(chǎn)生二次污染，簡單易行的優(yōu)點。膜處理法有微濾和超濾，國內(nèi)外已經(jīng)對膜法處理油田污水做了研究，效果較好。</p><p>　　聚合物驅(qū)產(chǎn)出水回注油層的污染物確定近年來，中國東部人多數(shù)油田的開發(fā)基本上進入高含水后期。為了提高原油采收李，各油田廠泛采用了聚合物驅(qū)三次采油新技術(shù)，取得了良好的效果．但隨之泡采出大量含有一定濃度聚合物(PAM)的污水。聚合物驅(qū)產(chǎn)出水回注地層是三次采油常用的處理方法，共原因是產(chǎn)出水直接徘放到地

51、面會造成環(huán)境污染，處理產(chǎn)出水達到排放標準經(jīng)濟上不合算。目前，大慶袖田對聚合物驅(qū)產(chǎn)出水進行了常規(guī)處理,但注入水仍術(shù)達到正常水驅(qū)油用水的指標，仍然會使fm層受到污染(損害)．這是影響油田采收率的重要問聚合物驅(qū)產(chǎn)出水組成及主要特征資料表明．聚合物驅(qū)產(chǎn)出水是一種含有固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)、溶解氣體、可溶性欽類等較為復雜的多相體系。為了研究和確定聚合物驅(qū)產(chǎn)出水回注時損害油層的污染物質(zhì)，必須首先分析聚合物驅(qū)產(chǎn)出水的組成成分、含量及其主要特征。</

52、p><p><b>　　1．水樣</b></p><p>　　兩個水樣均取白大慶油田南三區(qū)東部含聚合物污水回注試驗區(qū)，即未經(jīng)任何處理和經(jīng)過常規(guī)污水處理后的聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水。</p><p>　　2．產(chǎn)出水組成成分和合量</p><p>　　在目前試驗室儀器和分析手段的條件下，筆者對處理前后聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水中的原油、PAM、固

53、體懸浮物、無機離子和細菌等成分進行了分析和含量測定，同時測定了pH值和電導率。</p><p>　　由此可以看出，除了OH－、CO32-、CN—、總磷和醇含量為o或未檢出．處理前后聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水中均含合原油 PAM、固體懸浮物、無機離子〔Ca、Mg、k+、Na+、HCO3－、Cl－、總鐵)、酚、硫酸鹽還原茵和腐牛茵。其中處理前后聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水中亡述無機離子的含量及PH值、電導率值基本一致，其中Na+、 HCO

54、3－和Cl－含量及PH值、電導率值較高、其它成分含量較少，而且處理后的聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水中原油、PAM、固體懸俘物的含量比處理前要低，尤以原油含量的下降最為顯著，說明這種現(xiàn)場常規(guī)處理方法對于聚合物驅(qū)產(chǎn)出污水中的原油的處理效果最好，即粒徑大于100 µm的浮油和粒徑為10µm一100µm的分散油絕大部分已被過濾掉，處理后的污水中原油主要以粒徑為0.001µm—10µm 系統(tǒng)分析了大慶油田南三

55、區(qū)東部聚合物驅(qū)產(chǎn)出水處理前后原油、聚合物、固體懸浮物、無機離子和細菌等成分的含量及其固體懸浮物顆粒粒徑大小與分布。根據(jù)油層損害機理并結(jié)合該區(qū)油層的孔隙特征，研究和確定了污染物質(zhì)，即：聚合物產(chǎn)出水中硫酸鹽還原菌是主要污染物質(zhì)；向薩爾圖和葡萄花的中低滲透層高臺子油層回注時，原油和固體懸浮物也是主要</p><p>　　另外，目前油田污水回注處理還存在如下一些工藝方面問題：(1)污水處理過程中水質(zhì)調(diào)節(jié)劑、絮凝劑、殺菌劑

56、等水處理劑的投加量大，污泥的產(chǎn)量高，增加了污泥排放以及處理、處置的難度。(2)管線、設備的腐蝕現(xiàn)象嚴重，藥劑的緩蝕率只能暫緩藥劑投放段的腐蝕，并不能從根本上降低整體的腐蝕水平。(3)藥劑投加量大，使生產(chǎn)成本過高，有時為了降低運行成本，不得不減少或暫停藥劑的投加，造成出水水質(zhì)不穩(wěn)定，為注水帶來很多麻煩。(4)站內(nèi)藥劑投加的操作及維護往往不能按設計實施，使得設計思路的綜合效應無法實現(xiàn)，這是水處理站運行效率不高的原因之一。(5)油田水處理站的

