李常友

(中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院)

胜利油田注水井增注技术新进展

李常友

(中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院)

胜利油田主要以注水开发为主，油田现有欠注层1 954层， 日欠注8.6×104m3，其中低渗欠注层576层，日欠注1.2×104m3。对国内外解堵增注技术主要进展进行了阐述，对胜利油田近年来在注水井增注方面进展情况进行总结，针对不同欠注原因实施了相应的解堵增注措施，主要有在中高渗储层实施了以盐酸、土酸为主的酸化解堵增注措施，在低渗油田中实施了解堵、基质处理及活性降压增注工艺技术，在物理增注方面，主要实施了水力深穿透射流射孔、水平井径向钻进技术、振动解堵增注技术，配套了前期预处理及后期排液等配套技术，并简要进行了对比分析。在新技术应用方面，主要对表面改性降压增注技术、脉冲解堵增注技术试验应用情况进行了总结分析，针对目前欠注注水井存在的问题提出了下步攻关方向。

胜利油田 注水井增注 酸化解堵 表面改性 高聚能电脉冲

胜利油田主要以注水开发为主，注水开发区块占总数的80%以上。由于油藏储层性质复杂及注水水质达不到开发需求，造成注水井欠注。特别是在低渗透油田开发中，由于地层渗透率低、孔喉小，在注水过程中因受外来固相颗粒的侵入、出砂、细菌堵塞、黏土矿物膨胀、分散运移或产生化学沉淀及各种腐蚀产物的堵塞等多种因素影响，导致流体渗流阻力增加和储层渗透率下降，注水压力不断上升，欠注井、不吸水井增多，目前油田共有欠注层1 954层，日欠注量8.6×104m3，其中低渗透油田欠注层576层，日欠注1.2×104m3，注水开发形势较为严峻。近年来针对欠注问题，国内外均开展了大量的研究，完善了以化学、物理、物理-化学复合、生物等为主导技术的水井增注技术。胜利油田结合自身实际，从提高注水井解堵效果、措施有效率及延长增注有效期入手，进一步完善了胜利油田增注技术系列，夯实了注水油田稳产基础[1-3]。

1 解堵增注技术主要进展

经过大量研究及现场试验应用，国内解堵增注技术得到了较快发展，不但进一步完善了酸化增注、氧化解堵增注、物理增注等成熟技术，同时还开展了生物活性降压增注技术及表面活性剂降压增注技术研究，并取得了相应进展。

酸化增注是最基本也是最主要的增注方式，通过不断发展，国内外均已形成了常规酸化、有机缓速酸、复合缓速酸、氟硼酸、硝酸粉末酸、稠化酸、泡沫酸等多种类型的酸液体系，技术较为成熟。2008年胜利油田采油工艺研究院针对低渗透敏感性油藏，研制了低伤害多氢缓速酸体系，并在现场应用中取得较好效果。在氧化解堵方面，除了使用稳态二氧化氯(或过氧化物)与酸协同解堵外，2008～2009年胜利油田相继研究并应用了潜在氧化解堵技术，在现场试验中取得好的效果，该技术的研制成功使得氧化解堵更具施工安全性、方便性。物理增注则以压裂为代表，同时形成了超声波、水力振荡、水力射流、电脉冲解堵、水力深穿透射孔等解堵增注技术，尤其电脉冲解堵、水力深穿透射孔技术近几年来得到了较大的发展，且现场应用规模逐渐扩大。

生物活性降压增注技术是近几年来研究的新方向，主要利用生物酶来消除原油边界层的影响，从而实现注水井降压增注的目的。大庆油田于2008年开始开展现场试验。该生物酶为由多种酶筛选组成的复合酶体系，其组成主要为复合生物酶、生物活性物、生物提取物、水性分散剂、稳定剂等，其消除原油边界层的洗油过程是一个可循环的生物反应过程。在现场试验半年后，全部水井能够完成配注要求，有明显压降，吸水剖面也得到较大改善。

表面活性剂降压增注技术研究现多停留于室内实验或单井试验阶段，主要通过降低油水界面张力、降低残余油饱和度，改善井眼附近水相对渗透率，提高注入能力。国内主要在大庆采油十厂、新疆宝浪油田、长庆白豹油田等油田进行了表面活性剂降压增注研究；国外在鞑袒石油公司、塔林石油局、马格纳斯油田等进行了现场实验，但没有大规模的推广应用。

