安塞油井結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)與規(guī)律研究

姚百勝，畢臺(tái)飛，田永達(dá)，楊 劍，呂 旭

(長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安 710299)

在油田生產(chǎn)過(guò)程中，由于壓強(qiáng)和溫度的變化，井管內(nèi)固態(tài)物質(zhì)的析出會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，而垢層的出現(xiàn)與沉積，一方面，會(huì)增大流體運(yùn)動(dòng)阻力，增加額外能耗;另一方面結(jié)垢會(huì)堵塞管柱，降低采油效率。此外，垢層的形成與沉積受多種因素影響[1]。首先，當(dāng)垢層完整時(shí)，可以隔絕金屬管柱和流體，一定程度上可以減緩腐蝕。其次，當(dāng)垢層受流體沖擊破損，或者部分溶解不完整時(shí)，會(huì)形成部分金屬位置處于陽(yáng)極，出現(xiàn)局部腐蝕[2]；垢層屬于不完全貼合金屬的一種膜，當(dāng)油井中Cl-含量較高時(shí)，Cl-的小半徑特點(diǎn)使其容易進(jìn)入到金屬與垢層之間，加快腐蝕速度。在酸性氣體作用下，容易發(fā)生垢下腐蝕[2]。因此,除垢不僅可以提高生產(chǎn)效率，減少經(jīng)濟(jì)損失，一定程度對(duì)腐蝕也有著正面的影響。本文以安塞部分油井為例。

1 研究區(qū)概況

表1 油井水質(zhì)分析表

可以看出水質(zhì)偏弱酸性，且Ca2+含量較高，預(yù)估可能會(huì)產(chǎn)生大量的CaCO3垢。

2 模擬實(shí)驗(yàn)探究

在模擬實(shí)驗(yàn)中，以Langlier指數(shù)為基礎(chǔ)分析，考慮氣相、鹵水、油相以及多個(gè)固相平衡，并且可變化離子濃度，支持 350 ℃ 以內(nèi)和 300 MPa 以內(nèi)結(jié)垢預(yù)測(cè)。

2.1 探究溫度對(duì)結(jié)垢的影響

溫度對(duì)結(jié)垢的影響，主要通過(guò)影響易結(jié)垢鹽的溶解度來(lái)實(shí)現(xiàn)。絕大多數(shù)鹽類的溶解度隨著溫度的升高而降低，因此溫度越高，析出的結(jié)晶物越多，垢量越大。

以1#為例，輸入溫壓靜態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 靜態(tài)溫壓測(cè)試

從表3中看出，井筒中存在CaCO3、SrCO3、BaSO4三種類型的垢，且CaCO3的垢量隨著溫度的升高而增大，井筒中CaCO3的含量在三者是最多的。隨著溫度的升高CaCO3更多的析出成垢在溫度為 95 ℃ 時(shí)，CaCO3的析出量達(dá)到了 333.91 mg/L。而SrCO3和BaSO4隨著溫度的升高逐漸成垢量逐漸減少，在溫度為 77 ℃ 時(shí)成垢量達(dá)到最低為 116.7 mg/L。因此影響最終成垢量的最大因素為CaCO3[5]，其次為SrCO3，BaSO4含量在 10 mg/L 以下，影響最小。

從井口到井底，溫度逐漸上升。隨著溫度的上升，總垢量是不斷增大的，意味著井筒底部垢量應(yīng)最大[6]，應(yīng)及時(shí)清理，防止堵塞井底。

表3 溫度對(duì)各個(gè)類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

2.2 探究壓強(qiáng)對(duì)結(jié)垢的影響

壓強(qiáng)和溫度可以相互對(duì)應(yīng)，因?yàn)殡S著井筒深度的增加，溫度和壓強(qiáng)均增加[7]。從圖1可以看出，壓強(qiáng)的增大，也使得CaCO3垢的含量增加。溫度和壓強(qiáng)的變化，可以等效為深度的變化。因此，隨著井筒深度增加，井筒內(nèi)溫度和壓強(qiáng)增加，總的垢量也在增加，意味著越往油井深處，垢層越厚。

圖1 壓力對(duì)井筒結(jié)垢的影響

2.3 探究離子濃度對(duì)結(jié)垢的影響：

表質(zhì)量濃度對(duì)各個(gè) 類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

CO2(aq)=CO2(g)

2.4 探究質(zhì)量濃度對(duì)結(jié)垢的影響

表離子濃度對(duì)各個(gè) 類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

3 結(jié)論

1)溫度增加對(duì)CaCO3垢的形成有促進(jìn)作用，對(duì)SrCO3、BaSO4垢的形成有抑制作用。