油井鋇、鍶垢防垢劑的研制和應用*

付亞榮 付麗霞 李小永 曹瑾 唐敬 隋立新 吳海明

（1.中國石油華北油田分公司第五采油廠；2.中國石油華北油田分公司采油工程研究院；3.中國石油華北油田分公司第一采油廠；4.中國石油華北油田分公司長江化工機電有限公司）

水的熱力學不穩定性和化學不相容性成就了油田含水開發后井筒、管網等系統的結垢[1]，造成檢泵周期短、系統壓力升高、管網腐蝕等現象頻繁發生，給生產帶來嚴重危害[2]。國內諸多學者[3-6]采取不同的清防垢措施解決碳酸鹽垢的沉積取得了很好的效果。但隨著油田開發地質情況復雜，出現硫酸鋇、鍶垢的油井也越來越多[7]。因硫酸鋇溶度積常數很低，比硫酸鍶更容易沉積，鋇、鍶垢用一般方法很難清除，危害很大[8]，其防治已成為油田防垢的一個技術難點。油田常用聚合物型、膦酸型、羧酸型、膦酸-羧酸型和混合型[9-10]等幾類防垢劑對油井、管網進行治理，但油藏情況差異很大，防治方法有所區別。依據生產實際，提出了在碘化鉀的誘導下，將氨基酸、維生素引入阻垢體系的新思路[11]，實現了阻止油井鋇、鍶垢沉積的目的。

1 防止硫酸鋇、鍶垢沉積的機理

FU Gongmin 的防垢理論[12]認為，防垢劑應具有螯合、分散、凝聚及協同作用。依據螯合和吸附機理防止垢的沉積，防垢劑中的[O]將Ba2+、Sr2+螯合，不能與SO2-4反應生成硫酸鋇、硫酸鍶垢；帶羧基的聚合物在BaSO4、SrSO4微晶表面吸附形成擴散雙電層，微晶表面帶有Zeta 負電位，相互排斥，阻止微晶聚結長大成垢并在表面沉積。

2 防止鋇、鍶垢沉積的阻垢劑合成

首先，將十二烷基胺基乙基磷酸酯和十四烷基胺基乙基磷酸酯按比例加入搪瓷反應釜內；再加入需要加入水量的8%，攪拌同時緩慢升溫到45～50℃后，再攪拌30 min；依次按比例加入乙二胺四乙酸二鈉鹽、乙二胺四丙酸四鈉鹽和乙二胺四甲叉膦酸、維生素A、維生素C、碘化鉀，邊加入邊攪拌；然后按比例加入α-氨基-3-甲基丁酸和天門冬氨酸，攪拌30 min；最后加入剩余部分的水并攪拌30 min，停止加熱；邊冷卻邊攪拌，冷卻至常溫，得到防止鋇、鍶垢沉積的阻垢劑，命名為BSZG-012。

3 阻垢劑BSZG-012 性能評價

室內按SY/T5673—1993《油田用防垢劑性能評定方法》[13]，對從現場取回的5 口油水井樣進行分析（表1）。

表1 5 口油水井水質分析

由表1 可知，X12-37 油井采出液水中Ba2+、Sr2+含量最高，因此，作為評價BSZG-012 阻垢劑的試驗用水。

3.1 阻垢劑BSZG-012 的抗鹽性

其他條件不變，考察礦化度對阻垢劑BSZG-012性能的影響（表2）。由表2 可知，隨著礦化度的增加，阻垢率下降，當阻垢劑加量為20 mg/L 時，試驗用水礦化度從50 000 mg/L上升至150 000 mg/L，硫酸鋇阻垢率從97.10%降至92.76%，硫酸鍶阻垢率從98.30%降至90.13%，說明阻垢劑BSZG-012 具有較好的抗鹽性。

表2 礦化度對阻垢劑BSZG-012 性能的影響

3.2 阻垢劑BSZG-012 加量對阻垢率的影響

取X12-37 油井采出液中水樣，考察阻垢劑BSZG-012 的加量對阻垢性能的影響（表3）。從表3 可以看出，隨著阻垢劑加量的增加，阻垢率開始增加較快，當阻垢劑加量達到25 mg/L 后，阻垢率基本保持不變，因此，現場阻垢劑的加量以15～20 mg/L 為宜。

表3 阻垢劑BSZG-012 加量對阻垢率的影響

4 現場應用

在60 余口油井日常維護時加入阻垢劑，當防止鋇、鍶垢沉積的阻垢劑加量為15～20 mg/L 的情況下，阻垢率大于90%，檢泵周期平均延長350 d以上，系統壓力平均下降0.35 MPa，抽油機能耗降低12.1 個百分點。

典型井例：CH62-8 井地層水中Ba2+、Sr2+含量分別達到457.5 mg/L 和817.4 mg/L，地層注入水中SO2-4含量達到1200 mg/L，日常維護時按20 mg/L 加入阻垢劑，油井檢泵周期延長370 d，井口回壓下降0.40 MPa，抽油機能耗降低13.7 個百分點。

5 結論

1）鋇、鍶垢的防治已成為油田防垢的一個技術難點，其危害很大；根據生產情況，在碘化鉀的誘導下，將氨基酸、維生素引入阻垢體系能夠阻止油井鋇、鍶垢沉積。

2）現場60 口油井應用后，檢泵周期平均延長350 d 以上，系統壓力平均下降0.35 MPa，抽油機能耗降低12.1 個百分點，為其他油田防止鋇、鍶垢的沉積提供了可借鑒的技術思路。

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