油水井套管結垢優化處理技術及應用

孟慶鵬　唐倩雯　張燕

摘 要：隨著油田開發的不斷深入，套管結垢現象越來越嚴重，結垢對油水井作業施工提出了新的挑戰，經探索在作業施工中總結出除垢工藝，以及高效銑通一體化修井工具發明使除垢施工達到規范化，在減少作業費用，保護套管，提高除垢時效方面取得明顯成果。

關鍵詞：井況；結垢；除垢技術；優化處理

隨著油田開發的不斷深入，油水井的井況發生較大的變化，如抽汲介質、注入水質等井下因素的影響，套管結垢現象越來越嚴重，因套管通徑變小，致使通井管柱難以一次到位，就無法進行下步施工工序，也即必須進行除垢。目前除垢方式一般有機械除垢，化學除垢，或是二者有機結合；對套管進行除垢，如果選擇方式不合理，將影響作業施工進度，傷害套管，同時消耗大量作業費用。為達到有效除垢，保護套管，必需優選處理方式，經過近年來不斷探索，解剖分析每次施工，在作業施工中總結出了除垢工藝，形成“鉆、磨、酸、刮、銑”工作思路，從而達到除垢施工規范化，取得了一些成果，收到了很好的經濟效益。需要特別說明的是，為解決除垢、通井問題，發明了高效銑通一體化修井工具，得到了普遍使用，大大提高了生產效率，減少了施工工序。

1、結垢成因及危害

目前油田結垢井多而且分布廣，在各個油田都有結垢嚴重井出現，就連新區塊，含水較低的井也出現結垢嚴重井。針對注水井，注入水中含有大量機械雜質和其它礦物質，造成了套管結垢的可能性，還有的注水井由于套管注水，從而形成了套管長井段結垢；針對油井，在其生產過程中，產出液所含大量礦物，隨著生產時間的不斷推移及環境變化，在套管內壁附著形成套管垢。套管結垢主要分布在油層及以上部位，在油井泵下部位套管結垢現象也常出現；垢的成份主要類型為：碳酸鹽垢（碳酸鈣、碳酸亞鐵）、硫化物（硫化亞鐵等）、鐵的氧化物及混合垢樣，其中酸溶性垢占 98.3%，根據垢樣分析，一是油井結垢以腐蝕性垢為主，油井腐蝕、結垢共存；二是油井結垢以碳酸鹽水垢為主，其結垢機理各不相同。結垢直接造成油井液量下降，泵漏、泵卡；水井表現在注水量減少，泵壓升高；管桿結垢造成大量更換主材，套管內除垢造成作業費用升高，油層結垢消耗大量酸液及阻垢劑，總之導致作業費用居高不下。處理套管結垢井比率呈現逐年增多現象，處理難度也越來越大，比率分別為0.143、0.195、0.212，平均單口次費用3萬元，單井費用呈逐年增多現象。

2、 優化處理套管結垢方式與工具選擇

近年來，研究院積極把理論知識與實踐相結合，充分發揮專業技術特長，創新應用多種技術和措施，優化套管除垢方式，形成“鉆、磨、酸、刮、銑”工作模式，加快了方案制定，提高了運行效率，解決了許多生產實際中的技術難題。

2.1“鉆、磨” 針對套管結垢嚴重，井眼堵死或存有較小通徑的井（如套管結垢通道內徑小于90mm的井），需切削垢片較厚，選擇工具遵循直徑從小到大，層層遞進原則，一般使用中間不留水眼，能波及底部垢截面的工具，要求該工具水眼大，本體直徑小（直徑一般在95mm、105mm以內）的尖刮刀或是帶刃磨鞋，再就是使用側水眼、小直徑尖銑錐等工具先處理通道，同時取垢樣分析，待井眼處理至設計位置后，制定有針對性的酸洗方案（依據結垢井段的容量設定酸量，并要求酸液能充分溶解垢），利用該管柱替酸到位后，立即上提鉆具到結垢部位以上，防止卡鉆，關井反應時間需較長，一般為1-2小時，然后下放鉆具充分洗井，洗井徹底后起出鉆磨管柱，然后根據設計、井身要求選擇大直徑的銑錐、復式銑錐、銑通一體等工具處理垢，要求中間水眼直徑越大越好，側面能波及套管內壁的每一個角度。

