實驗儀器有紫外-可見分光光度計（SP- 8001PC)、等離子體發(fā)射光譜儀（BBT5-700-ES)、激 光粒度分析儀（Coulter LS230)、光學顯微鏡（BH- 2)、色譜-質譜儀（GC-17A/QP-500)、XRD分析儀 (D/MAX-/A型）、毛細管黏度計、真空干燥箱（ZK-采油工藝中，水驅和聚合物驅是兩種常用的開發(fā) 手段[1_3]。目前，聚合物驅已成為勝利油田穩(wěn)產的重要 支柱技術[叫，但科研人員很少研究注聚區(qū)油井的堵塞機理及其對防砂層的影響和解堵方法等。普通的水力壓 裂和化學解堵措施存在注入量低、有效期短的問 題…1]。筆者通過室內實驗和評價，優(yōu)選效果較好的解 堵劑，以延長解堵有效期、減緩注聚井的層間矛盾。

　　

　　1實驗i.i實驗方法對注聚區(qū)油井采出水進行紫外-可見光譜分析82A)和電子分析天平（AL204)。

　　

　　實驗試劑為PAM母液（質量分數為5.50 x 1(T3)、PAM凝膠（相對分子質量為1500萬）、甲苯 (AR)、石油醚（AR)、氧化鋁（層析用）、H202( AR) 和蒸餾水。

　　

　　2實驗結果分析2.1注聚區(qū)采出水(1)注聚區(qū)采出水的紫外-可見光譜分析。將 GD6-29-2475井口含油水樣過濾得到的采出水，進 行紫外吸收表征，考察了 77-7^躍遷的吸收狀況，結果見圖1。由圖1可以看出，采出水溶液在 204 rnii處有強的吸收峰，為PAM躍遷的吸收 帶，證明采出水中含有一定的PAM。將采出水溶液 用蒸餾水稀釋1倍，吸收譜帶稍有位移至198 nm， 其強度約減小為原來的1/2。采出水的紫外-可見 吸收光譜中，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的其他有機基團的， 7^和71-77’躍遷的吸收峰。因此，不存在有機物酚、 醛與PAM發(fā)生交聯(lián)產生凝膠而堵塞地層的可能性。

　　

　　150200250300350400450500波長A/M圖1GD6-29_2475井采出水紫外光譜圖Fig. 1 Results of produced water ultraviolet spectral analysis in GD6-29-2475 well(2)注聚區(qū)采出水的等離子體發(fā)射光譜（ICP) .分析。對GD6-29-2475采出水進行ICP分析，水樣 中所含的離子為 Ca2+，K+ + Na+,Mg2+，Ba2+， Sr2+，F(xiàn)e3+ , Cr3 + , Al3+，P043-，HC03'，S042.，對應 的離子質量濃度分別為159.53,3 006. 64,25.49,6.86, 4. 02, 2. 51,0. 14, 0. 76, 2. 50, 392. 56, 7. 83 mg/L。

　　

　　由此可看出：水樣中Fe3+質量濃度大于1.0 mg/L,接近引起聚合物絮凝的質量濃度范圍，有可 能引起聚合物絮凝，形成聚合物膠團在防砂層滯留 而堵塞防砂層;Ca2+質量濃度小于200 mg/L, Mg2 + 質量濃度小于1〇〇 mg/L，采出水中的Ca2+和Mg2 + 不會引起聚合物的絮凝;采出水中的HCO3_質量濃 度較高;硫主要以S042-的形式存在，在一定條件下 可能與地層中的Ca2+ ,Mg2+ ,Ba2+ ,Sr2+形成無機鹽 沉淀，作為聚合物及有機物的膠核，導致聚合物絮凝 或有機物沉積，從而造成防砂層堵塞。

　　

　　2.2注聚井砂樣的激光粒度分析圖2，3分別為注聚井填充砂和返排沉降砂（返 排油水混合物進行分離并對水中懸浮分散的砂粒進 行沉降）的激光粒度分布。從圖2可以看出，填充 砂的粒度在400 ~1100 pm,平均粒徑約700 jun,呈 正態(tài)分布。從圖2和圖3的對比分析中可以發(fā)現(xiàn)， 返排沉降砂中細砂所占比例上升，小于400 |xm的 顆粒約占反排砂總體積的10 %。由于填充砂不可 能在防砂管被粉碎，因此初步分析推斷地層中的細 砂在PAM的表面作用以及PAM和原油的共同攜帶 作用下,隨原油、水以及PAM —起運移到防砂層，并 在防砂層中填充砂之間的縫隙里沉積，從而引起防 砂層的堵塞。