2 胜利油田增注技术现状及适应性分析

针对注水井欠注严重状况，胜利油田实施了以酸化处理为主的攻欠增注措施，逐步形成了胜利油田物理、化学、物理-化学复合增注工艺技术系列。在化学上主要有针对注水污染实施的以盐酸、土酸为主的酸化解堵增注工艺技术；在低渗透油藏的注水井增注中主要针对低孔低渗进行了以缓速酸为主的基质处理酸化增注技术；针对敏感性储层实施的是氟硼酸酸化增注、缩膨降压增注技术、多氢缓速酸的酸化增注；针对高压低渗储层，从改变储层岩石表面性质，降低注水摩阻，增加注水微孔数，主要技术有聚硅纳米降压增注；活性剂降压增注技术、分子膜降压增注技术，针对聚驱及后续水驱聚合物堵塞井，实施了以氧化解堵技术为主的增注技术。在物理上应用了水力深穿透射孔技术、电脉冲解堵技术。在处理工艺上采用前期预处理，多段塞处理、物理-化学复合解堵工艺，以及多种后期排液辅助工艺以提高增注效果。2010～2012年共实施水井增注治理措施1 512口井，增注有效率88%，当年平均增注有效期118天。

2.1整装及断块油田增注技术适应性分析

整装及断块水驱油藏注水井以回注污水为主，注水井欠注原因主要是注不合格污水造成的后期污染。针对该问题，在欠注井的增注中主要实施的是以盐酸、土酸为主的酸化解堵工艺技术。2012年共实施盐酸酸化58井次，有效率87.5%，当年有效期180天，实施常规盐酸+土酸酸化解堵增注工艺技术203井次，有效率91%，有效期163天，取得了较好的增注效果。从增注有效率、有效期分析，常规酸化解堵适合整装、断块注水油田欠注井的攻欠增注。

2.2聚驱及后续水驱油藏增注技术应用情况

聚驱及后续水驱油藏欠注原因主要为聚合物堵塞、注水水质较差等造成，目前实施的技术主要有普通的盐酸、土酸的酸化解堵及酸化与氧化结合在一起的复合解堵增注技术，年实施在40井次，有效率67%，有效期105天。从现场实施情况看，目前的解堵增注技术尚不适合聚驱及后续水驱油藏注水需求，应进一步分析欠注井的欠注原因、堵塞特征及规律，实施有针对型的工艺技术，以提高技术的适应性。

2.3低渗透油田增注技术的应用情况

低渗透油田注水欠注主要有储层低孔低渗、微乳化油等存在，导致高压注水，同时由于回注污水的不合格、储层敏感性导致注水压力越来越高，同时欠注严重。针对不同的欠注原因实施了相对应的增注措施，统计2012年实施增注措施211井次，其中常规盐酸、土酸酸化的有117井次，有效率82%，缓速酸类41井次，有效率仅有73%，见表1。

从表2可知，普通酸化与微乳酸酸化增注相比较，虽然微乳酸酸化施工时压降较小，但有效率、有效期都比普通酸化增注效果好。主要原因是微乳酸体系不但可以解除注污水的结垢堵塞，同时还可降低残余油饱和度、降低油水界面张力，改变储层表面润湿性，起到降压增注作用。

表1 低渗油藏不同增注体系对比Table1 Comparisonofdifferentinjectionaugmentationsystemforlowpermeabilityreservoir欠注原因增注体系实施井次/次有效率/%当年有效期/天炮眼附近结垢盐酸5081126注水污染土酸6783112深部污染缓速酸4173125敏感储层氟硼酸3285137其他2180117合计21180

表2 相似油田常规土酸与微乳酸应用对比Table2 Applicationeffectcontrastofmudacidandmicroemulsifiedacidinsimilaroilfield增注液体系统计井数/口施工前平均油压/MPa施工压降/MPa有效率/%有效期/天土酸1925.41278152微乳酸2125.5890195

表3 不同油藏同欠注原因增注技术应用情况对比Table3 Applicationeffectcontrastofaugmentedinjectiontechnologyindifferentreservoirwithsimilarshortinjectionreason油藏类型欠注类型主酸配方实施井次/次有效率/%增注量/m3有效期/天低渗油藏机杂垢类浅层堵塞盐酸体系1190.926767169水质污染常规堵塞土酸体系2568.02893796黏土泥浆深部堵塞缓速体系1478.634395142小计5076.997652128中高渗机杂垢类浅层堵塞盐酸体系887.562565189水质污染常规堵塞土酸体系3497.1296618163黏土泥浆深部堵塞缓速体系11003024318小计4395.3362207178

