弱堿體系三元驅(qū)抽油機井防垢技術的研究及應用*

葛樂清

(大慶職業(yè)學院機電工程系,黑龍江大慶 163255)

弱堿體系三元驅(qū)抽油機井防垢技術的研究及應用*

葛樂清

(大慶職業(yè)學院機電工程系,黑龍江大慶 163255)

弱堿體系三元驅(qū)抽油機井防垢技術是在研究該體系三元驅(qū)抽油機井防垢泵進行的,通過對其防垢技術研究,明確了弱堿體系三元驅(qū)抽油機井結垢的成因,以便在弱堿體系三元驅(qū)抽油機井進一步進行采取防垢措施,解決了由于因結垢影響該體系三元驅(qū)抽油機井的正常生產(chǎn)問題。

弱堿體系 結垢 防垢

1 抽油機井結垢的成因與危害

大慶油田進入中高含水開發(fā)后期，作為大慶油田三次采油的接替技術——三元復合驅(qū)驅(qū)油成為提高采收率的一項重要技術措施，但隨著采出液中聚合物濃度、弱堿濃度和表活劑濃度的升高，抽油機井的結垢成為問題之一。從試驗區(qū)情況來看，油井結垢已影響了正常生產(chǎn)。引起設備腐蝕結垢的事件不斷發(fā)生，輕者表現(xiàn)為加快井下油套管腐蝕速率，縮短井的壽命；引起抽油機井舉升設備中抽油桿、管斷脫和偏磨現(xiàn)象，造成三元復合驅(qū)抽油機井檢泵率升高，增加了油井作業(yè)費用；重者因結垢堵塞地層，降低地層的滲透率，減少產(chǎn)油量，甚至油井堵死無法處理而報廢。嚴重影響了試驗區(qū)的正常生產(chǎn)，因結垢造成生產(chǎn)油井停產(chǎn)，使油田受到嚴重的經(jīng)濟損失。

2 抽油機井防垢技術

經(jīng)過國內(nèi)外多年的研究和實踐，在防垢和除垢方面，有些技術起到了一定的作用。目前，國內(nèi)外對油田抽油機井結垢的防治技術分為化學技術、工藝技術和物理技術。化學防垢技術是應用化學防垢劑的某些特性阻止垢的生成；工藝防垢技術是改變或控制某些作業(yè)工藝條件來破壞或減少結垢的生成條件；物理防垢技術是應用某些物理儀器設備的功能抑制垢的形成。

2.1 化學防垢技術

化學防垢技術是將化學防垢劑注入合適的抽油機井部位，通過防垢劑的低限抑止機理或晶格畸變機理破壞和毒化已形成的垢晶體，達到抑止垢生長的目的。也可通過防垢劑的鰲合作用使其和游離的鈣、鎂離子結合，形成穩(wěn)定的可溶于水的五元化合物或六元化合物，減少水中的鈣、鎂離子濃度。包括酸洗、鰲合劑溶劑清洗和大環(huán)聚醚化合物清洗等[2]。

針對國內(nèi)各油田的不同的地質(zhì)、結垢情況，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國內(nèi)一些企業(yè)和研究機構已經(jīng)研制出多種防垢劑。由于成本低、應用方便，在油田防垢上被普遍采用。

防垢劑在實際應用中有一定的局限性:

(1)使用效果取決于是否均勻分散在水中，在某些工況下如斜井和定向井中，防垢劑分散不均勻，效果較差；

(2)需要額外的設備來添加藥劑，增加了費用，另外，藥效較短也導致了藥劑費用較高；

(3)使用化學防垢劑對油層造成一定的污染，這與當前綠色環(huán)保相違背。

2.2 工藝技術

(1)緩蝕劑防護技術。針對油井腐蝕問題，常采用油井投加緩蝕劑，從油井環(huán)空中加入，利用緩蝕劑自重沉入井底，隨采出液返出，使流經(jīng)的管網(wǎng)受到保護，從而延長油、套管以及井下工具及管線的使用壽命[1]。

表1 三元復合驅(qū)防垢泵下井應用前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比表

(2)固體防垢和液體防垢防護技術。通常藥劑防垢法可分為固體防垢和液體防垢。其防垢原理是藥劑與成垢離子可以起到良好的鰲合、分散作用，從而阻止離子結合成垢[3]。

液體防垢藥劑容易研制，可在油水井中環(huán)空加入，或在注水泵及油田污水水區(qū)中投加。固體防垢藥劑是一種固體防垢塊，使用時用自制的防垢工作筒封裝，隨作業(yè)時下到井中。當液流通過防垢塊時，防垢劑溶于水和油中，起到緩慢溶解、長時間有效的功能。但是高溫下防垢塊容易破碎，易造成堵井，因此應用不多。

(3)注入水質(zhì)改性技術[4]。通過在熱力學、結晶動力學和流體動力學三方面進行分析，得到垢的形成過程:油水混合液是含有CO2和HCO3-構成的弱酸性緩沖水體，油水混合液——過飽和溶液——晶體析出——晶體生長——結垢。水質(zhì)改性的基本出發(fā)點就是破壞這種水體，但方法較復雜，費用較高。

除此之外還有選擇耐蝕材料及工程防腐技術、采用陰極保護，但防腐防垢效果不太理想或不甚經(jīng)濟。

2.3 物理防垢技術

物理法除垢包括高強聲激波處理法、永磁除垢法、應用水中結晶動力學原理除垢等。

高強聲激波處理法是利用聲激儀產(chǎn)生的高強聲激波震掉和擊碎松散的垢物，然后由液流帶出地面，當垢物致密而堅硬時，這種方法并不湊效。永磁除垢法主要用于油氣管道。

應用水中結晶動力學原理除垢的具體操作方法和使用儀器未見詳細報道。目前國內(nèi)外采用物理法除垢的還不多，更多的是物理法防垢。

3 弱堿體系三元驅(qū)抽油機井的防垢技術應用

大慶油田第三采油廠沒有特定哪一類防垢技術，基本上都是針對不同的區(qū)域地質(zhì)情況，采取綜合使用上述技術。

從2010年實行綠色油田以來，采用很多物理方法進行防垢，如研制了井下固體防垢器、井下防蠟阻垢降粘裝置、防垢泵用于弱堿體系三元驅(qū)抽油機井。

從生產(chǎn)情況看，這些技術各有不同的應用范圍，長期的跟蹤實驗數(shù)據(jù)看，都能穩(wěn)定地解決防垢問題。詳見表1。

[1] 溫淑新,楊建平,孫海杰,等.前大油田腐蝕結垢的原因及對策[J]腐蝕科學與防護技術,2002.

[2] 陳衛(wèi)東,于會宇,等.薩北油田三元復合驅(qū)防垢技術研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001年第20卷第4期.

[3] 姜民政.三元復合驅(qū)油井結垢分析及防垢劑研制[J].石油化工腐蝕與防護,2003年第20卷第3期.

[4] 于智明.降低弱堿三元驅(qū)抽油機井檢泵率.內(nèi)蒙古石油化工. 2013年第14期.

?黑龍江省教育廳高職高專院校科學技術研究項目,編號為12535012。