　　

　　160.6 2.0 6.0 60 200 600 2000 顆粒直徑<//(»圖3注聚井返排沉降砂的激光粒度圖 Fig 3 Results of flowback subside sand laser particle analysis in polymer injection well2.3注聚井砂樣的XRD分析圖4,5分別為注聚井填充砂和返排砂的XRD譜圖。注聚井填充砂和返排砂的物料組成見表1。

　　

　　M1 ll it i i L i . ^ ft ^102030405060衍射角2WC)

　　

　　圖4注聚井填充砂的XRD譜圖 Fig. 4 Results of backing sand XRD analysis in polymer injection well…i…1^102030405060衍射角2 WO)

　　

　　圖5注聚井返排砂的XRD譜圖 Fig. 5 Results of flowback sand XRD analysis in polymer injection well對比填充砂和返排砂的組成可以看出，返排砂多出了方解石、鐵白云石和黏土成分，且多出組分中 黏土含量最大，方解石次之，鐵白云石最小。說明注 聚合物驅的過程中，地層中存在地層微粒由地層向 井筒運移的現(xiàn)象。微粒的運移量與地層礦物質對 PAM的吸附特性有關，微粒可以作為聚合物絮凝的 膠核被包裹和纏繞，隨地層流體被拖曳到近井地帶 和防砂層，從而形成堵塞。

　　

　　表1注聚井填充砂與返排砂的物料組成 Table 1 Composition of backing sand and flowbacksand in polymer injection well%成分石英鉀長石斜長石方解石鐵白云石黏土填充砂8299— ——返排砂5216223 162.4注聚井砂樣的顯微分析對注聚井填充砂、返排沖出砂（沖出成堆砂）、返 排沉降砂(在油水混合物中自然沉降)在80尤真空干 燥后，分別進行了放大1〇〇倍和放大40)倍的顯微觀 察，結果見圖6。由圖6(a)可以看出:注聚井填充砂 原始砂粒表面光滑，無覆聚物;注聚井沖出砂砂粒表 面有少量蒗聚物黏附，這些覆聚物或呈膠凍狀或成黑 色塊狀黏附在砂粒的表面;注聚丼返排沉降砂表面吸 附了大量的膠凍狀或塊狀大分子聚合物。

　　

　　w注康并填充砂農面注聚并返擇砂表面注聚并矩褥沉》砂表面(a>100倍注聚并填充砂農面注聚井返祚砂農cb注聚并返拷沉降砂衣由(b)400(8圖6注聚并填充砂、返排砂、返排沉降砂表面的顯微照片 Fig. 6 Microscope photos of surface of backing sand, flowback sand and flowbacksubside sand由圖6(b)可以看出，返排砂和返排沉降砂的表由于膠狀物質的吸附使得顆粒之間的孔隙變小，易面都吸附了膠狀物質，并且在沖砂過程中不易脫落。造成地層或防砂層堵塞。

　　

　　2. S注聚井砂樣表面覆聚物組成分析砂粒表面的覆聚物經氧化鋁色譜柱進行族組分 分離，分析結果表明，飽和分的質量分數為 30. 21%，芳香分占17. 32%，膠質占9. 87%，瀝青質 占0.49%，柱殘余的質量分數為42. 11%。砂粒表 面吸附有PAM,而分離的組分中卻未檢出PAM。因 此，推測PAM可能由于其極性與溶劑的極性不相吻 合而殘留在色譜柱中。為此,進行了 PAM在氧化鋁 色譜柱中分離的空白實驗，將〇. 1 g純的PAM在相 同條件下進行氧化鋁色譜柱分離，采用分離飽和分、 芳香分、膠質、瀝青質的相同溶劑、相同條件，發(fā)現(xiàn) PAM由于具有較強的極性幾乎完全滯留在氧化鋁 色譜柱中。因此，可以確定柱殘余組分為PAM。

　　

　　從實驗的分析結果可見，砂粒表面覆聚物（吸 附物）中含有大部分PAM聚合物以及飽和烴和芳 香烴，尤其是PAM所占的比例很大，占吸附物總量 的42. 1%。由此可以推斷，注人聚合物溶液中的 PAM在與砂粒的相互作用方面起著非常重要的作 用，是引起防砂層堵塞的主要原因。

　　