57、自動化程度不高，手動操作多，工人勞動強度大，而且一般比較笨重，不易操作管理，生產(chǎn)效益低。</p><p>　　3.1.2垢形成機理</p><p>　　垢的形成是滲流流體由地層流到井底時，由于外部條件變化，滲流流體所發(fā)生的相態(tài)變化引起的。滲流流體的組成為垢形成的內(nèi)在因素，壓力、溫度變化為其外在條件。</p><p>　　3.1.2.1無機沉淀</p>

58、<p>　　(1)無機沉淀的生成</p><p>　　常見的無機沉淀有碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鍶(SrCO3)、硫酸鋇(BaSO4) 、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鍶(SrSO4)等。產(chǎn)生無機沉淀的主要原因有兩個：第一是外來流體與地層流體不配伍；第二是隨著生產(chǎn)過程中外界條件的變化，地層水中原有的一些化學平衡會遭到破壞，平衡發(fā)生移動而產(chǎn)生沉淀。通常會發(fā)生以下反應：</p><p>

59、　　HCO3-→H++CO32-↓</p><p>　　Ca2+CO32+→CaCO3↓</p><p>　　Ca2++ SO42+→CaSO4↓</p><p>　　Sr2++CO32+→SrCO3↓</p><p>　　Fe2++ CO32+→FeCO3↓</p><p>　　Ca2++ SO42+→CaSO4↓&

60、lt;/p><p>　　Sr2++SO32+→SrSO4↓</p><p>　　Ba2++ SO42+→BaSO4↓</p><p>　　這些沉淀可吸附在巖石表面成垢，縮小孔道，或隨液流運移在孔喉處堵塞流動通道，使注入能力及產(chǎn)量下降。</p><p>　　(2)影響無機沉淀生成的因素</p><p>　　CaCO3、CaS

61、O4,的沉淀反應，溫度升高促使平衡向生成沉淀方向移動，因此，這類沉淀的生成是地溫越高，沉淀反應越易發(fā)生。對于放熱沉淀反應，如生成BaSO4的反應，則正好相反，隨著溫度的影響；不同的無機沉淀受溫度的影響情況不一樣。對于吸熱沉淀反應，如生成CaSO4的反應，溫度升高生成沉淀的趨勢減小。溫度的降低還可使高礦化度的地層水溶液過飽和而形成結(jié)晶，堵塞儲層滲流通道。</p><p>　　pH值的影響：外來液體的pH值升高，會促

62、使HCO-解離成H-和CO32+,使CO32-濃度增加，促使碳酸鹽沉淀的生成。</p><p>　　接觸時間：不配伍的流體相互接觸時間越長，生成的沉淀顆粒越大，沉淀的數(shù)量越多，沉淀引起的損害越嚴重。</p><p>　　總礦化度的影響：相混液體的總礦化度升高，會降低可沉淀離子的活度，或增加沉淀物的溶解度沉淀的趨勢相對于低礦化度情況有所降低。例如，,在Mg2+濃度為24400～36600pp

63、n的溶液中的溶解度是蒸餾水中溶解度的幾倍；又例，77℃時，BaSO4在蒸餾水中的溶解度為2.23ppm，而在100000ppmNaCl的溶解度為30.0ppm。</p><p>　　壓力降低的影響：油井生產(chǎn)過程中，井眼周圍的流動壓力一般都低于地層的原始飽和壓力，由于壓力的下降，地層流體中氣體會不斷脫出，氣體的脫出對CaCO3沉淀的生成影響很大，因為在脫氣之前，油層中的CO2以一定比例分配在油、水兩相之中，脫氣之后

64、，就分配在油、氣、水三相中，使得CO2水相中的量大大減少，CO2的減少可使地層水的pH值升高，有時pH值甚至高于10，這將有利于地層水中HCO3-離子的解離平衡向CO32-離子濃度增加的方向移動，CO32-濃度的增加，促使更多沉淀CaCO3生成。</p><p>　　3.1.2.2有機沉淀</p><p>　　這些污泥主要由瀝青質(zhì)、樹脂、蠟及其它碳氫化合物組成，這種污泥很難溶解，一旦生成，

