油水井井筒結垢分析與處理

郭永飛 李加剛

江蘇油田試采一廠采油十二隊 江蘇揚州 225600

一、油、水井垢樣定性分析

自2010年以來，我們對油井檢泵過程中發現的垢樣進行了逐井采集，并及時利用現有手段對垢樣進行酸溶、油溶后的碳酸鹽、硫化物、鐵離子等物質進行了組分分類定性分析，至2013年累計分析垢樣300余個；從定性分析結果來看，垢樣中各類物質檢出頻率分別為：腐蝕產物類垢占總垢樣數的60.32%；碳酸鹽類垢占總垢樣數的23.57%；膠質、蠟質及泥沙類物質占總垢樣數的6.11%。

在采油井中，隨著采出液的上升，溫度的下降，方解石（文石）石膏、鐵氧化物和菱鐵礦均溶解度下降，沉淀量增加，由于在油井井筒內的溫度變化范圍內，各礦物的溶解度實際上變化有限，所以往往會在相對集中的井段范圍內出現沉淀現象，且使流體中組分濃度下降，導致淺部結垢現象不顯著。

由計算結果可知，Fe的氧化物是最易沉淀、沉淀量也最大的組分，但當溶液中Fe2+含量高于50 mg/L時基本不隨其升高而沉淀量增大。但是碳酸鹽類礦物則不同，存在一個溶解度相對低的溫度60℃左右（對應井深1200m左右）。這解釋了結垢物中普遍存在鐵氧化物沉淀，深部鐵多，淺部碳酸鹽相對增加的趨勢。

二、油、水井結垢機理研究

結合垢樣分析、模擬實驗和計算模擬等研究結果，以及對沙埝油田油井生產資料的調研，我們認為，沙埝油田油井垢樣中幾種常見的危害最大的垢主要有：①碳酸鹽垢（主要成分為CaCO3）②硫酸鹽垢（主要成分為CaSO4，BaSO4，SrSO4）、③鐵化合物垢（主要成分為FeCO3、FeS、Fe(OH)2、Fe(OH)3），現場垢樣往往是多種組分的混合物，以某一種或兩種為主。其中，鹽類垢的來源主要來自于地層流體，而鐵質的來源除了地層水之外，管壁的CO2、細菌腐蝕為其主要來源。

三、油井井筒殺菌工藝研究

根據對沙埝油田垢樣分析及油井結垢認識的研究成果，一些井的復硫鐵礦(Fe3S4)、硫鐵礦(FeS)含量較高，定性分析結果表明該類物質主要以硫化亞鐵的形式存在于垢樣中，而這些井試油資料中的油、氣、水性分析結果均顯示油、氣、水中S-2或H2S氣體含量較低或不含有S-2或H2S氣體，通過對油井中硫化亞鐵形成機制的研究分析，認為其成因主要是細菌作用所致，由此，我們在結垢腐蝕嚴重的油井上開展了細菌普查工作，以期通過井筒殺菌處理達到防止鐵垢產生的目的。

1.油井井口細菌含量檢測

對沙埝油田結垢腐蝕嚴重的油井上開展了井口細菌含量普查工作，取油井井口產出水接種至細菌培養瓶，以檢測產出水中的細菌含量。

2.油井垢樣細菌含量檢測

為確定細菌對垢樣形成的影響及垢樣中細菌的存在，我們進一步做了井筒垢樣中的細菌含量測試，具體方法是：將現場垢樣密閉隔氧后取回，至實驗室研磨粉碎，取1g垢樣浸泡到100ml的細菌培養液中培養2天后，檢測培養液中的細菌含量，實驗結果顯示，垢樣含有的細菌主要為硫酸鹽還原菌，且遠高于產出水中的細菌含量。

3.殺菌劑篩選

我國油田常用的殺菌劑按其功能和組成可分為兩大類，即氧化型殺菌劑、非氧化型殺菌劑。殺菌劑的種類繁多，使用單一的殺菌劑容易使細菌產生很強的抗菌性，通過對樣品的篩選分類，我們選擇了5種殺菌劑進行室內篩選，通過比較殺菌效果，選擇了LC-3B氧化型殺菌。

4.殺菌劑與阻垢劑之間的配伍性研究

由于結垢與腐蝕互為影響，現場二種問題往往同時存在于同一口油井中。以沙埝油田為例，現場同時投加阻垢、殺菌劑的井較多，為防止殺菌、阻垢二種藥劑的不配伍性問題，采用現場使用的FA505與LC-3B進行了配伍實驗，實驗條件為：在75℃條件下，評價40mg/l濃度下的FA505阻垢劑溶液對不同濃度下的殺菌劑殺菌性能影響關系，結論為：300mg/l濃度下，LC-3B與FA505配伍性良好，可同時有效保證殺菌及阻垢效果。

5.殺菌劑使用濃度優化

針對油井井下細菌的存在方式，分別做了水中游離菌和垢下固著菌的殺菌劑使用濃度優化試驗。

水中游離菌使用濃度優化分別做了110、7000、11100個/ml三個細菌含量下和40mg/l—600mg/l殺菌劑濃度下的殺菌試驗，結論為：現有殺菌劑在200mg/l濃度下，可有效殺滅產出水中的游離菌。

垢下固著菌殺菌劑使用濃度優化采用靜態掛片法在培養基中獲得長有固著菌的掛片若干。不同濃度殺菌劑與掛片上的固著菌SRB接觸1h后，將掛片取出放入干凈的培養基中培養，培養基變黑則說明該濃度的殺菌劑不能完全殺死固著菌，反之，則該濃度的殺菌劑可以完全殺死固著菌。以此找到各殺菌劑的最低殺滅濃度。