王博

摘 要：随着辽河油田锦50区块开发的不断深入，各类油井采出水量也日益增多。这些采出水经过处理后通过污水回注井回注地层。但是由于回注污水水质比较复杂，引起污水冋注井堵塞、地层渗透性变差，造成注水压力升高很快、注入量很少甚至注不进去的问题时有发生。为此，在大量现场调研的基础上，找出造成区域内污水回注井堵塞的主要机理，并就目前已开发利用两大类解堵技术（物理解堵法、化学解堵法）进行了详细阐述。

关键词：污水回注井;堵塞原因;解堵方法;辽河油田

1污水回注井堵塞机理

由于注水是长期行为，与常规钻井、完井过程中产生的伤害相比，它有一定的特殊性。主要表现在：易于形成深部伤害，伤害易于累积，一旦形成则损害难以解除。因此注水过程中的储层保护必须以预防为主。

注入水对储层的伤害机理主要分四类：①注入水与储层流体不配伍产生的垢沉淀堵塞地层（无机垢堵塞）;②注入水与储层岩石不配伍引起的粘土矿物膨胀/分散/运移损害地层;③注入水中悬浮物（包括系统腐蚀产物、细菌、乳化油滴、固相颗粒等）堵塞地层;④速敏性地层内部微粒运移堵塞地层。

1.1结垢堵塞

注入水与地层水不配伍，产生沉淀和结柜;注入水造成地温度下降，打破原有的热力平衡，产生沉淀结塘。一般而言，离子浓度、pH值、总含盐量、溶解度、温度、压力、接触时间和掠动程度对结垢都有影响。结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一，其可以发生在地层和井筒的各个部位，从而堵塞地层，影响注水井的吸水能力。

当注入水不只是一种水源，而是几种水混注时，则必须考虑其注入水之间的相容性。若不相容，则必须在混合前投加阻垢剂，阻垢剂的类型、加量应根据可能形成垢的类型、阻垢效果进行综合评价来筛选，同时应考虑地面及地下不同温度压力对效果的影响。

1.2速敏伤害

一般来说，注入水与地层水矿化度相差普遍都很大，粘土矿物受到环境矿化度的突变冲击易于引起粘土矿物的膨胀/分散/运移或矿土矿物的收缩/剥脱/运移伤害地层，其伤害程度决定于粘土矿物类型、含量、分布、产状及岩石孔喉特征。由水敏产生的储层伤害往往是十分严重的，难以恢复;速敏则主要由于注水强度过大或操作不稳定引起的某些粘土矿物（如高岭石）以及孔道内本身微粒运移堵塞孔喉引起渗透率下降的现象，速敏较强的地层必须控制其注水强度，由实验评价得出的临界流速外推至注水井时，必须考虑完井方式，以井底附近的流速不超过临界速度为限。

水敏及速敏伤害是注水过程中极易出现的，在设计水质方案时必须考虑在注入水中投粘土稳定剂，通过大量实验研究表明：粘土稳定剂不但可以抑制水敏，还能有效提高临界流速。特别需要指出的是，现行的常温常压下的流动实验评价结果不能完全真实反应地下高温、高压的情况。

1.3悬浮物堵塞伤害

注入水中的悬浮物主要包括注水系统的腐蚀产物、细菌、乳化油滴、固相微粒等。这些悬浮物可分为油溶性和酸溶性两种，其堵塞地层的形式宏观表现为外部滤饼和内部滤饼，油滴与微粒并存比单一微粒对地层的伤害更为严重。国外对于地层中外部微粒入侵和内部微粒运移引起的地层伤害的研究十分重视，发展了很多物理研究方法和数学模型预测技术目的在于通过研究微粒在多孔介质中运移堵塞的微观机理，建立能描述这一微观行为的数学物理方程，以预测其伤害的深度及程度，预测注水井吸水能力随时间的变化情况。然而，由于机理模型的复杂性，需要大量的输入参数，离实际运用还需进一步的努力。

大量的实验研究表明悬浮物对地层伤害的程度随累积注入量（时间）的变化。悬浮物对地层的伤害程度及侵入深度与地层孔喉特征、流体速度、压力、粘度等有关外，与悬浮固相的粒径及其浓度密切相关。粒径越大，越容易堵塞孔喉，也容易形成外部滤饼;反之，侵入深度越深，易形成内部滤饼，这与粒径和孔喉直径的匹配程度有关，而浓度越大，一旦形成伤害，伤害就比较严重。

