油水井清防垢工藝技術研究

曹振鋒 李建海

摘要：華池油田開發(fā)進入中高含水期后，由于水的熱力學不穩(wěn)定和化學不相容性，以及在注采過程中溫度、壓力等一系列因素的變化，造成油、水井結垢嚴重，給油田生產(chǎn)帶來了極大的危害。通過對華池油田油、水井結垢因素和機理的分析與探討，研究出相應的油、水井清防垢工藝技術，確保油田開發(fā)正常平穩(wěn)運行。

關鍵詞：中高含水期;結垢因素和機理;清防垢工藝技術

1??概??況

第二采油廠華池油區(qū)構造位于鄂爾多斯盆地中北部，主要開采層位為三疊系長2、長3、長4+5層和侏羅系長6和長8層;地面原油平均密度0.86g/cm3，地面原油動力粘度5.0～15.0mPa·s，初餾點50-85℃，凝固點15～25℃;長4+5、長6水型為CaCl2型，長2、長3水型主要為Na2SO4型;原始地層壓力為5.10～13.47MPa，油藏原始地層溫度為35.0～51.8℃左右。

2??油、水井結垢因素和機理

2.1結垢因素

2.1.1注入水與地層水的不配伍性造成堵塞

長6地層水型為CaCl2水型，含有大量的Ca2+，少量的Ba2+等成垢離子，同時還含有一定的HCO3-，注水水源主要采用洛河層水系，為NaHCO3型、Na2SO4型，含有一定量的SO42-、CO32-和HCO3-，與地層水作用會形成CaCO3、CaSO4沉淀而堵塞地層。

2.1.2細菌堵塞

第二采油廠華池作業(yè)區(qū)所轄油田地層中主要有兩種細菌：硫酸還原菌和鐵細菌，硫酸還原菌為厭氧菌，而鐵細菌為好氧菌。其堵塞地層主要有兩種情況：

A、細菌自身大量繁殖，形成菌絡堵塞地層;

B、細菌代謝產(chǎn)生的粘液堵塞地層。

2.1.3粘土礦物

粘土礦物對地層的堵塞主要表現(xiàn)在儲層的敏感性，第二采油廠所轄油田主要就是水敏、酸敏。水敏礦物相對較少，主要在華152區(qū)表現(xiàn)明顯，這些堵塞在近井地帶表現(xiàn)明顯。

2.1.4產(chǎn)出水條件變化

流體流出地層后，隨著井筒溫度、壓力等的下降，因物理原因出現(xiàn)結垢，垢型一般為碳酸鹽垢。

2.2結垢機理

2.2.1碳酸鈣結垢機理

碳酸鈣是一種在石油礦場中經(jīng)常遇到的沉淀物，油田伴生氣中CO2含量1%～7%，具備生成碳酸鈣垢的離子條件，CaCO3在含二氧化碳的水中溶解時將會發(fā)生如下化學反應：

2.2.2硫酸鋇結垢機理

在長4+5、長6油層油井產(chǎn)出水中，Ba2+、Sr2+含量較高，根據(jù)溶度積和同離子效應，在水中溶解的離子形成難溶鹽分子，最終生成極為難以除去的硫酸鋇垢。

3??垢樣分析

華池油田垢樣，在注水管柱內(nèi)壁500m、850m處取混合樣，結垢物成份：FeO含量為22.73%，F(xiàn)e2O3含量為51.44%，F(xiàn)eS含量4.03%，水分及有機物含量10.84%，還有5.84%的CaSO4、1.95%的CaCO3和1.80%的酸不溶物。垢型主要為Fe2O3+?FeO型。

華池油田華40-14井垢樣結垢物成份：FeS含量為61.08%，CaCO3含量為22.41%，F(xiàn)e2O3為3.70%，水分及有機物3.08%，CaSO4為5.84%，還有1.70%的酸不溶物。垢型為FeS+?CaCO3型。

從以上數(shù)據(jù)分析，華40-14井結垢是由于注入水中的溶解氧對注水系統(tǒng)和管柱存在腐蝕，同時由于細菌作用，導致結垢;而華40-14井是由于產(chǎn)出水中高含腐蝕性硫化氫，對油管桿造成腐蝕，形成硫化亞鐵，同時由于產(chǎn)出水分壓下降，導致碳酸氫根分解，形成碳酸鈣而成垢。