65、清洗是很困難的。據(jù)報導美國有30％以上的原油與酸作用可形成這類污泥外來液體引起原油PH值改變而導致沉淀。高PH值的鉆井液和水泥漿濾液侵入地層，可沉淀。促使瀝青絮凝、沉積。酸化時，一些含瀝青的原油與酸接觸時，會形成膠狀污泥。</p><p>　　(1)氣體進入儲層引起有機沉淀</p><p>　　外來氣體進入儲層可促使有機沉淀生成。例如，空氣中的氧氣與儲層中的原油接觸，與原油發(fā)生氧化作用，使

66、原油中的不溶性烴類衍生物增多，而析出沉淀；又如，二氧化碳溶于含瀝青質(zhì)原油中也會引起瀝青質(zhì)沉淀。低表面張力流體促使有機沉淀生成。在完井、修井過程中，一些低表面張力的流體進入油層會促使瀝青質(zhì)沉積。</p><p>　　(2)平衡條件改變導致有機沉淀的生成</p><p>　　油井生產(chǎn)之前，石蠟和瀝青質(zhì)都以溶解狀態(tài)存在于原油之中，一旦油層被打開，原有的平衡狀態(tài)就會被破壞，平衡的移動使有機沉淀易于

67、生成，導致有機沉淀生成的因素有以下幾方面：</p><p><b>　　①溫度降低</b></p><p>　　原油溫度的降低是導致有機沉淀生成的一個重要原因。當原油溫度低于石蠟的始凝點時，石蠟將在地層孔喉中沉積，而堵塞流動通道，導致原油溫度降低的因素有以下三方面：</p><p>　　a進入儲層的外來液體溫度一般低于儲層溫度而使原油溫度降低；

68、</p><p>　　b原油流動過程中不斷向周圍的介質(zhì)散熱；</p><p>　　c原油中的氣體脫出，需要吸收一部分熱量，使原油本身溫度降低。</p><p>　?、谠椭休p質(zhì)組分和溶解氣脫出。</p><p>　　原油中輕質(zhì)組分越多，蠟的始凝點越低；原油中溶解氣量越多，溶解蠟的能力越強。生產(chǎn)過程中，近井地帶的流體壓力常低于地層平衡壓力，這就

69、導致原油中的輕質(zhì)組分和溶解氣揮發(fā)，使蠟在原油中的溶解能力減弱，始凝點下降而析出。</p><p><b>　　③晶核量的增加。</b></p><p>　　與其它結(jié)晶一樣，蠟的析出也必須要有結(jié)晶中心一晶核。生產(chǎn)過程中，若油濕微粒量增加或外來固相的侵入，都會增加蠟的結(jié)晶中心，為蠟的析出提供條件。</p><p>　　3.1.2.3微粒的產(chǎn)生<

70、;/p><p>　　儲層本身的微粒也叫地層微粒，是指小于37um(能通過400目篩)的礦物顆粒。地層微粒的含量變化幅度很寬，可從百分之幾到百分之幾十。微粒的產(chǎn)生與巖石的礦物組成及流體的運移速度密切相關(guān)。</p><p>　　微粒堵塞具體體現(xiàn)在以下3個方面:</p><p>　?、傥⒘＿\移是由化學反應(生物沉降作用)和物理反應(電動反應離子強度的Ｚｅｔａ電位)原因引起的,

71、其中最重要因素是流體流速。</p><p>　?、诠滔嗳肭?即在鉆井、完井、修井、增產(chǎn)、注水等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進入儲層的固相顆粒堵塞孔隙喉道。</p><p>　　③粘土膨脹是粘土吸附水而膨脹,尤其是在濾液的含鹽度低于地層水的含鹽度、粘土中的蒙脫石和混層粘土含量高的情況下,粘土膨脹相當嚴重。</p><p>　　我國儲層巖石大部分屬于碎屑巖與碳酸鹽巖，而碎屑巖儲層中又以