表3说明，对高渗、低渗储层，同类欠注原因实施的解堵措施中，普通盐酸、土酸更适合于高渗储层的解堵，对于低渗储层，即使堵塞是主要原因，但由于储层物性差，储层复杂，且普通酸化二次伤害严重，也会导致在应用效果上较高渗储层差。

3 新技术试验及应用情况

3.1表面改性降压增注技术

表面改性降压增注技术主要包括了水基纳米体系降压增注、表面活性剂的活性降压增注及分子膜的降压增注，这3种降压增注技术机理虽有区别，但都是从改善储层表面性质实现降压增注，表面改性技术正逐步在低渗透油藏的降压增注中显现作用，取得良好的效果。

3.1.1水基聚硅纳米增注技术

水基聚硅纳米材料是在聚硅纳米材料的基础上，通过表面改性，添加合适的表面活性剂对其表面进行修饰，形成微乳状水溶液以减少在施工中用柴油携带的高成本[4-5]。公司成功研制了水基聚硅纳米体系，并于2011～2012年在纯梁采油厂22口水井进行了水基纳米聚硅增注工艺应用，取得明显增注效果，增注有效率91%，对应油井合计增油3 652 t。22口井均采用每米油层挤入1 m3水基纳米聚硅溶液，使用质量分数为2‰。以C6N21为例，该井措施前注水油压21 MPa，和泵压持平，配注50 m3，注不进。2011年3月酸化后，向地层挤入15 m3水基纳米聚硅溶液，开井后，初期注水压力17 MPa，日实注48 m3，至2012年10月，注水压力20 MPa，日实注水48 m3，完成配注量。增注有效期延长了15个月，目前仍有效。

3.1.2表面活性降压增注技术

表面活性降压增注技术主要是通过表面活性剂来降低油水界面张力，改善润湿性，解除注水贾敏效应，提高乳化油增溶能力来实现降压增注[6-7]。胜利油田成功研制了两类表面活性降压体系，即具有超低界面张力的烷基胺聚氧丙烯氧乙烯醚双羧酸盐体系和杂双子表面活性剂，在胜利油田东辛辛68、临盘夏502块现场试验中收到了较好的效果。共计试验14井次，有效率93%。

3.1.3分子膜降压增注技术

分子膜降压增注技术的机理是分子膜增注剂与带有负电荷的岩石表面发生静电吸附，在岩石孔道壁面形成一层纳米级的分子沉积膜，迫使原来吸附在孔道壁面的水膜变薄、脱落。岩石的润湿性由原来的强水湿变成中间湿或弱水湿，扩大了孔道半径，降低了水的界面张力，提高了水相渗透率，从而提高了储层吸水能力，达到改善注水开发效果的目的。由于分子膜的存在，后续注入水不能与孔道壁面接触，能够阻止黏土颗粒的膨胀和运移，确保增注措施的效果及有效期。胜利油田采油工艺研究院研制了分子膜增注剂，同时对其增注微观机理、分子膜增注剂的吸附性进行了详细研究，相继在临盘、滨南、桩西胜采、纯梁等采油厂的17口井进行了试验应用，取得良好增注效果，累计增注6.8×104m3/d，对应油井增油效果明显。

3.2电脉冲解堵增注技术

(1) 增注机理。①冲击波对油层岩石的造缝作用；②对油层孔隙介质的剪切作用；③提高地层渗透率作用；④清除地层污染物作用。

(2) 装置构成。整套设备分为地面部分和井下部分。电缆车送井下部分到油层位置并连接地面电源控制柜(图1)。

地面部分：电源控制柜。井下部分：高压直流电源；高聚能电容器；能量控制器；能量转换器(图2和图3)。

表4 电脉冲技术参数Table4 Technologyparametersofelectricpulse放电电压:30kV放电电流:50kA装置储能:4.5kJ设备外径:102mm处理深度<3km井下温度<100℃工作压力<30MPa工作频率:3～6次/min电源功率<2000W

该解堵技术2009年以来主要在滨南采油厂进行试验应用。2009～2010年12月，现场共实施井5口，平均单井施工点数43点，脉冲次数86次/单点。累计增注11 298 m3，平均单井增注2 260 m3,平均有效期108天(表5)。

表5 注水井电脉冲施工参数及效果Table5 Implementationparametersandeffectofelectricpulsetechnologyinwaterinjectionwells井号施工日期厚度(m)/层施工点数/点爆震次数/次有效期/天累增注/m3单14-462009.06.2965/1210963603536093L52-52010.09.2127/553718016589B3-8-152010.09.2724/10367920611072L371X92010.09.2823.6/2257950611016L32-402010.11.0712.9/6121750472528