　　2.6防砂層解堵劑效果評價目前廣泛采用的解堵劑中，過氧化氫對聚合物的 降解效果最好，但由于其穩(wěn)定性較差，在實際應用中 易與地層環(huán)境中的弱還原劑(如亞鐵離子、硫化氫等） 發(fā)生反應而失活，從而達不到有效的氧化、降解聚合 物及其衍生物的目的。如果遇到酸，還會發(fā)生強烈的 分解反應迅速放出氧氣，造成火災或爆炸，質量分數 超過10%的H202運輸難度較大。為此，筆者優(yōu)選和 研制出AY-l，AY-2兩種類5働解堵劑，在實驗室模 擬地層溫度(58 T)條件下，對聚合物進行降解，將其 降解效果與過氧化氫的降解效果進行了對比。

　　

　　2.6.1 解堵劑濃度對聚合物溶液降解效果的影響不同質量分數的解堵劑對PAM溶液降黏率的 影響見表2。由表2看出：當解堵劑的質量分數為 5%時，AY-1與AY-2型解堵劑對PAM溶液的降黏 率幾乎相同，均在90%以上；當解堵劑濃度為10% 時,AY-1比AY-2型解堵劑對PAM溶液的降解率要 大一些，AY-1型解堵劑的降解率與過氧化氫的相 近，且都與5%時的降黏率沒有明顯差別，但此濃度 下的AY-2型解堵劑降黏率較5%時明顯下降。

　　

　　從反應機制上分析，這是由于AY-1型解堵劑 與引發(fā)劑的反應較平緩，活性組分緩慢釋放而使 PAM降解，而AY-2型解堵劑濃度較大時與引發(fā)劑 的反應較劇烈，開始階段單位時間內產生的活性組 分量過大，來不及降解PAM而損失，從而導致降解率下降。

　　

　　表2解堵劑含量對PAM溶液降黏率的影響 Table 2 Effects of plug removing agent on viscosity reduction ratio of PAM降黏率r?/%解堵劑 30 min 60 min 90 min 14 h5% H20290.9594. 2394.7895.365% AY-190.4090. 7491. 1191.725% AY-290. 3790.5890.6390. 8510% H2O290.2591.4293. 0193.6510% AY-190.0491.0391.6192.2410% AY-284.7786. 1788. 3689. 54注:PAM質量濃度為5500 mg/L。

　　

　　2.6.2解堵劑濃度對聚合物凝肢降解效果的影響 由于在防砂層中造成堵塞的聚合物濃度較大， 甚至是以膠連體的形式存在,為了更好地模擬地層 中聚合物造成的堵塞，采用優(yōu)選出的解堵劑來降解 具有相同相對分子質量的聚合物凝膠。將約1.5 g 的聚合物凝膠(相對分子質量為1500萬）分別用不 同質量分數的各種解堵劑20 mL來溶解，置于58 T 的恒溫加熱磁力攪拌器中，觀察各自的溶解時間，結 果見表3。

　　

　　表3不同質置分數的解堵劑溶解聚合物 凝膠的溶解時間Table 3 Dissolving time of polymer gel with differentwater block remover mass fraction溶解時間</h5%\0%15%過氧化氫2.52.02.0AY-14.03.53.0AY-23.02.02.0由表3可見：自行研制的2種解堵劑均能在4 h 內將聚合物凝膠完全降解;AY-2型解堵劑對凝膠的 降解效果稍優(yōu)于AY-1型解堵劑，且其降解效果與 過氧化氫基本接近。應當說明，由于條件限制，實驗 選用的凝膠相對分子質量為1 5〇〇萬，固體含量為 25%，而在地層中實際造成堵塞的凝膠中PAM相對 分子質量約為1500萬左右，而其固含t約為0. 5%， 所以本實驗所采用的凝膠中PAM含量遠大于地層中 PAM的含量。由此可以推斷,在大致相同的實驗條 件下，AY型解堵劑用于現(xiàn)場防砂層造成堵塞的聚合 物的降解時間會更短，降解效果更加理想。

　　

　　3結論(1)通過對返排沖出砂和返排沉降砂表面形態(tài) 和表面吸附物質組成的分析，確定了造成堵塞的主 要物質是聚合物,此外還有少量的原油組分。

　　

　　(2)地層中的礦物方解石、鐵白云石和黏土顆 粒，在含聚合物溶液的地層流體作用下運移到了防 砂層，并在防砂層沉積造成堵塞。

　　

　　(3)5% 的 AY-1 和 AY-2 解堵劑對 5.500 g/L 的聚丙烯酰胺溶液的降黏率均可超過90%，對相對 分子質量為1500萬的聚丙烯酰胺凝膠降解效果良 好，明顯優(yōu)于過氧化氫對聚合物的降解效果。

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