胡尖山油田XYZ區塊集輸系統結垢原因分析及建議

胡文超，李龍龍，曹純潔，賈寶全，何梅朋，汪永宏，劉 喆，肖 斌，楊宏宇

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田XYZ區塊集輸系統結垢原因分析及建議

胡文超，李龍龍，曹純潔，賈寶全，何梅朋，汪永宏，劉 喆，肖 斌，楊宏宇

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田XYZ區塊目前有嚴重結垢站點9座，預防結垢以化學防垢為主，化學助劑的投加濃度為20 mg/L～100 mg/L，物理防垢為輔（物理除垢儀器）。隨著XYZ區塊進入含水期開發，由于水的化學不相容性，造成集輸系統的嚴重結垢，給生產造成極大的困難。本文主要通過結垢的機理，結垢周期以及XYZ區塊開發過程中遇到的實際問題對XYZ區塊集輸站點結垢的原因進行分析，并對下一步預防結垢提出部分建議。

XYZ區塊；集輸系統；結垢機理

1 結垢機理

在油田開發過程中，地面集輸系統結垢主要由采出液與注入水不配伍造成，不同陰陽離子結合后產生不溶于水的無機物，即沉淀是結垢的根源。主要反應機理如下所示：

（1）陰陽離子結合生成溶解度很小的鹽類分子：

（2）根據陰陽離子溶度積理論，確定沉淀的形成公式如下所示（結垢）：

式中：Q-陽離子與陰離子的濃度積，mg/L；Am+-陽離子濃度，mg/L；Bn--陰離子濃度，mg/L。

當Q/Ksp＞1.0時，體系會產生結垢現象；Q/Ksp=1.0時，體系處于臨界狀態；Q/Ksp＜1.0時，體系不產生結垢現象。其中Ksp為陰陽離子生成化合物的溶度積，可查相關表格獲得。

2 XYZ區塊集輸系統結垢概況

學莊作業區XYZ區塊共有集輸站點27座，其中聯合站2座、轉油站4座、增壓站17座、集中輸油點2座、降回壓井組1座。目前結垢非常嚴重的站點有胡A增、胡X聯；結垢嚴重的站點有胡B增、C增、D增、胡E轉（見表1）。

結垢周期：本文指原油在管壁上形成10 mm厚的垢狀物所需要的時間。

表1 學莊作業區XYZ區塊結垢站點統計表

3 XYZ區塊集輸系統結垢原因分析

3.1 體積壓裂措施影響

不配伍的注入水和地層水混合可引起結垢。在二次采油和提高采收率注水作業過程中經常將油田采出水和地表的江河、湖泊水回注儲層中。當回注水水質與地層水水質不相容時，就會發生結垢現象。一般含鹽度較高的江河、湖泊地表水中富含硫酸根離子，而地層水含二價的陽離子Ca2+、Ba2+，因此當地表水與地層水混合時會產生硫酸鈣，硫酸鋇等垢[4]。

2015年XYZ區塊定向井大面積體積壓裂（見表2），壓裂完成之后，發現大面積壓裂區域的站點都出現嚴重結垢現象。

表2 學莊作業區XYZ區塊措施前后站點結垢情況統計表

2017年2月，對胡A增站點的10個流程井組混合水樣進行水型分析實驗（見表3）。可知，其結垢主要成分應為 CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4。

對胡A增垢樣進行了分析（見圖1），發現其為酸不溶垢（見表4），分析判斷該垢樣成分主要為CaSO4、Ba（Sr）SO4。

表3 學莊作業區XYZ區塊胡A增水型分析統計表

圖1 胡A增增壓撬進口處垢樣

表4 學莊作業區XYZ區胡A增垢樣數據分析表

由于體積壓裂前需要向被壓裂的油井內注活性水（0.5%COP-1+1%KCl+清水），其中清水量一般達到1 000 m3以上，而清水來源主要是陜北區域的地表水（陜北是我國重要能源基地，隨著陜北地區油氣大規模的開采，北洛河上游石油開發區內水質受到嚴重影響。通過對北洛河上游地表水采樣測試分析，并根據國家標準采用單因子污染指數進行評價，結果顯示Cr6+、硫酸鹽、COD、NH3-N含量超標情況較嚴重）[5]，其中富含硫酸根離子，當采出液中含有鈣、鋇、鍶等離子時，很容易引起結垢。由此可見，體積壓裂是引起XYZ區塊胡X聯、胡E轉、胡A增、胡B增4個站點集輸系統結垢的主要原因。

3.2 化學阻垢助劑濃度影響

XYZ區塊目前使用的阻垢劑主要有以下幾種：ZG-108（碳酸鈣型阻垢劑）、SW-188（鋇鍶型阻垢劑）、HZG-05（鋇鍶型阻垢劑）、ZG-558（鋇鍶型阻垢劑），其中除ZG-108阻垢劑主要用于注水系統阻垢，其余三種阻垢劑均在XYZ區塊集輸系統上使用。對目前XYZ區塊油系統在用的三種化學阻垢劑進行現場實驗（見表5），可知：SW-188阻垢劑阻垢效果最好，HZG-05、ZG-558兩種阻垢劑效果無太大差異。

