试论如何解决注聚合物井的堵塞现象

摘要：聚合物驱技术的运用可以有效提高原油的采收率和增加经济效益，已成为我国各大油田三次采油的重要方法之一。本文分析了注聚合物井堵塞现象的成因，并就如何解决注聚合物井堵塞现象进行了简要论述。

关键词：注聚合物井；部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)；堵塞；成因；解决方法

聚合物驱所使用的聚合物大多是水溶性的丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物，统称为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，它的分子量范围在800万至1500万之间。生产过程中，当向注入井内大量注入HPAM溶液时，部分注入井的注入压力就会随之升高，在临近破裂压力时，注入量逐渐减少，却未能达到配注要求，此时就会出现注入井堵塞现象，进而直接影响聚合物驱的效果。

一、注聚合物井出现堵塞现象的成因

注聚合物井在长时间高压状态下持续注入部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物溶液时，部分注入井可能出现堵塞现象。分析其成因，可以概括如下几个方面：

1、地质方面原因。注聚合物井如果所在区块的地质条件较差，非均质性较强，油层厚度相对薄弱，孔隙度和渗透率较低，或者注聚合物井和采油井之间的连通性较差等等地质方面存在问题，都可能导致注聚合物井出现堵塞现象。

2、油气层伤害。这是造成注聚合物井堵塞的重要原因之一。注聚合物井在注入部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)之前，就存在多种对地层构成伤害的因素。例如各施工作业环节，钻井、固井、完井、试井、修井和酸化压裂等工序，受外来固体颗粒的侵入、运移、粘土膨胀，油垢，有机垢、无机垢，微生物繁衍等因素都会对近井地层构成伤害，渗透率下降，进而造成井堵塞现象。此现象也称之为油气层伤害。注聚合物井堵塞后进行反吐时，我们可以发现反排液中含有泥浆滤饼、压裂砂、管线的锈蚀落物，还可能有不明来源物等，据此即可证明对近井地层构成了伤害。

3、聚合物自身的物理和化学特性及其与地层相互作用。HPAM中包含活性羧基和酰胺基的大分子化合物，极易吸附、滞留、捕集于岩石的表面，从而使油层孔隙度和渗透率降低；同时，HPAM还会与地层水中的钙镁离子发生化学反应，产生的絮状沉淀会从溶液中析离出来造成井堵塞现象。此外，HPAM与原油会发生不同程度的乳化，使注入流体的阻力增大。

4、聚合物工业溶解过程。HPAM的原料呈现白色固体粉末状的特点。其需要经过分散、搅拌、溶解、熟化、过滤等多道工序才可配制成为高浓度的母液，再经过稀释，达到要求的浓度后方可注入井底。在此规定的程序和时间内，聚合物可能发生溶解不完全现象，少量聚合物可能形成凝胶团，混入到高浓度母液中，虽经稀释仍未完全溶解，凝胶团被注入井底后就可能造成井底堵塞现象。

5、微生物造成的井堵塞。这里指的微生物包括很多，例如硫酸还原菌、腐生菌、铁细菌等等，这些微生物会随着注入流体进入地层，在适合的温度、压力等环境条件下不断繁衍，此时，微生物的菌落、代谢产物等会与聚合物一起堵塞地层，从而导致井堵塞现象。某些注聚合物井反排液之所以呈现灰黑色并带有臭味，就是微生物作用的结果。

6、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在地层中交联聚合。HPAM在适合的地层温度、压力环境条件下，经由粘土矿物、微生物的催化作用，线型HPAM大分子链节上的活性官能团羧基、酰胺基本身可能与其它活性官能团发生物理或化学反应，进而转化成不溶的体型交联聚合物，从溶液中分离出来。例如某油田注聚合物井从井下反排出的HPAM溶液呈现灰黑色，带刺激性臭味，较粘稠，并包含大量黄豆粒大小的凝胶团块。手指捻磨肉眼观察发现里面含有粘土矿物和沙粒。显微镜下观察发现其为交联聚合物包裹着粘土矿物、砂粒和无机物等凝胶团块。判断可知，这就是HPAM在地层中产生的交联聚合物吸附在粘土矿物、砂粒和无机物的表面上所形成的聚合物凝胶团块。这些聚合物凝胶团块会滞留在井底、炮眼或近井地层，造成聚合物溶液注入压力升高，注入量减少，最终造成井堵塞现象。

7、其它因素造成的井堵塞。包括自然环境、实际操作等因素。

二、如何解决注聚合物井的堵塞现象

注聚合物井堵塞现象的成因有多种，针对这些成因，各大油田纷纷采取了有效的解堵方法，概括起来大致有如下四种方法：

1、采取重新射孔的方法。即对注聚合物井的堵塞层段进行重新射孔。美国WarrenMckee 油田的几口注聚合物井在注入压力升高，注入量减少到无法注入时，采取了该方法。他们选择在每英尺范围追加两孔，再用15%浓度的盐酸进一步做了处理，结果注入量比之前提高了18%，证明在堵塞层段重新射孔具有一定效果。但重新射孔会对注入井本身结构造成影响，不可久用，且成本相对较高。

2、采取压裂的方法。即把近井地层压裂，然后用压裂砂支撑，可以提高近井地层的孔隙渗透能力。采用该方法起始阶段效果明显，注入压力大幅下降，注入量大幅提升。然而，井底、炮眼和近井地层的聚合物凝胶团块不是固定不动的，它是具有弹性的颗粒状流动体，极易伴随聚合物溶液进入压开的裂缝，造成再次堵塞现象。采取压裂的方法有效持续的时间短，破坏井身结构，同时沉积在井底的压裂砂会使注入阻力增加，成本较高。

3、采取重新注水的方法。即当注聚合物井注入压力临近破裂压力无法再注入时，进行重新注水。用水来冲刷井底、炮眼和近井地层的堵塞物，注水压力降低后再重新注入HPAM，此种方法相对比较适用，时常应用。

4、采取化学解堵的方法。化学解堵是实践当中最常用的解堵方法。主要采用多组分的复合化学解堵剂进行解堵，以强氧化剂为主，还包括促进剂、缓蚀剂、复合酸和油层保护剂等。其作用原理是利用氧化剂迅速降解交联聚合物凝交团块，消灭分解微生物及代谢产物，溶解硫化铁和粘土矿物等，将大颗粒凝胶团块降解为小碎片和溶液，随注入的流体一道进入地层深处，从而疏通炮眼和近井地带的地层孔道，达到解堵目的。

化学解堵过程中，首先要注意解堵剂的配制一定要因井而异，具有针对性，这也是保证解堵成功的关键；其次是科学、安全、持续的进行施工；再次是解堵剂的用量要适当，以不小于油气层被伤害的半径为基准。实践证明，采取化学解堵的方法优势明显，针对性强，易于施工，成本较低，对井结构无影响，成功率高，作用时间长，因此应用最为广泛。

三、结论

综上所述，注聚合物井产生堵塞的成因有多种，在采取相应解堵措施之前，我们应该详细地分析注聚合物井的动态和静态相关资料，并结合实际现象，有针对性地制定解堵方案，采取解堵措施。实践表明，运用化学解堵方法最为合适，这就需要依据不同浓度、温度环境选择效果较好的解堵剂和现场可行的施工方法，以达到注聚合物井降粘、解除吸附堵塞的要求，提高解堵成功率。