在油田注水开发过程中, 油藏的非均质性和不利的流度比导致水驱波及效率较低。加入聚合物可以显著地提高注入流体的黏度、改善注入流体的流度、提高水驱波及效率, 从而最终提高原油采收率。目前, 聚合物驱已成为国内外最具发展潜力的三次采油方法之一。但驱油过程中聚合物在多孔介质中的吸附滞留, 不仅会使聚合物溶液浓度和黏度降低, 对流度的控制能力降低, 驱油效果变差, 而且吸附滞留量大时甚至会导致后续的聚合物由于注入压力迅速提高而注不进。

1 油田聚合物驱井堵塞原因

造成聚合物驱井堵塞的原因很多, 主要有以下3方面^[1-4]:

（1）黏土膨胀、注入污水水质不合格、注入水中含过多悬浮颗粒、细菌等引起的堵塞;

（2）聚合物分子量大小与地层孔隙半径大小不配伍、聚合物溶解不完全、聚合物的吸附等原因造成的堵塞;

（3）聚合物溶液变性造成堵塞。聚合物溶液在近井油层的温度压力环境中, 在黏土、无机盐、微生物等因素的催化作用下, 产生不同颜色、气味和富有弹性的聚合物凝胶团块, 大小不一。这些团块聚积在井底炮眼和近井地层中, 造成聚合物堵塞。图 1为从注聚井井底冲出的聚合物凝胶。

通过聚合物驱井堵塞物成分分析, 引起聚合物驱井堵塞的主要因素是无机物和聚合物协同作用形成的聚合物堵塞物。聚合物堵塞物的内核主要是细小无机不溶解物质和黏土（包含沙粒）, 而聚合物溶液中的微溶和未溶解的分子基团缠绕在无机核的周围, 这是聚合物堵塞的体系结构特点。而适应聚合物驱的油藏一般都是高孔高渗的, 内核细小无机不溶物本身, 一般不会引起堵塞。因此, 对聚合物解堵, 主要是解除聚合物分子基团的缠绕, 从而消除聚合物堵塞。

2 解聚剂的筛选

通过查阅文献资料, 二氧化氯、过氧化钠、高锰酸钾、过硫酸钾、次氯酸钠等对聚丙烯酰胺类聚合物具有氧化降解作用, 由于二氧化氯毒副作用较大且需现场制备^[5-7], 试验只选用过氧化钠、高锰酸钾、过硫酸钾、次氯酸钠、DJD-A复合解聚剂等进行对比。

室内评价所用的仪器与药品有恒温箱、广口瓶（500mL）、聚合物、盐水（矿化度为19 334mg/L）。

评价的方法为:用聚合物及油田水源井水配制成质量浓度为5 000 mg/L聚合物溶液, 向5个500 mL广口瓶中分别加入100 mL聚合物溶液, 向5个瓶中分别加入预筛选好的100 g质量分数为8%的试剂溶液, 不搅拌, 塞好瓶塞, 放入85 ℃恒温箱中, 8 h后取出观察。实验结果见表 1。

由表 1看出, 在此质量分数及用量情况下, 过硫酸钾、高锰酸钾和次氯酸钠不能使聚合物全部降解, 过硫酸钾反应产生的膜状物会使地层堵塞更严重。过氧化钠与聚合物溶液反应后, 溶液不增黏, 广口瓶底部基本无沉淀, 但过氧化钠与水反应剧烈, 会产生氧气, 导致利用率低。DJD-A复合解聚剂是自行研制由多种物质复配而成的氧化体系, 对聚合物有很强的降解能力, 能将聚合物大分子变成可溶性的小分子而溶于水, 从而解除聚合物对地层的堵塞。因此选用DJD-A复合解聚剂对聚合物进行降解解堵。

3 DJD-A解聚剂解堵性能评价

DJD-A复合解聚剂是一种复合氧化体系, 分A、B两种包装, 制备时先溶解B剂而后溶解A剂, A、B两种物质按照1:1的比例溶解在清水中, A、B两种物质都是易溶解物质, DJD-A复合解聚剂的使用浓度为A、B两种物质的总浓度。

3.1 DJD-A复合解聚剂浓度的确定

实验室根据现场注聚区油藏温度、聚合物母液浓度进行了解聚剂浓度分析确定, 取质量浓度为5 000 mg/L的聚合物溶液100 g, 加入不同质量分数的解聚剂100 g, 将混合物放入85 ℃的烘箱中, 8 h后取出观察溶解情况, 实验结果见表 2。

从结果可以看出, DJD-A复合解聚剂质量分数≥8%时, 才能完全溶解。故DJD-A复合解聚剂的质量分数不低于8%。

3.2 DJD-A复合解聚剂溶液用量

取质量浓度为5 000 mg/L的聚合物溶液100 g, 加入不同质量的质量分数为8%的复合解聚剂溶液, 将混合物放入85 ℃的烘箱中, 8 h后取出观察溶解情况, 实验结果见表 3。