72、砂巖儲層較多見。砂巖的物質(zhì)成分主要有碎屑顆粒和膠結(jié)物兩部分。碎屑顆粒的主要礦物成分為石英、長石、巖石碎屑，還有少量云母、重礦物等，其含量占整個巖石重量的50%以上，它們是組成巖石的骨架物質(zhì)，所以又稱骨架顆粒。把松散的碎屑物質(zhì)膠結(jié)起來的</p><p>　　化學成因物叫膠結(jié)物。膠結(jié)物在碎屑巖中的含量小于50％。常見的膠結(jié)物質(zhì)有泥質(zhì)(主要是粘土)、鈣質(zhì)(方解石)、鐵質(zhì)(赤鐵礦和褐鐵礦)和硅質(zhì)(石髓、石英)。其次，還有

73、白云石、菱鐵礦、海綠石、鮞綠泥石、黃鐵礦、硬石膏、石膏、重晶石、沸石等。此外，在碎屑巖中還常含有一些與碎屑顆粒一起沉積下來的微細粒狀物質(zhì)，稱為基質(zhì)或雜質(zhì)，如高嶺石、水云母。蒙脫石、石英、長石等。在許多情況下，把膠結(jié)物與基質(zhì)分開是困難的，因此，常把它們歸在膠結(jié)物中。</p><p>　　膠結(jié)物在巖石中的分布狀況以及碎屑顆粒的接觸關(guān)系稱為膠結(jié)類型。膠結(jié)物的成分、含量、膠結(jié)類型直接影響著儲層的儲滲特性，因此是研究油氣層

74、損害機理時非常關(guān)心的問題。碳酸鹽巖是由方解石(CaCO3)、白云石[(CaMgC03)。等碳酸鹽礦物組成的沉翠巖。方解石含量大于50％的碳酸鹽巖稱為石灰?guī)r；白云石含量大于50％的碳酸鹽 巖稱為白云巖。除方解石和白云石外，碳酸鹽中還常有文石、菱鎂礦、菱蒙礦、等碳酸鹽礦石，以及硅酸巖礦物（如粘土、長石等）、氧化硅礦物（如石英、石髓、蛋白石）、氧化鐵礦物（如赤鐵礦、天青石等）、鹵化物（如螢石、鹽巖等）等非碳酸鹽礦物。</p>&

75、lt;p>　　以上礦物中，易在流體作用下發(fā)生化學及物理變化，引起微粒運移、儲層滲透性降低的礦物，稱為儲層敏感性礦物。敏感性礦物可分為粘土礦物和非粘土礦物。</p><p><b>　　(1)粘土礦物</b></p><p>　　粘土礦物是細分散的含水層狀構(gòu)造和層鏈狀構(gòu)造的硅酸鹽礦物</p><p>　　含水的非晶質(zhì)硅酸鹽礦物的總稱。其中，

76、大部分粘土礦物都是層狀的路硅酸鹽礦物。絕大部分油氣儲基層中都含有粘土礦物，由于粘土礦物易水膨脹和分散運移，當外來液體的礦化度比地層水低，并且流體的運移速度較快時，它們就可水化膨脹和分散運移堵塞油氣層，從而導致油氣產(chǎn)量下降。</p><p>　　(2)非粘土礦物產(chǎn)生微粒</p><p>　　粒徑小于37um的非粘土礦物微粒，只要是孔隙壁固結(jié)不緊，均有可能在高流速流體作用下發(fā)生運移。分析表明：

77、非粘土礦物的成分主要有：石英、長石、方解石、白云石、云母、鐵方解石、鐵白云石及其他一些重礦物和非晶形物質(zhì)，其中石英微粒含量最多。</p><p>　　表3-1 平欠水量問題分類統(tǒng)計表</p><p>　　表3-2 平欠水量層系分類統(tǒng)計表</p><p>　　表3-3 常見粘土礦物存在形式及潛在危害</p><p>　　3.2 含聚污水注水

78、井堵塞機理</p><p>　　從堵塞物成分分析、堵塞物成因及堵塞機理、化學解堵技術(shù)3個方面綜述了近10年來注聚井堵塞及解堵技術(shù)的研究與應用情況?，F(xiàn)場取樣分析結(jié)果表明,注聚井堵塞物均是無機物和有機物組成的混合物。堵塞物成因及堵塞機理歸納如下:聚合物吸附滯留;聚合物相對分子質(zhì)量與儲層孔喉尺寸不配伍;地層微粒運移;細菌及其代謝產(chǎn)物;無機物引發(fā)的聚合物膠團;聚合物溶液配制及稀釋操作不當。</p><