乳化油滴的来源主要有两种途径：一种是注入水进入地层后与地层中残余的原油接触，由于原油中自带天然表面活性剂，在剪切力作用下产生乳化而形成乳化油滴;另一种是由于注入水中或污水中表面活性剂存在和注水过程中水力搅拌作用，会使注入水中所含的原油发生乳化，乳化油滴对地层的损害主要形式是吸附和液锁，这种乳化液在多孔介质中流动时产生的贾敏效应会堵塞地层，特别是贾敏效应具有的加合性，许多液珠向地层流动时会产生更大的堵塞所用。

2污水回注井解堵方法

2.1物理解堵法

（1）超声波法

其原理是用电缆将超声换能器下入产层，接通电源后产生的超声波直接作用于井下固体和液体。由于高频波的衰减特性，所用频率一般不超过30kHz。超声波的解堵机理主要有三方面：机械振动作用，空化作用和热作用。

（2）水力振动法

该技术的实施需借助-种专门的井下工具——水力振动器形成的井下冲击波来实现。目前，各油田推广使用的该类工具主要有腔室振动结构、外筒旋转结构和腔室+喷头旋转结构，可产生低频冲击波、超声波及空化噪声作用等。主要用于解除射孔段机械杂质、钻井液和浙青胶质堵塞，破坏射孔内的盐类结构，达到增大注水井的吸水能力、改善原油流动性、提高油水气井产量的目的。

（3）井下脉冲放电法

电液压冲击法是通过电缆将电流送到地下，经过电容器的开关放电，在井下液体中脉冲放电，从而在地层中造成压力脉冲（可达到1.5xl03MPa）。脉冲放电是一种爆炸，可以在容积很小的放电通路中释放大量的能量，包括大密度的高压等离子体、强大的冲击波、脉动的气腔（空化效应）和脉冲电磁场，其中冲击波是主要作用因素。

2.2化学解堵法

（1）普通酸化

概述：盐酸可溶解地层中铁诱和柜类物质，土酸中氢氟酸可部分溶解砂而生成四氟化硅气体。用土酸酸化泥质砂岩和钙岩时，酸液中需添加络合剂、互溶剂以防止氟化钙和氟娃酸盐在地层中二次沉淀，或用盐酸预处理以减缓二次沉淀的产生。

特点：增注效果较好，动用设备少，酸液配制简便，酸液生产工艺流程己定型化，施工成本适中，原料来源广，缓蚀剂生产已系列化。

适应性：主要用于解除新注水井的泥浆污染和老井的铁诱、钙垢堵塞。

（2）缓速酸酸化

概述为减缓酸液的反应速度、处理地层深部，国内外油田开发了缓速酸、固体酸、乳化酸、胶束酸、稠化酸、浓缩酸等并进行了大规模矿场试验和推广应用。缓速酸是相对于盐酸、土酸较弱的酸，包括无机酸如氟硼酸、氨基磺酸等和有机酸如醋酸、蒙酸、甲酸等。这类酸和铁诱、钙垢反应速度慢，具有络合作用，能保持酸液PH值稳定，延长H+在地层中的作用距离。

特点：现场配制不便，有时需加热循环搅拌，成本比普通酸液高。

适应性：缓速酸、乳化酸、胶束酸、固体酸适用于近井地带和地层深部都有污染的注水井。水質不合格的污水回注井中经固体酸酸化后增注效果明显。

（3）化学生热解堵技术

概述：提高酸化后返排程度可减轻二次沉淀产生的污染。化学生热解堵技术利用亚砲酸钠和氯化氨在地层内反应生成热和氮气的助排。

作用：高温高压氮气可破坏微粒在地层孔喉处的架桥。化学生热解堵液中可添加薄膜扩展剂，以降低油水界面张力，消除水锁效应。

特点：本工艺技术对地层无污染，施工费用比压裂、酸化低38%-45%，增注效果显著。但亚硝酸钠为致癌物，过去曾用作油套管、酸化泵车酸化作业后的防腐钝化处理剂，因有毒性，影响人身安全和环境保护而禁止使用。