4 存在问题及下步建议

随着注水油田的不断开发，低渗透油田的注水及聚驱后续水驱注水井注水难度越来越大，欠注原因更加复杂，针对不同欠注原因，有针对性地开展聚驱及后续水驱油藏增注技术、低渗透油藏配套增注技术研究是非常必要的。

(1) 配套完善化学增注技术。解堵增注技术中，针对不同油藏不同的堵塞类型，有针对性地优化解堵技术，使解堵更具高效性，同时配套适合的施工工艺，提高解堵增注效果。如：采取前期预处理酸洗炮眼、大排量施工增加处理半径及后期负压排液等工艺。另一方面，避免酸化排液造成一定的环境污染以及在酸化增注中的二次伤害越来越受到人们的重视，不排液和低伤害缓速酸混醇酸液体系、生物活性酸等增注技术的研究将是今后发展的重要方向。

表面改性增注技术以其自身的优势将越来越受到重视，主要包括活性剂的降压增注及膜的减阻增注技术，该技术对储层的选择性要求较高，不同的油藏需用不同种类的活性剂，针对油藏不同特征，完善表面改性降压增注技术，同时进一步加大现场推广应用力度，使其在低渗透油藏注水中发挥更好的作用。

(2) 开展物理增注新技术的引进及推广应用，并与化学增注技术相复合，解决深部解堵增注难题。物理增注技术实施简单、环保。物理增注技术通常解除近井地带的堵塞，存在处理半径小，有效期短的问题，因而限制了其推广应用。长效物理增注技术的研发是今后的发展方向——扩大处理范围，延长增注技术有效期。将物理与化学技术进行复合，解决深部解堵难题是非常必要的。

(3) 聚驱及后续水驱综合解堵关键技术攻关。随着聚驱及后续水驱规模的扩大，欠注井表现得越来越突出，目前解堵技术不适合油藏的要求，针对聚合物堵塞的特征研究适合的解堵技术，实现聚驱及后续水驱油藏的正常注入，夯实油田稳产基础，具有重要的意义。

(4) 随着油田的不断开发，注水井增注技术的发展，机理方面主要表现在对化学反应的动力学数学量化，微观机理方面的研究；化学剂越来越体现出单剂或复合剂的高效性的优势，并达到无毒、无害、环保的要求，生物制剂将是今后的发展方向；物理增注方面，注重高效、智能化物理增注技术，例如，径向水平钻井技术等越来越显示出其高效性及现场实用性，以及物理-化学等复合技术应用将越来越多。

[1] 万仁溥，罗英俊 主编．采油技术手册[M]．北京：石油工业出版社，1989.

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NewprogressofinjectiontechnologyforwaterinjectionwellinShenglioilfield

LiChangyou

(OilProductionTechnologyResearchInstituteofShengliOilfieldCompany,Dongying257000,Shandong,China)

Shengli oilfield was mainly developed by water flooding. There were 1 954 layers that had not adequate water injection, which was short of 8.6×104m3per day. There were 576 layers in low permeability oilfield among them, which was short of 1.2×104m3per day. The main plugging removal and increase injection techniques at home and abroad are described in this paper. Particularly, the development of these techniques in Shengli oilfield was summarized, and the fitting injection measures were collected according to different short shot reasons in Shengli oilfield. The acidification with hydrochloric acid and mud acid in mid-high permeability reservoir and plug removal, matrix processing and activity of decreasing pressure and augmented injection technology in low permeability oilfield are implemented. In the aspect of physical stimulation, the technologies such as hydraulic deep penetration perforation, horizontal well drilling technology and the radial vibration of plugging removal technology, and added the matching technology of preprocessing and post discharge were mainly implemented. With the application of new technology, the surface modification of increasing injection technology, and pulse plugging removal test application technology conditions were analyzed. Finally, the research direction for the next step was put forward, aiming at the problems in short injection.

Shengli oilfield, injection well stimulation, acid defuse plugging, surface modification, high energy electrical pulses

TE341

：BDOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2014.01.015

2013-07-04；编辑：冯学军

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发—胜利油田薄互层低渗透油田开发与示范”(2011ZX05051)。

李常友(1974-)，男，高级工程师。1996年毕业于中国石油大学(华东)，2005年于中国石油大学(华东)硕士研究生毕业 ，现任胜利油田采油工艺研究院注水研究所所长，主要从事注采工艺的研究与开发工作。电话:0546-8775138。地址：(257000)山东省东营市西三路306号胜利采油工艺研究院。