79、p>　　3.2.1化學反應結(jié)垢——無機堵</p><p>　　無機堵是指在生產(chǎn)過程中因井筒中或井筒附近溫度和壓力的降低或者或注入水不配伍而析出的沉淀,堵塞了油管、射孔孔眼或地層,嚴重影響了油氣的流動能力。實際生產(chǎn)中表現(xiàn)為產(chǎn)液量逐漸下降。</p><p>　　現(xiàn)場抽取3口含聚污水井的水樣及水井返排物化驗分析(表2-4、2-5)，化驗結(jié)果表明：含聚污水中含有大量離子，其中這些離子較多Ca

80、2+、Mg2+、Fe2+、SO42-,可能結(jié)垢的陽離子有Mg2+、 Ca2+、 Fe2+，陰離子主要有CO32+、OH-、SO2-4、,它們同管柱和地層中的物質(zhì)發(fā)生化學反應生成不配伍的沉淀，導致垢堵。垢堵主要成分是硫化物和碳酸鹽類，其反應式如下：</p><p>　　碳酸鹽垢： Ca2++ CO32+→CaCO3↓</p><p>　　Mg2++ CO32

81、+→MgCO3↓</p><p>　　氫氧化物垢： Ca2++ OH-→Ca（OH）2↓</p><p>　　Mg2++ OH-→Mg（OH）2↓</p><p>　　硫酸巖垢： Ca2++ SO42+→CaSO4↓</p><p>　　Mg2++ SO42+→MgSO4↓<

82、;/p><p>　　Fe2++ SO42+→FeSO4↓</p><p>　　回注污水中含有聚合物使驅(qū)油機理變得很復雜，注入水進入地層后不可避免地與地層水、原油、巖石礦物發(fā)生反應，出現(xiàn)結(jié)垢問題。究其原因主要可歸納為以下兩種情況：</p><p>　　①化學劑與儲層礦物反應后產(chǎn)生離子如：硅離子、鈣離子、鎂離子等，再與儲層流體間發(fā)生化學反應，導致不配伍的沉淀產(chǎn)生從而結(jié)垢；&

83、lt;/p><p>　　②流體采出過程中，隨溫度和壓力的變化，某些物質(zhì)將會沉淀，從而結(jié)垢。</p><p>　　表3-4 含聚污水水樣化驗分析</p><p>　　在現(xiàn)場分別取了普通污水和含聚污水注水井管柱結(jié)垢的垢樣，進行了對比化驗分析。常規(guī)注水井垢樣呈黑褐色、層狀、致密，不容易脫落，結(jié)垢時間3.5年。而含聚污水垢樣呈紅褐色、球狀、疏松，容易捻碎，結(jié)垢時間1.6年，縮短

84、近一半。</p><p>　　表3-5 含聚污水水樣化驗分析</p><p>　　消除有機垢堵塞的方法：</p><p>　?、俑叻肿臃紵N化合物的溶劑溶解沉淀物;</p><p>　　②分散劑阻止微粒的形成;</p><p>　?、勖撓瀯?表面活性物質(zhì))可破壞石蠟沉淀的形成,阻止其重新聚結(jié);</p>&

85、lt;p>　　④結(jié)晶改良劑(聚合物)能改變石蠟結(jié)晶的生長速度,可抑制石蠟沉淀的出現(xiàn);</p><p>　?、莼瘜W添加劑和苯類混合物可抑制瀝青質(zhì)沉淀;</p><p>　?、抟部捎脽崴驘嵊头聪辞逑?。</p><p>　　3.2.2 物理作用形成聚合物膠團——有機堵</p><p>　　有機垢堵具體體現(xiàn)在以下2個方面:</p>

