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注水井吸水能力降低的原因分析及处理

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：周志勇陈建永程冬彦

[导读] 摘要：在油田注水开发的过程中，由于各种原因，经常发生伤害吸水层渗透率的现象，导致注水井的吸水能力降低和油井产量下降，影响油田的开发效果，本文针对注水井吸水能力下降的现象,认真分析原因,提出切实可行的改善及预防方法,来提高注水井的吸水能力,完成配注指标,保证注水开发效果,以达到油田后期稳产的目的。

        华北油田公司二连分公司内蒙古锡林浩特市 026000
        摘要：在油田注水开发的过程中，由于各种原因，经常发生伤害吸水层渗透率的现象，导致注水井的吸水能力降低和油井产量下降，影响油田的开发效果，本文针对注水井吸水能力下降的现象,认真分析原因,提出切实可行的改善及预防方法,来提高注水井的吸水能力,完成配注指标,保证注水开发效果,以达到油田后期稳产的目的。
        关键词：注水井吸水能力水质堵塞
        目前油田已进入高含水开采阶段，为实现油田的可持续发展，提高注水质量，注好水，注够水已成为关键，但是，随着注水井和注水量的增加，由于水质等各方面因素的影响，注水井结垢，吸水能力下降等问题也越来越突出，不仅增加了作业施工工作量和财力物力的消消耗，更主要的是给地层带来严重的伤害，直接影响原油采收率。
        一、注水井吸水能力降低的原因
        引起吸水能力降低的原因主要有以下几个方面。
        1.与注水井管理有关
        1.1未按规定洗井，井筒不清洁，井内的污物随注入水被带入地层，造成地层堵塞，吸水能力下降。
        1.2由于酸化措施不当或注水操作不平稳而破坏地层岩石结构，造成砂堵。
        2.与水质有关
        2.1铁的沉淀
        注入水由注水站经管线到达井底的过程中，由于注入水对管壁的腐蚀而产生堵塞物堵塞地层，造成吸水能力下降。
        （1）氢氧化铁沉淀
        根据电化学腐蚀原理，铁的二价离子进入水中，生成氢氧化亚铁Fe（OH）2沉淀，注入水中的溶解氧进一步将Fe（OH）2氧化，生成氢氧化铁Fe（OH）3的沉淀。氢氧化铁在pH＞3.3～3.5时处于胶体质点状态；当pH＞6～6.5时处于凝胶状态状态；当pH＞8.7时，则呈棉絮状的胶体物。当pH＞4～4.5以后的氢氧化铁，注入地层后将发生明显的堵塞作用。因此，当注入水中总铁含量和溶解氧含量高时就会会加速注水设备及管线的腐蚀，生成的Fe（OH）3沉淀堵塞油层，使吸水能力下降。
        （2）硫化亚铁FeS沉淀
        当注入水中含有H2S时，其腐蚀将会变得更加严重。H2S与电化学腐蚀产生的二价铁离子作用，生成FeS的黑色沉淀物。
        当水中含有硫酸盐还原菌（SRB）时，会把硫酸根（SO42-）还原成硫化氢，与二价铁离子生成FeS的沉淀，堵塞油层，导致吸水能力下降。
        2.2碳酸盐沉淀
        当注入水溶解有重碳酸钙、重碳酸镁等不稳定盐类时，注入地层后由于温度的变化，有些溶解盐析出生成沉淀，堵塞地层孔道。
        游离二氧化碳与水中的钙离子，在一定条件下生成CaCO3沉淀，堵塞油层，使吸水能力下降。另外，在水中硫酸盐还原菌的作用下也会生成CaCO3沉淀，造成堵塞。
        2.3细菌堵塞
        若注入水中含有细菌（硫酸盐还原菌、铁细菌等）这些细菌在注水系统和地层中会大量繁殖堵塞地层，使地层的吸水能力下降。这些细菌的繁殖除了菌体本身会造成地层堵塞外，还由于它们的代谢作用生成氢氧化铁Fe（OH）3，硫化亚铁FeS等沉淀而堵塞地层。
        2.4机械杂质堵塞
        注入水中机械杂质超标，悬浮固体含量高，颗粒直径大，进入地层造成堵塞，使地层的吸水能力下降。