2.2“酸” 針對結垢嚴重，且結垢井段較長的井（一般大于100米），有通道（或已鉆磨出通道），取垢樣化驗（也可從管桿上取垢樣），先下入光油管，進行酸洗除垢（利用酸液能溶解礦物成分的這一特性，而采用的一種除垢工藝）。通過化驗分析垢樣得知，我廠油水井所形成垢均以鈣質為主，而鹽酸和鈣質反應生成氯化鈣，而氯化鈣能溶解于水中，這樣就可通過洗井將反應后的殘酸和可溶物排出地面，達到清除套管結垢的目的。該技術具有實施工藝簡單，酸液量小，經濟高效的特點。但要注意由于部分結垢產物為硫化物，在酸洗過程中會產生大量的H2S有毒氣體，產生安全隱患，為防止施工過程中H2S中毒，我們加大了對殘酸的處理力度，可采取飽和碳酸氫鈉溶液中和法及氯化鐵溶液氧化法處理殘酸，這樣絕大部分硫化氫氣體被消耗，大大降低了硫化氫氣體對人體的傷害。酸洗后，結合設計、井筒要求，選擇合適直徑、長度、具有針對性的工具再次處理垢。要求選擇的銑錐、復式銑錐、刮刀、銑通一體等工具，底部水眼直徑大，烏鋼裸露，施工時可采用上下活動鉆具及旋轉鉆具方式除垢。

2.3“刮、銑” 對結垢不太嚴重，有較大通道的井（或是鉆、磨、酸后產生通道），可根據設計要求及井身結構選擇帶大水眼的除垢工具，要求側面能波及井筒內壁的每一個角度。例卡封（分層酸化、分層注水）、射孔等就需下大直徑，工具較長的除垢工具，其中不同規格的高效銑通一體修井工具就是比較好的選擇，施工時可采用上下活動鉆具及旋轉鉆具方式除垢，其烏鋼尖角可加快除垢速度，其特殊的外表結構可形成較大的接觸面積同樣可加快除垢速度。

2.4 取得的效果

“鉆、磨、酸、刮、銑”，各有其特點和應用條件，需查閱井史，結合現場情況、井身結構及區塊特點，根據設計要求來選用，通過不斷總結經驗，合理選擇處理方式及輔助工具參數，這將對加快作業施工進度，縮短磨銑時間，節約作業費用奠定基礎。今年以來先后處理套管結垢井58口次，其中7口井處理過2次，對處理套管結垢方式，全部依照規定進行了優化，取得了明顯效果，僅節約作業費用就77萬元。

3、高效銑通一體化修井工具的研發及應用

隨著油田開發的不斷深入，多數井套管結垢現象越來越嚴重，處理難度越來越大，尤其是今年加大了水井治理工作量，但由于這些井多年未處理過井筒，井況復雜，通井管柱難以一次到位，無法保證下步施工，為此攻關小組結合實際，立項研究，設計完成了規格、型號不同的高效銑通一體化修井工具，形成適合油田井下作業的銑通系列產品，它將磨銑、通井工具合二為一，實現了前部清理井筒，后部通井驗證套管，使除垢、通井工序一次完成，克服了原先因通井不到位，再采取磨銑等其它措施的弊端。

參考文獻

1. 郭永飛，李加剛. 油水井井筒結垢分析與處理[J]. 化工管理. 2014（36）

2. 王平. 西峰油田結垢現狀及防垢措施研究[J]. 石油工業技術監督. 2015（02）