86、<p>　　在油管、射孔孔眼或地層中,由于溫度或壓力的變化,使得重烴餾分不溶于原油并開始結(jié)晶而沉淀出的石蠟或瀝青質(zhì),堵塞了孔隙孔道,大大降低了油水滲透率。</p><p>　　一般地,含蠟量高、原油粘度大、滲透性差、含水低、產(chǎn)液量低、具有出砂史、井底溫度、壓力變化大的油層易發(fā)生油堵。在生產(chǎn)中表現(xiàn)為產(chǎn)液量緩慢或很快降低,關(guān)井后或作業(yè)后井開不起來。</p><p>　　現(xiàn)場抽取1

87、口含聚污水注入井的水井返排物進行化驗組分分析：返排物的主要成分是粘土與雜質(zhì)、聚丙烯酰胺、硫化物和碳酸鹽類（見表3-6）</p><p>　　表3-6　返排物的主要成分</p><p>　　膠團結(jié)構(gòu)分析；在水井返排物中分離出聚合物膠團，采用儀器逐層剝離進行結(jié)構(gòu)分析。分析表明：聚丙烯酰胺殘骸形成膠團，膠團中間有膠核。膠核成份主要是硫化物、氧化鐵、油及有機質(zhì)等雜質(zhì)，外層纏繞著聚丙烯酰胺殘骸(見3

88、-1圖)。</p><p>　　圖3-1 聚合物膠團結(jié)構(gòu)分析示意圖</p><p>　　為了明確聚合物膠團堵塞地層的過程，依據(jù)以上化驗結(jié)果，在實驗室內(nèi)模擬喇嘛甸油田地層條件，進行聚合物、硫化鐵(2+、3+)和油層巖石的配伍性研究。5天后觀察到黃色懸浮物和絮狀沉淀生成。這是由于硫化鐵是油潤濕性物質(zhì)，聚合物可以將其與污泥雜質(zhì)等粘合在一起形成膠團，附著在管壁和巖石上，降低了地層滲透率。當含聚污水

89、流經(jīng)復雜的孔隙結(jié)構(gòu)時不斷生成堵塞物，滯留在窄喉道處，加劇了多孔介質(zhì)滲透率降低的現(xiàn)象，最終堵塞地層（圖3-2）。</p><p>　　在窄孔喉處滯留. 在滯留點水動力</p><p>　　圖3-2 聚合物膠團堵塞機理示意圖</p><p>　　通過對含聚污水注入井水質(zhì)、水井返排物及管柱垢樣化驗分析得出地層堵塞原因是受物理和化學共同作用的結(jié)果，以垢堵和膠團堵兩種形式同時

90、存在，是有機和無機的復合堵塞。</p><p>　　消除無機垢堵塞的方法：</p><p>　　鐵垢,例如硫化亞鐵(FeS)或氧化鐵(Fe2O3),可用鹽酸加上還原劑(異抗壞血酸)及螯合劑(氮川三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、檸檬酸或乙酸)即可溶解掉這類垢,且可防止副產(chǎn)物(例如氫氧化鐵和元素硫)的再沉淀。</p><p>　　氯化物垢,常表現(xiàn)為氯化鈉(N

91、aCl),主要是由于鹽濃度高于其臨界飽和濃度而析出的晶體。這類垢用清水或弱酸(鹽酸、醋酸等)即可溶解掉。</p><p>　　硅質(zhì)垢,這類垢常呈很細小結(jié)晶狀的玉髓沉淀物或呈非晶蛋白石,用土酸即可溶解掉。</p><p>　　氫氧化物垢,屬這類垢的有氫氧化鎂(Mg(OH)2或氫氧化鈣(Ca(OH)2),用鹽酸或任何能充分降低pH值且不使鈣或鎂沉淀的酸即可消除。</p><

92、p>　　第4章含聚污水注水井解堵機理及解堵劑研制</p><p>　　4.1含聚污水注水井化學解堵機理</p><p>　　4.1.1 絡合作用</p><p>　　絡合作用對重金屬離子吸附的影響機理比較復雜,其機制可歸為電性效應、橋鎮(zhèn)合效應和其它效應、配位體的種類、配位體與重金屬離子濃度比及各自的濃度、重金屬離子的種類、吸附體的性質(zhì)、介質(zhì)的PH恒等因家均與這

