引言

目前，克拉玛依部分老区已进入了生产的中后期，随着开采时间的延长，报废井逐年增多。为了及时补充地层能量，确保油藏高效开发，在油藏研究的基础上，不断实施油井转注，随着注水井注入时间的延长，注入水水质影响以及进入地层中的流体与储层不配伍等会造成注水井的堵塞^[1]，导致其吸水能力逐渐变差，注入压力越来越高，地层能量得不到及时补充，给油田的生产带来很多不利影响。为了确保克拉玛依W1、C2、HS等区块注水井的正常注入，在分析大量注水井动态资料和堵塞物的基础上，研究了注水井的堵塞机理，并研制出相应的解堵剂，及时有效地解决了克拉玛依油田注水井堵塞的问题，对提高W1、C2、HS等区块整体开发效果具有十分重要的意义。

1 注水井堵塞原因 1.1 注入水水质不合格

W1区克拉玛依组油藏地层渗透率仅57.4 mD，加之20多年污水回注，注入水水质不达标，悬浮物含量超标，容易堵塞储层孔道^[2]；乳化油黏合悬浮固体颗粒损害储层；注入水含硫酸盐还原菌、铁细菌等，这些细菌在注水系统和地层中进行繁殖，除了菌体本身会造成地层堵塞外，其代谢作用生成的硫化亚铁及氢氧化铁沉淀也会堵塞地层，使吸水能力降低^[3]。随着储层污染程度的加深，地层实际有效渗透率进一步下降，造成该区注水井井口压力不断上升，平均压力达到14 MPa。

1.2 注入水与储层岩石矿物不配伍

C2区齐古组储层以砂砾岩为主^[4]，胶结类型以压嵌式和孔隙式为主，胶结疏松^[5]。蒙脱石、高岭石、绿泥石分别占黏土矿物总含量的80%~90%、12%~48%、10%~20%，储层具有较强的水敏性特征，注水易引起黏土颗粒膨胀、运移，造成孔喉堵塞，储层的吸水能力降低^[6]。这主要是由于伊利石在储层中以丝状分布于孔隙喉道中，丝状体易被流体打碎，产生颗粒迁移；高岭石松散充填于储集层中，易产生微粒迁移；绿泥石为富铁的灰绿石，是典型的酸敏矿物，与酸作用会产生二次沉淀，溶蚀后的残片也会产生微粒运移^[7]。根据油藏工程的研究成果，全区注采比应达到1.1至1.2，而该区注水井的实际吸水能力仅能达到0.6左右。

1.3 油层中的残留物质造成的堵塞

部分注水井采用大剂量的高分子聚合物调剖后，在近井地带滞留的高聚合物凝胶体及坂土泥浆等造成地层堵塞，使近井带附近地层的吸水能力下降、水相的渗透率严重降低^[8]，井口压力由原来的3~4 MPa上升到13 MPa左右。

2 解堵配方的研制 2.1 解堵液种类的筛选

通过岩粉溶蚀实验来优选解堵液，分别采用浓度为10%的HBF4、JD-1解堵液、DSH-1低伤害酸、DSH-2低伤害酸、土酸进行实验，实验结果见表 1。

实验表明：8%HCl+2%HF(土酸)溶蚀率最高，故确定土酸作为解堵液主体系。

2.2 聚合物降黏研究

聚合物加入交联剂后，转化为聚合物凝胶，对地层的堵塞强度加大，在5℃时，将聚合物凝胶放入氧化降解剂水溶液中浸泡，情况如下：6 g胍胶凝胶加入100 mL EYL溶液中，6 h开始凝胶破胶，12 h后，凝胶全部破胶呈液态；4 g聚丙凝胶加入100 mL EYL溶液中，6 h开始凝胶破胶，12 h后，凝胶全部破胶呈液态。

通过上述实验可知，EYL氧化降解剂可大幅降低聚合物溶液的黏度，改善其流动性；EYL氧化降解剂在地层温度条件下，可氧化分解聚合物凝胶，使之变成低黏、易排的液体，从而解除对地层的堵塞^[9]。

2.3 清除FeS垢实验

由于回注污水中含有一定量的硫化物或SRB菌，进入地层后易形成FeS沉淀，采用普通的酸液，不能完全将其溶解，当酸液的pH值上升到2以上时，溶解的FeS又再次沉淀下来，而在酸液配方中加入氧化降解剂后，可避免此类现象的发生^[10]。表 2为常温下氧化降解剂与酸协同溶垢实验结果。

实验结果表明：EYL氧化降解剂与酸协同作用能有效清除FeS垢。

2.4 工作液浓度的确定

土酸处理适用于泥质含量较大的油层，土酸中的盐酸可以起到两个方面的作用：

(1)由于氢氟酸与碳酸盐反应生成CaF₂、MgF₂沉淀堵塞地层，而盐酸会优先把大部分的碳酸盐溶蚀掉，从而防止CaF₂、MgF₂等沉淀生成并充分发挥土酸对泥质成分的溶蚀作用；同时，CaF₂、MgF₂在酸性介质中是处于溶解状态的，解堵液中存在较高浓度的盐酸可以使解堵液保持较低的pH值，使CaF₂、MgF₂处于溶解状态^[11]，主要反应方程如下

$ {\rm{2HF + CaC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{ = Ca}}{{\rm{F}}_{\rm{2}}} \downarrow + {\rm{C}}{{\rm{O}}_2} \uparrow + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}} $

(1)