平均結垢周期隨HZG-05阻垢劑投加濃度的變化曲線（見圖2）。圖2中分別為使用2.5 L、5.0 L、7.5 L、10.0 L HZG-05阻垢劑兌水至10.0 L，即HZG-05濃度分別為25%、50%、75%、100%時，用上述4種濃度阻垢劑在胡XY增油系統分別進行一個月實驗得到的結果（每天加藥量為10 L）。可以看出，在加藥量一定的情況下，阻垢劑濃度越高，阻垢效果越好，特別是使用純阻垢劑時，效果最好。

表5 學莊作業區XYZ區塊在用阻垢劑效果評價

3.3 油井高含水影響

XYZ區塊目前主要采用的二次采油方式為注水驅油，注水水源主要為水源井來水，XYZ區塊水源井主要為洛河、宜君層位地表水，在注水過程中，如果對應油井因注水含水上升或者見水，則可能產生結垢。

目前XYZ區塊結垢嚴重的胡C、D增站點（見表6），從表6中可以看出，胡C增共5口油井，其中2口井高含水且含水頻繁變化，3口井見水，胡C增見水主要受注水見效影響；胡D增共7口油井，其中4口井高含水且含水頻繁變化，3口井見水，胡D增主要因其開發油藏位于高水飽區域影響。

從表7中可以看出，XYZ區塊集輸站點中與胡C、D增同時期投產的其他站點（如胡O增、P增、Q增、R增等站點）并未出現明顯結垢現象，而胡C、D增結垢嚴重。由此可以發現，高含水油井會讓站點集輸系統產生結垢現象。

圖2 不同濃度HZG-05阻垢劑對站點結垢周期影響圖

表6 學莊作業區XYZ區塊部分結垢站點油井含水變化統計表

表7 學莊作業區XYZ區塊同時期投產站點結垢情況統計表

4 取得的結論與認識

（1）定向井體積壓裂，在通洗井階段注入的活性水與地層水不配伍，會引起集輸系統結垢。建議在進行體積壓裂之前，將使用的活性水進行處理（如加入生石灰、凝劑聚丙烯酰胺PAM絮凝劑等），將水中硫酸根等陰離子去除后再使用。

（2）投加阻垢劑量一定的情況下，化學阻垢劑濃度越高，對集輸系統阻垢作用越好。目前XYZ區塊使用的阻垢劑中，SW-188型阻垢劑效果最好。建議在條件允許的情況下，站點投加SW-188型純阻垢劑（不兌水）。

（3）注水導致的油井高含水及頻繁見水，會引起集輸系統結垢。建議對水源井采出水水質進行嚴格監控，水質達標后才能使用。另外，應嚴格監控油井含水變化，當發現油井普遍見水時采取必要措施（調整單井阻垢劑投加量），延長結垢周期。

［1］楊靖，陳博，羅棟，等.安83區塊井筒清防蠟技術研究［J］.石油化工應用，2015，34（5）：58-60.

［2］傅獻彩，沈文霞.物理化學（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，1990.

［3］許冬進，廖銳全，石善志，等.致密油水平井體積壓裂工廠化作業模式研究［J］.特種油氣藏，2014，21（3）：1-6.

［4］安家榮.油田水防垢機理及除防垢技術［D］.青島：中國石油大學（華東），2008.

［5］康媛，岳樂平，徐永，等.陜北地區北洛河上游石油開發對水環境的影響［J］.災害學，2008，23（3）：71-75.

Analysis and suggestion on the cause of scaling in the block gathering system of the XYZ area of the Hujianshan oilfield

HU Wenchao，LI Longlong，CAO Chunjie，JIA Baoquan，HE Meipeng，WANG Yonghong，LIU Zhe，XIAO Bin，YANG Hongyu
（Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Dingbian Shanxi 718606，China）

There are 9 serious scaling sites in XYZ area of Hujianshan oilfield.Chemical scale prevention is the main method to prevent scaling,the concentration of chemical additives is 20 mg/L～100 mg/L,and physical anti scaling is auxiliary（physical descaling instrument）.With the development of XYZ area in the water cut period,the chemical incompatibility of water caused serious scaling in the gathering and transportation system,which caused great difficulties in production.In this paper,through the scaling mechanism,scaling cycle and the actual problems encountered in the development process of XYZ area,the causes of scaling in the XYZ area gathering station are analyzed,and some suggestions are put forward to prevent scaling in the next step.

XYZ area；gathering system；scaling mechanism

TE358.5

A

1673-5285（2017）12-0069-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.018

2017－11-23

胡文超，男（1992-），采油助理工程師，2014年畢業于中國石油大學（華東）應用化學專業，現在中國石油長慶油田分公司第六采油廠學莊采油作業區工作，郵箱：huwc_cq@petrochina.com.cn。