93、種荷性質(zhì)(電性、電價)與絡合后的絡合物的電荷性質(zhì)不同．從而影響重金屑離子因靜電作用而被吸附的過程，以電性效應為主要機制而影響重金屬離子吸附的配位體一般不被吸附(如Cl一般不被負電表面吸附)或與吸附表面的結(jié)合力較弱．這類配位體不能在吸附表面和重金員離子之間起橋鍍合作用．絡合物的價數(shù)一般都低于重金屬離子原有的價數(shù)甚至帶有負電荷，加二價重金屬離子和Cl一離子可形成MCl一、MCl3一百等絡臺物．對帶負電的吸財表面(如大部分的層狀鋁硅酸鹽礦穆表

94、面和有機膠體表面)．</p><p>　　對于鹽酸來說，酸敏性礦物主要為含鐵高的一類礦物，隨著它們與鹽酸發(fā)生反應，溶液的PH值逐漸增大，酸化后析出的Fe3+和Si4+會生成Fe（OH)3沉淀或SiO2,凝膠體，堵塞喉道。同時，由于穩(wěn)定原油乳化劑的影響及微粒的運移和橋堵，酸化砂巖地層會伴隨釋放出細小的微粒和地層坍塌現(xiàn)象，這對孔喉的疏通也有一定的負面影響。對于氫氟酸來說，酸敏礦物主要為方解石、白云石、鈣長石、沸石等含

95、鈣高的礦物，它們會與氫氟酸反應生成CaF2沉淀和SiO2,凝膠體，也會堵塞喉道。</p><p>　　為有效地控制Fe(0H)3。的生成，需要在解堵藥劑中加入酸性沉淀抑制劑，該劑與Fe3+．的絡合能力比OH-與Fe3+的絡合能力強，優(yōu)先和Fe3+形成穩(wěn)定絡離子，從而避免了Fe(0H)3，的沉淀生成。同時因抑制劑呈弱酸性而發(fā)生水解，抑制了Fe(0H)3，沉淀生成，疏通了喉道，有效地進行解堵增注。</p>

96、<p>　　4.1.2 氧化降解有機質(zhì) </p><p>　　由于細菌粘液、始井液體系中的有機物、有機凝凍膠的影響，目前油水井的硬化效果不太理想，因此引進了一種新的油層污染解堵劑—ClO2體系。通過室內(nèi)試致評價了解諸ClO2體系對有機聚合物、調(diào)剖化堵所用凝凍膠體系的降解、降粘作用和對咖、SM等的余商效果。在合理選井的基礎(chǔ)上，將該體系投入礦場使用，效果良好，為解除油層污染提供了一條新途徑對上述問題，

97、ClO2解堵體系均可不同程度地解決。</p><p>　　該體系由ClO2、穩(wěn)定刑、激化劑、綏蝕劑等多種化學藥劑配制而成。ClO2氣體分子中臺有奇數(shù)電子，具有很高的化學活潑性，其中的Cl是+4價，具有強烈奪取電子的傾向，可以打開分子鏈及苯環(huán)，對有機物及細菌起降解作用，使其粘度大幅度下降，流動性變好，從而解除油層堵塞；它與陽離子反應生成可FeS溶性鐵鹽，可防止Fe3+二次沉淀堵塞地層。</p><

98、;p>　　許多氧化劑如二氧化氯、過氧化鈉、高錳酸鉀、過硫酸銨、次氯酸鈉等對聚丙烯酰胺均具有氧化降解作用，但解堵效果不同，為此我們進行了室內(nèi)模擬實驗，實驗結(jié)果</p><p>　　表4-3 不同氧化劑對聚丙烯酰胺聯(lián)體的溶解情況</p><p>　　從以上數(shù)據(jù)看出，二氧化氯的解堵效果最好，對聚丙烯酰胺的溶解能力較強，所以我們選擇了該劑作為解堵主劑進行解堵。由于鹽酸可以大大的加快溶解速度，

99、所以二氧化氯與鹽酸一起協(xié)同作用，可以有效的提高解堵能力。</p><p>　　二氧化氯降解聚丙烯酰胺的機理是：ClO2具有很強的氧化性，解除地層中的聚合物污染（它可氧化聚丙烯酰胺殘體使之成為小分子聚丙烯酰胺）、殺滅微生物、清除硫化亞鐵垢等不同的地層污染；酸液主要處理地層礦物等無機堵塞物。兩種藥劑協(xié)同作用，優(yōu)勢互補，從而全面徹底的解除地層中的多種污染，全面的提高了酸化的綜合效果</p><p&g