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        3.粘土膨胀
        许多砂岩油层存在着粘土夹层，岩石胶结物中也含有一定数量的粘土。粘土遇淡水会发生膨胀造成地层堵塞，使地层吸水能力下降。
        地层粘土的膨胀程度与岩石矿物组成及水性有关。粘土中蒙脱石的含量越高，遇淡水膨胀的程度越大。蒙脱石遇到盐水不膨胀，因此，蒙脱石含量高的地层注地层水较好。
        4.地层压力回升
        由于长期注水会使地层压力回升，减少了注水压差，使地层的吸水量减少。该现象是注水中的正常现象。
        二、预防及恢复地层吸水能力的方法
        1.防止地层吸水能力下降的方法
        1.1对于注水井操作不当引起堵塞
        (1)注水井注水操作要平稳，洗井要严格按操作规程，以防止由于操作不当引起的砂堵。
        (2)酸化时，酸液的浓度要合适。
        1.2对于水质不合格引起的地层堵塞的预防
        (1)及时取水样化验分析，发现水质不合格时，应立即采取措施，保证不把不合格的水注入地层。
        (2)按规定冲洗地面管线、储水设备和洗井，保证管线、储水设备和井内清洁。
        (3)注意防腐，防止管壁上的腐蚀物污染水质和堵塞地层。可在联合站注入水中加入六偏磷酸钠，使水中的铁盐在未氧化前生成可溶性物质，防止氢氧化铁的生成，而且可以使已经聚结在地层渗滤面上的沉淀物重新溶解。
        1.3对于粘土含量高的地层，尽量使用地层水回注，或者注水前向地层挤入粘土防膨剂。
        2.恢复地层吸水能力的措施
        地层吸水能力的降低，绝大多数是由于地层被堵塞引起的，所以，要恢复地层吸水能力就必须解除堵塞。造成堵塞的原因不同，解堵方法也不同。
        2.1对于无机堵塞物一般采用酸或土酸处理地层解除堵塞。其中可被盐酸溶解的堵塞物有CaCO3，盐Fe（OH）3和FeS。泥质堵塞物虽然不溶解于盐酸，但土酸对它有较大的溶解能力。因此清除无机物堵塞物时，通常采用土酸处理的方法。
        2.2有机堵塞物主要为藻类和细菌类。细菌随注入水进入地层，在井底周围生长繁殖，堵塞地层。要清除它们的堵塞，就要在井底附近采取杀菌的措施。对有机物堵塞一般采用杀菌剂解堵，常用甲醛、次氯酸钠作为杀菌剂。但对于细菌的代谢产物，光使用杀菌剂是不能清除的，可用杀菌与酸处理联合进行，这样既可以杀菌，又可以清除代谢产物及沉淀对地层的堵塞。
        2.3粘土遇水膨胀造成的油层堵塞
        注入地层中的盐水，PH值为3-5的酸性水，表面活性剂溶液都可减少粘土膨胀。解除堵塞一般也采用酸处理的方法。
        结论
        在注水中，要防止吸水能力下降，必须保证水质符合要求，尽量避免水质不合格引起的堵塞。但是，影响吸水能力的因素很多，这些因素可能同时出现，在不同的条件下，它们各自对注水井吸水能力的影响程度不同，因此对具体情况具体分析，分析影响吸水能力的因素，找出主要矛盾，加以解决，保证注水开发效果,达到油田后期稳产的目的。
        参考文献
        ［1］全国石油系统青工技术比赛试题汇编（采油）山东科学技术出版社
        ［2］邹艳霞，采油工艺技术，石油工业出版社2006