懸掛式固化緩蝕阻垢劑的研制與應用

邵立民

(中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司工程技術處，吉林長春130062)

目前油井管柱及設施結垢腐蝕問題已經成為制約油田進一步降本增效、提高開發管理水平的重要因素之一。結垢腐蝕不僅加快套管、管柱破損，而且部分脫落的垢物將沉積到泵體，造成卡泵無法生產。垢類的生成會造成油井檢泵周期縮短，檢泵作業費用增加，產量下降，必須經常進行酸洗除垢才能維持生產。這樣不但增加生產成本，而且頻繁酸洗除垢也加快了管線和設備的腐蝕，縮短了系統的使用壽命，嚴重者甚至造成油井、管線和井下工具報廢。為此，研制了防腐防垢性能強，有效期長達半年以上，現場實施工藝簡單的固體緩蝕阻垢劑，有效地降低了電泵井的腐蝕結垢速率，延長了電泵井的檢泵周期，礦場應用取得了顯著的防垢效果。

1 懸掛式緩蝕阻垢技術研究

目前，針對油井的防腐防垢問題，國內外已經開展了大量的研究工作，研究了多種方式進行防腐防垢。其中，化學方法防腐防垢是目前應用最廣，也最為有效的措施之一。在這方面，目前的方式主要有兩種:直接添加液體防垢劑和固體緩蝕防垢劑。其中固體緩蝕阻垢劑由于其投加方便，效果明顯而得到了重視和應用。

目前應用較多的固體緩蝕阻垢劑的共同特點是固化強度過高，普遍采用有機原料在高溫條件下形成的固結體的固化工藝。現場的應用效果較差，難以達到阻垢要求。

通過對這類阻垢劑特點及生產工藝的研究分析，發現產生該問題主要有以下4方面原因。

1.1 阻垢劑適用性差

在防垢的過程中，防垢劑的使用與現場的使用環境有著密切的聯系。除了垢的類型是屬于碳酸鹽垢還是硫酸鹽垢起決定因素外，現場的使用溫度、地層水的過飽和度、地層水的組成等都有著密切的關系。比如在120℃以下，許多的化合物都能起到良好的作用，但溫度過高時，往往不能起到作用，有的甚至起到反作用。

1.2 固化工藝不合理

固化工藝的不合理往往對阻垢劑產生極為嚴重的影響。由于目前的固體阻垢劑的固化劑多采用有機物，反應溫度在200℃以上。因此，在生產的過程中，液體防垢劑往往已經遭到了破壞，使得固體阻垢劑中的防垢有效成分大大降低，嚴重影響阻垢劑性能。

1.3 現場施工工藝不合理

目前的固體阻垢劑固化成分主要是橡膠塑料類的有機物質，溶解性能較差。這使得現場使用后的溶液中防垢成分過低，加上其他破壞因素，難以起到良好的使用效果。

1.4 固體阻垢劑溶解分散性能不佳

實驗表明:一些固體阻垢劑在水中逐漸解體后，分散塊大小不一，有些塊狀過大，飄浮于液體中，容易造成卡泵現象。

針對原先固化工藝存在的問題，在固化配方的研制上，確定了以下的改進原則:

(1)與所研制的緩蝕劑、阻垢劑配伍性好，不發生化學反應;

(2)固化后的緩蝕阻垢劑易于加工生產;反應溫度不能超過60℃;

(3)固化后的緩蝕阻垢劑在油井中釋放緩慢、緩蝕阻垢率高;

(4)固體緩蝕阻垢劑的溶解釋放速度易于控制可調。

依據以上的原則，研制了新的固體阻垢劑的固化配方，該配方在常溫下即可將固化劑、緩蝕劑、以及阻垢劑依據一定的比例相混合，定型，制得新的固體緩蝕阻垢劑。

2 懸掛式緩蝕阻垢劑性能評價

2.1 固化對緩蝕劑和阻垢劑的傷害性研究

依據緩蝕劑和阻垢劑的含量取固化劑若干，再取油井污水若干，保證有效成分質量濃度為30 mg/L，然后在與配伍性試驗相同的條件下進行阻垢率與緩蝕率的研究。通過實驗研究可以看出，固體緩蝕阻垢劑的阻垢率仍然可以達到90%以上，說明固化效果是良好的。

表1 固體緩蝕阻垢劑緩蝕率和阻垢率Table 1 Solid anti calcium carbonate scale inhibitor of corrosion and scale inhibition rate and the rate of scale inhibition

2.2 固體阻垢劑的耐溫實驗

由于溫度對固體阻垢劑的影響非常大，對成型的固體阻垢劑進行了耐溫實驗。由表2可以看出:該阻垢劑的使用溫度超過100℃時對阻垢性能影響較大，因此該阻垢劑適用于溫度小于100℃的淺井。

3 懸掛式緩蝕阻垢劑現場施工工藝

為保證油井的產液量及有效的作用時間，通常將固體阻垢劑懸掛于管柱的下面。在現場通過上下兩端的釋放器對固體阻垢劑的釋放量進行控制。施工的工藝圖如圖1所示。

圖1 固體阻垢劑施工示意圖Fig.1 Solid scale inhibitor drawings

4 現場應用

從2010年3月開始投入現場試驗，目前，已先后在勝利油田、新疆吐哈油田以及哈薩克斯坦油田進行多次應用試驗。應用期間，在作業過程中發現，在使用的有效期內，油管和泵基本無腐蝕結垢現象。根據對已經應用井的取樣分析結果，所應用油井的腐蝕速率由實施前的0.11 mm/a以上，下降為0.07 mm/a以下，基本無結垢現象，見到了較好防腐阻垢效果，有效期在半年以上。

該技術自2010年在吐哈溫米油田現場工業試驗獲得成功后，2011年已推廣應用25口井。

表3 溫米油田固體緩蝕阻垢已經檢驗井統計Table 3 Wenmi oilfield solid corrosion inhibitor has inspection wells statistics

5 結論

所研制的固體阻垢劑無論是在室內研究實驗中，還是在現場的實際應用中均得到了良好的防垢效果。它能夠有效地抑制碳酸鈣垢和碳酸鎂垢以及各類的腐蝕垢的生成。其有效期可達半年以上，具有良好的推廣應用條件。

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