从溶解结果可以看出, DJD-A复合解聚剂质量为100 g时, 才能完全溶解, 即聚合物溶液量与DJD-A复合解聚剂量达到1:1效果好。

3.3 DJD-A复合解聚剂与聚合物反应时间的确定

取质量浓度为5 000 mg/L的聚合物溶液100 g, 加入100 g的质量分数为8%的DJD-A复合解聚剂溶液, 将混合物放入85 ℃的烘箱中, 每隔一定时间取出观察溶解情况, 实验结果见表 4。

结果表明, 聚合物完全溶解的时间在8h以上。

综上所述, DJD-A复合解聚剂使用的最佳参数为:使用总质量分数≥8%, DJD-A复合解聚剂溶液用量为堵塞物的1倍以上, DJD-A复合解聚剂溶液在85 ℃时, 与聚合物堵塞物作用时间≥8 h, 这样才能会产生较好的矿场解堵效果。

3.4 物理模拟实验评价 3.4.1 实验器材及材料

岩心流动物模流程1套（包括注入泵、中间容器、烘箱、压力采集装置、驱出液收集装置、φ25 mm×500 mm岩心管等）; 聚合物; 盐水（矿化度为19 334 mg/L）; 质量分数为8%的DJD-A复合解聚剂（现配现用）; 石英砂（160~180目和80~100目)。图 2为物理模拟实验装置图。

3.4.2 实验步骤

（1）用盐水及聚合物配制出3 000 mg/L的聚合物溶液;

（2）用160~180目的石英砂充填一定渗透率的岩心备用, 测出岩心的渗透率及孔隙体积;

（3）连接好实验流程, 向岩心管中注入3 PV的3 000 mg/L聚合物溶液;

（4）先将注入管线排空开始计量, 注入8%的解聚剂溶液2 PV, 注完后, 关好阀门, 密封好岩心管, 将岩心管放置于85 ℃的烘箱中, 反应时间1 d;

（5）测定解聚剂作用完后的岩心管的渗透率。

3.4.3 实验结果

物理模拟实验评价结果见表 5。由表 5可见, DJD-A复合解聚剂对高渗岩心渗透率的恢复程度高, 高达96.8%。物理模拟实验结果也表明, 对高渗岩心来说, 解堵过程中生成的少量沉淀物, 对渗透率恢复程度影响不是很大, 注入水流速大时, 细小沉淀物会在岩心内运移而随水流出去, 一般不会引起岩心堵塞。

3.5 DJD-A复合解聚剂缓蚀性能评价

为了保证解聚剂在矿场上的正常注入, 在室内对DJD-A复合解聚剂进行缓蚀性能评价。室内评价采用中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5405—1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》中的常压静态挂片失量法进行试验。评价温度为85 ℃, 解聚剂质量分数为8%, 试片为N-80钢试片, 长50 mm, 宽10 mm, 高3 mm, 直径6 mm, 实验评价结果见表 6。

从表 6的结果可以看出, DJD-A复合解聚剂对N-80钢试片腐蚀速度很低, 因而对注入池、注入泵、油管等钢材腐蚀速度也很低, 完全可以满足矿场注入的需要。

4 矿场试验

渤海油田注聚区块一口聚合物驱井, 油藏温度为87 ℃, 地层孔隙度为29%, 油层厚度为9.5m, 使用的是耐温抗盐聚合物进行聚合物驱, 2014年4月底, 因压力高, 注不进液而关井等待解堵。2014年7月, 使用DJD-A复合解聚剂对该井进行化学解堵施工, 使用常温清水作为配制用水, DJD-A复合解聚剂质量分数为8.5%, 注入排量为9 m³/h, 共注入解聚剂溶液量为70 m³。该井解堵后开始生产, 日生产曲线见图 3。

从注聚井2014年7月到2015年5月的日生产曲线可以看出, 该井解堵后正常开注, 除2015年3月由于注入泵故障维修, 该井注入出现异常情况外, 10个月内正常生产, 日注量达80多立方米, 解堵效果非常显著, 保证了聚合物驱的正常开展。

5 结论和认识

通过大量室内实验和矿场试验, 可以得出以下结论和认识:

（1）复合解聚剂DJD-A降解聚合物效率高, 针对渤海油田注聚区块使用的最佳参数为:复合解聚剂DJD-A使用质量分数≥8%, 溶液用量为堵塞物的1倍以上, 解聚剂溶液在80 ℃时, 与堵塞物作用时间≥8 h, 才能产生较好的解堵效果。

（2）物理模拟实验表明, 对高渗透岩心来说, DJD-A复合解聚剂对岩心渗透率恢复率高, 高达96%, 反应中生成的少量沉淀物对渗透率恢复率影响不是很大。

（3）复合解聚剂DJD-A具有优良的缓蚀性能, 不会对配液池、注入泵、油管等钢材产生严重的腐蚀作用, 完全适于矿场注入。

（4）复合解聚剂DJD-A溶解性好, 现注现配, 使用方便、安全可靠。

（5）复合解聚剂DJD-A的使用量与引起地层堵塞的聚合物的性质和用量有很大关系, 只有保证足够的复合解聚剂用量, 才能产生预期的解堵效果。