4??清防垢工藝技術

4.1防垢技術

通過對結垢因素和機理的分析與探討，第二采油廠華池作業(yè)區(qū)主要采取在產(chǎn)出液或地層加入化學防垢劑的防垢工藝，根據(jù)結垢的部位和類型采取針對性的加藥方式。

第一種方式是通過油井套管環(huán)形空間，周期性滴加化學防垢劑，一般對結碳酸鈣型垢的油井和流程比較適用。

第二種方式是把防垢劑擠進地層，使防垢劑與巖層充分吸咐。該方法最適用于油井近井地帶污染。

第三種方式是為防止地層結垢在注入水中加入防垢劑，投加濃度30ppm。

第四種方式是注入水中加入改性劑，消除成垢離子，降低pH值和清除碳酸根離子，防止顯弱堿性的注入水與顯弱酸性的原始地層水中和結垢;殺滅細菌，阻止各類細菌生長，使腐蝕受到抑制。

第五種方式是將防垢藥塊置于防垢筒中，下入井底，防垢劑緩慢連續(xù)的溶于產(chǎn)出液中，起到防垢作用，一般防止油管結垢。

4.2清垢工藝技術

4.2.1清垢劑的成分

清垢劑要有強的洗油能力、快速溶垢和剝離垢的性能，并且對管線有較低的腐蝕性。因此，應配有滲透劑、浮化劑、溶垢酸、酸性緩蝕劑等清垢助劑。

4.2.2清垢基本原理

對不同的垢型，清垢劑有不同的配方和清垢方法，分別描述如下。

①?垢型為CaCO3

可直接用10%鹽酸溶解，發(fā)生以下反應：

為防止管線被腐蝕，應加入緩蝕劑，清垢效果良好。對于硫化亞鐵型、氧化鐵型的垢層，可用和該法基本相同的方法去除。

②?垢型為CaSO4

第一種方法是用27%鹽酸和15%NaCl的混合液（體積比為1：5：1）。在50℃浸泡，進行循環(huán)處理。

第二種方法是用20%的NaOH溶液浸泡，循環(huán)并使其保持在這一濃度，可除去垢。

③?垢型為Ba（Sr）SO4

一般在60℃以上溫度中，用飽和Na2CO3浸泡12h，使BaSO4、SrSO4轉(zhuǎn)化為BaSO3、SrSO3，同時復配較高濃度的EDTA螯合劑，濃度在5～25%之間，最后放進清垢液，再用5%鹽酸溶解，進而除去垢層。

5??認識與建議

5.1認識

（1）注水井高壓的原因是近井地帶堵塞，如果注入水中含氧量較高，可能產(chǎn)生鐵氧化物堵塞近井地帶形成高壓。注入水經(jīng)常洗井是降低細菌腐蝕最有效的方法。

（2）油井近井地帶結垢是由于生產(chǎn)壓差過大，或者是由于原油物性原因?qū)е驴缀矶氯纬商妓徕}垢或有機垢，使得泄油能力下降，產(chǎn)量降低。

（3）井筒形成附著在抽油泵、篩管等井底的垢層，是由于生產(chǎn)壓差過大，形成碳酸鈣垢的原因。

（4）抽油泵因垢卡修井，可能是硫化氫腐蝕形成片狀成垢物落入井底所致。

（5）油管內(nèi)部基本均布垢層，凡爾球座也出現(xiàn)垢層，一般是產(chǎn)出水因溫度降低，硫酸鈣溶度積下降，形成二水硫酸鈣垢層的原因。

前兩種情況可用調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)或地層酸化的方法解決，后三種情況可用加入防垢劑、緩蝕劑的方法解決。

5.2建議

（1）因近井地帶堵塞而造成的注水高壓問題，應對注水井和注水流程的日常管理進行改進，做到按制度和要求進行管理。

（2）檢泵時如發(fā)現(xiàn)井底設備附有垢層，應及時合理調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)。

（3）對每口油井進行垢樣分析后，確定加藥類型、加藥周期、加藥濃度后，應加強管理，不能人為改變。

（作者單位：長慶油田公司第二采油廠華池作業(yè)區(qū)）