油田結垢預測及防垢技術研究

張鵬飛

（長慶油田分公司超低滲透油藏第一項目部，甘肅 慶陽 745400）

一﹑地層結垢預測方法

具有代表性的預測模型包括：1952年 Stiff和 Davis，1969年 Skillman，1970年 Vetter和 Phlilips，1982年 Oddo和Tomson，1989年Todd和Yuan等。早期預測方法簡單，使用方便，但忽略了壓力﹑溫度﹑離子強度以及其它因素，使應用的有效性受到影響。1994年Oddo和Tomson在以前的基礎上得到了更完善的預測模型。我國專業人士也編制了許多預測軟件，如袁明東等人的迭代法，吉林油田的PIOS，JHCPS軟件及朱義吾等人的SDCQPC系統，都是比較出色的軟件。

二﹑油田常見防垢方法

1 工藝法

工藝法防垢措施對于一切可能結垢的流體環境都有其特點和功效。但是，從垢物形成的外部條件來看，采用工藝法是有效的也是必要的。

工藝法的具體措施有：

① 正確選用注水水源，確保注入水與地層水在化學性質上配伍，這就要求事先對地層水進行必要的化學測試，掌握有關性質數據；

② 控制油氣井投產流速和生產壓差，以免因此而加快垢物形成和生長；

③ 封堵采油井中的大小層段；采用有套層的裝置及管柱；

④ 提高管內油水液流速度；

⑤ 人為地使井中油水混合液形成紊流狀態；

⑥ 加深泵掛深度；

⑦ 把尾管下至油層底部。

具體實施時，以上工藝法各有利弊，不可多種措施同時使用，應根據油田的實際情況酌情選用。

1.1 油水混合物在井內紊亂

可以使體系更均勻化，避免水相與管子，設備表面的直接接觸，從而減小了結垢的可能性。該方法只有形成油包水型雙相混合物時才有效，采用專用噴嘴，阻流器等即可形成紊流。不足之處是隨著CO2的放出，相應地降低了碳酸鹽穩定性，所以液體可能脫氣。

1.2 有選擇地封堵出水層和夾層

用來限制那些混合時能出現強烈結垢的水流，如果能夠避免不相容的水混合，就可以防止產生不溶性的沉淀物。如果一種水高含成垢陽離子，另一種水高含成垢陰離子，那么只要這兩種水混合，離子最終濃度達到過飽和狀態，就會產生結垢。所以在注水開發過程中，對一般的循環水，可以采用軟化水的方法，以減少或除去成垢離子。

1.3 增大油水流在管內的流速

在流體流速高的時候，鹽的沉淀過程可以延緩，這是由于過飽和溶液在工藝設備中停留時間縮短以及微晶在設備內表面附著強度有所下降的緣故。可以用這種方法保護個別區段，例如油水井，但是不能避免整個工藝循環中后邊和前邊區段的結垢，增加了水力損耗。

1.4 采用內表面有涂層的管子及設備

采用內表面有涂層（如玻璃鋼﹑特種漆等）的油管，這是轉移結垢點的局部措施，在某些重要部件上，如沉沒泵，可以采用這種薄膜涂層，會收到明顯的效果。

1.5 增加沉沒泵的下放深度

桿式泵或者電動沉沒離心泵下放到最大深度時多數情況下都能顯著地減少這些裝置里的結垢。因為這個時候，由于沉沒深度的增加而引起泵區壓力的提高，即使在高溫條件下也可以避免水的蒸發和CO2的釋放。

2 物理法

影響結垢的因素有溫度﹑壓力﹑水中含鹽量﹑pH值﹑成垢離子濃度以及水的流動狀態﹑管線形狀以及其它環境條件等，我們可以控制其中的某些條件，就可以改變鹽垢的析出程度。從設計角度來說，輸油管線的內壁應光滑或施以涂層，減少彎管，增加水的流速等。采用磁場﹑電場﹑聲波以及其它組合處理產出注入水。

2.1 磁防垢技術

水的磁處理方法比較廣泛的應用于各種熱交換裝置和供水系統中，以防止形成致密的無機鹽沉淀物。無論裝置與設備的結構特點如何，磁處理水的本質都在于使液體流經一個或者幾個磁場，因此，實施的工藝流程非常簡單。前蘇聯阿塞拜疆石油科學研究設計院研制了一種磁處理裝置，它建立了多級順序相接的磁力線，這些磁力線極性交錯。裝置的各部件呈圓筒形，它們保證了磁場強度在工作間隙中均勻分布，同時還保證了混合物在所有工作間隙中等速運動條件下的水力磨阻最小。

2.2 電極脈沖技術

帶電離子在直流電場作用下在一定介質中所發生的定向運動就是電泳。單位電場下的電泳速度稱為淌度或電遷移率，在無限稀釋溶液中（稀溶液數據外推）測得的淌度稱為絕對淌度。想象一個帶電離子在電場中的運動情景，它除了受到電場力FE的作用外，還會受到溶劑阻力Ff的作用。一定時間（＜10-11s）后，兩種力的作用就會達到平衡，即FE =Ff，此時離子作勻速運動，電泳進入穩態。

3 生物法

生物法是最近幾年所提出的一項新的技術，是一種比較特殊的方法。在實際生產中對結垢和腐蝕控制觀察表明，由微生物產生的一些生物化學劑具有與防垢和防腐蝕化學劑相似的特性。

微生物生物化學劑（例如有機酸）能夠使陰離子粘合起來，并且因此限制其形成礦物沉積物的能力。同樣，微生物生物表面活性劑（鼠李糖和海藻糖糖質）也有相似的作用。其它微生物化合物可能起生膜劑﹑給表面涂層和防止適于垢生長的晶核形成的作用。

三﹑結論與建議

1安塞油田以CaCO3垢型為主，占90%以上。

2影響結垢形成的因素一般為：成垢離子濃度﹑水的成分﹑壓力和溫度﹑pH值﹑潤濕性和粘附性。而導致這些因素變化的條件有：形成注入水與地層水在地層中混合；原油中的活性水溶性組分擴散到水里；合成的化合物滲入水中；水中的二氧化碳轉化為氣相；熱力學條件的改變；水的蒸發。

3除垢方法與防垢方法一樣，對于地面部分，可物理﹑化學方法結合，在地層則化學方法要經濟的多。而物理法見效快，作用直接，適合與結垢特別嚴重的井及地面管線。

4安塞油田在清防垢過程中，采用擠注法﹑坐封器﹑防垢筒等方法，在一定程度上減緩了結垢趨勢。對于油田應重點加強防垢，畢竟在形成垢以后再除垢會造成很大的經濟損失。

[1] 舒干，鄧皓，王蓉沙，油氣田防垢技術與應用[J].油氣田地面工程（OGSE），1996，15（04）.

[2] 路遙，陳立滇.油田水結垢問題[J].油田化學，1995，12（03）.281—286.