$ \begin{array}{l} 4{\rm{HF}} + {\rm{MgCa}}{\left( {{\rm{C}}{{\rm{O}}_3}} \right)_2} = {\rm{Ca}}{{\rm{F}}_2} \downarrow + {\rm{Mg}}{{\rm{F}}_2} \downarrow + \\ \;\;\;\;\;\;\;2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}} + {\rm{2C}}{{\rm{O}}_2} \uparrow \end{array} $

(2)

(2)盐酸顶替地层水，避免氢氟酸与地层水中的Na⁺、K⁺接触，防止生成氟硅酸钾、钠盐沉淀，主要反应方程式如下

$ \begin{array}{l} 22{\rm{HF}} + {\rm{NaAlS}}{{\rm{i}}_3}{{\rm{O}}_8} = 3{{\rm{H}}_2}{\rm{Si}}{{\rm{F}}_6} + \\ \;\;\;\;\;\;\;{\rm{Al}}{{\rm{F}}_{\rm{3}}}{\rm{ + NaF + 8}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \end{array} $

(3)

$ \begin{array}{l} {\rm{22HF + KAlS}}{{\rm{i}}_{\rm{3}}}{{\rm{O}}_{\rm{8}}}{\rm{ = 3}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{Si}}{{\rm{F}}_{\rm{6}}} + \\ \;\;\;\;\;\;\;{\rm{Al}}{{\rm{F}}_{\rm{3}}}{\rm{ + KF + 8}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \end{array} $

(4)

$ \begin{array}{l} {\rm{24HF + AlS}}{{\rm{i}}_{\rm{4}}}{{\rm{O}}_{{\rm{10}}}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_{\rm{8}}}{\rm{ + 4HCl = 4Si}}{{\rm{F}}_4} \downarrow + \\ \;\;\;\;\;\;\;{\rm{18}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O + 4Al}}{{\rm{F}}_{\rm{2}}}{\rm{Cl}} \end{array} $

(5)

$ {\rm{Si}}{{\rm{F}}_{\rm{4}}}{\rm{ + 2NaF = N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}{\rm{Si}}{{\rm{F}}_{\rm{6}}} \downarrow $

(6)

$ {\rm{Si}}{{\rm{F}}_{\rm{4}}}{\rm{ + 2KF = }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}{\rm{Si}}{{\rm{F}}_{\rm{6}}} \downarrow $

(7)

在此基础上，依靠土酸中的氢氟酸成分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒，能解除黏土堵塞和井壁的泥饼，从而恢复或提高近井地带渗透率^[12]。

对溶蚀率较高的土酸和氟硼酸进行不同浓度的溶蚀实验，实验结果见表 3。

实验结果表明，浓度为12%HCl+3%HF的土酸+EYL氧化降解剂溶蚀率最高，将其确定为工作液配方。同时表明，HBF4浓度越高，溶蚀率越大；在以黏土胶结为主的砂岩地层或地层含碳酸盐成份较小时，土酸溶液中的氢氟酸的浓度应相应提高。因此，对地层沉积环境的认识有助于确定酸液的配方及浓度^[13]。

2.5 水敏性储层增注工艺

对C2区CH2007、CH2014井19块岩芯进行水敏性分析，结果表明：当矿化度由10 075.27 mg/L降到0时，岩芯渗透率与地层水渗透率的比值为0.035 6~0.564 2，平均渗透率损失率为70.23%，属于“中等-强”的水敏性^[14]；用克氏渗透率与盐度为零的渗透率比值来算，平均渗透率损失率为95.69%，属于“强-极强”的水敏性^[15]。

水敏性储层砂岩酸化中，需要解决的主要问题是防止黏土膨胀。采用不同浓度的防膨剂FP-1进行岩芯浸泡实验，实验结果见表 4。

实验结果表明：未添加防膨剂时，C2井区岩芯浸泡后破碎率较大，经防膨剂FP-1溶液浸泡后破碎率较小。其中在1.0%防膨剂FP-1溶液中浸泡后，岩芯破碎率近乎为0，在1.5%防膨剂FP-1溶液中浸泡后，重量会增加，破碎率为负值，说明较高浓度的防膨剂溶液可能引起一定程度的地层堵塞。

因此，在酸液中应加入防膨剂FP-1，浓度为0.5%~1.0%。

3 酸化解堵现场实施情况及效果

根据以上研究成果，现场实施了50口注水井的酸化增注作业，有效率达到93.8%，注水井表皮系数下降，井口压力平均下降2.0~3.0 MPa，注水量提高770 m³/d，受效油井产油平均提高47.3 t/d，目前注水井累积增注水量9.6×10⁴ m³，油井累积增产111 94 t。井区注水泵站泵压平均下降1.6 MPa，注水系统效率提高10.6%，达到了节能降耗的目的，3个区块地层压力保持程度均稳中有升，压力分布状况得到明显改善。以典型井CH2007为例，如图 1所示。

4 结语

(1) W1区克拉玛依组油藏由于地层本身渗透率低且注入水水质不达标而导致地层堵塞；C2区齐古组油藏属于较强水敏性储层，注水易引起黏土颗粒膨胀、运移，造成地层堵塞；HS区克拉玛依组油藏由于部分注水井采用大剂量的高分子聚合物调剖后在近井地带形成聚合物凝胶造成堵塞。

(2) 8%HCl+2%HF(土酸)溶蚀率最高；EYL氧化降解剂可大幅降低聚合物溶液的黏度、可氧化分解聚合物凝胶、能有效清除FeS垢；确定12%HCl+3%HF的土酸+EYL氧化降解剂为工作液配方；针对C2水敏性储层酸化，采用FP-1防膨剂+酸液的增注工艺。