100、t;　　PAM+ClO2→s-PAM</p><p>　　5FeS+9ClO2+2H2O→5Fe3++5SO42++9Cl-+4H+</p><p>　　PAM、FeS一旦被氧化生成可溶性的鹽類，污垢或堵塞物中的其它成分就失去了在管道或巖石上的附著能力而很容易被帶出。</p><p>　　優(yōu)點：13小時硫化亞鐵垢的溶蝕率為51.7%-60.8%，有助于清除硫化亞鐵

101、沉淀，且無硫化氫氣體生成。ClO2水溶液可以大幅度的降低聚合物溶液的粘度（60℃密封3小時測試，下降80%-90%），使液體易于排出。l5-30分鐘，殺菌率99.99%-100%，并能清除微生物菌體及其分泌物形成的粘稠物，在相當長的時間內(nèi)破壞細菌滋生環(huán)境，徹底清除細菌對地層滲透性的損害。適用性 大量回注污水造成地層細菌含量高、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物多造成堵塞的欠注井。應用實例 該工藝適合由于，2001年以來應用該項增注工藝5井

102、次，有效5井次，有效率100％，平均有效期204天，累計增注16.7×104m3，平均單井增注33400m3。典型井例：L52井 該井由于長期注入污水，污水中細菌含量嚴重超標，造成地層細菌腐蝕代謝產(chǎn)物結(jié)垢堵塞油層孔喉，最終導致地層注不進水，對該井進行分析后，我們于2002年1月對該井實施氧化解堵技術(shù)，實施過程中泵壓由18MPa降至6MPa，從施工中看，壓力下降明顯，地層堵塞得到徹底解除，該井措施后注水壓力下降2.5M

103、Pa，日增注330m3，取得了明顯的增注效果。</p><p>　　4.1.3 熱解堵作用</p><p>　　熱解堵作用是指該解堵刑體系在反應過程中放出大量約熱，通過熱能在地層中徑向和垂向傳導，加熱并簡和近井地帶，對膠質(zhì)一瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)等高粘有機物可降低其粘度，增加其流動性；同時放出大量的高溫氣體可進入油層孔隙．沖散“橋架”物質(zhì)，打破毛綱管壓力造成的油流阻力；在放壓泄流時，地層中的氣體向井

104、簡運移過程中具有較強的返誹驅(qū)動能力，可將溶解的有機物和殘液隨泡沫擄帶出來。</p><p>　　BSJ—1解堵體系在反應過程中放出大量的熱能，熱能在儲集層中的徑向和垂向傳導，使溫度大幅度升高，降低膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)等高粘有機物的粘度，增加其流動性；反應產(chǎn)生的大量高溫氣體沖散孔隙中橋堵物質(zhì)，有利于解堵劑的深入和殘液的返排，同時具有良好洗油能力和攜帶能力。 </p><p>　　4.1.

105、4 增大解堵半徑</p><p>　　該體系自行通過化學反應產(chǎn)生氣化的穩(wěn)定泡沫，其協(xié)同效果增加了活性酸在油層近并地帶的穿透深度和封堵了地層的高滲透層段，這樣就保證該劑沿所有的生產(chǎn)層更有效和均勻地分布。同時有利于殘液的返排和具有良好的洗油能力和攜帶能力。</p><p>　　該解堵體系反應放出的大量氣體，使含有表面活性劑的酸液產(chǎn)生大量的泡沫，有利于解堵劑的深入和殘液的返排，泡沫封堵高滲透層段

106、，穿透低滲透層段，使注水井的縱向和橫向波及系數(shù)增大，實現(xiàn)解堵增注的目的。</p><p>　　4.1.5 殺菌作用</p><p>　　隨著油囚的開發(fā)，原油含水不斷升高。為了保護環(huán)境和維持地層產(chǎn)能，多年來將污水處理后回注已成常規(guī)。回注污水必須投放殺菌劑進行處理。這是由于污水中含有多種有害成分如硫酸鹽還原茵</p><p>　　(sRB)、腐生菌(TGB)、鐵細菌和其