定邊油田油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟現(xiàn)狀及防治措施

呂雷劉萬明姚元建王珂

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院；2.延長油田股份有限公司定邊采油廠勘探開發(fā)研究所）

定邊油田油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟現(xiàn)狀及防治措施

呂雷1劉萬明2姚元建2王珂1

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院；2.延長油田股份有限公司定邊采油廠勘探開發(fā)研究所）

隨著油田開發(fā)進(jìn)度的加快和環(huán)保要求的提高，如何解決好油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟已成為各大油田企業(yè)亟待解決的問題。文章概括了定邊油田油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟的現(xiàn)狀及防治措施，逐一分析了油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟的原因和目前所采取的措施及存在的問題，并結(jié)合定邊油田生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行探討，提出了對現(xiàn)有措施的改進(jìn)建議。

定邊油田；腐蝕；結(jié)垢；結(jié)蠟；防治措施；改進(jìn)建議

0 引 言

油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟從油田開發(fā)初期一直伴隨至油田開發(fā)末期，其防治影響油田的開發(fā)效率。近年來隨著定邊油田開發(fā)逐漸進(jìn)入中期，原油含水率不斷上升，油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟現(xiàn)象十分嚴(yán)重。油井井下腐蝕影響油井的正常生產(chǎn)，造成產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時會導(dǎo)致油井停產(chǎn)、報(bào)廢、污染井場周邊環(huán)境；地面集輸管線發(fā)生腐蝕，管道產(chǎn)生點(diǎn)蝕穿孔造成漏油，污染環(huán)境，嚴(yán)重時甚至影響生產(chǎn)生活安全［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年由腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟等原因造成的修井?dāng)?shù)量接近800口，生產(chǎn)直接費(fèi)用約940萬元。本文針對2012年上半年油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟現(xiàn)狀作了綜述，分析了目前所采取措施存在的問題并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議，以尋求最適合定邊油田后期開發(fā)的防腐阻垢清蠟措施。

1 油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟現(xiàn)狀

針對油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟等嚴(yán)重問題，對定邊油田油井進(jìn)行了摸底調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有470口油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟嚴(yán)重，具體比例分布如圖1所示。

圖1 定邊油田油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟情況

從圖1可看出：在定邊油田油井中，結(jié)蠟問題最為普遍，其次是結(jié)垢問題和腐蝕問題，復(fù)合問題油井所占比例最小。在所有問題油井中，結(jié)蠟和結(jié)垢油井所占比例之和高達(dá)86%，由此可見，在今后的油田實(shí)際生產(chǎn)中，油井阻垢清蠟將是一項(xiàng)重要任務(wù)。

2 油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟原因

2.1 油井腐蝕

井下腐蝕一般發(fā)生在油管、泵、抽油桿及井下工具等處，產(chǎn)生溝槽腐蝕和穿孔腐蝕及絲扣腐蝕等，破壞性大，造成油管、油桿斷脫和無法正常排液。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，定邊油田腐蝕嚴(yán)重油井主要分布在東仁溝采油隊(duì)、樊學(xué)采油隊(duì)和白馬崾先采油隊(duì)。油井腐蝕多發(fā)生在油管、抽油桿和套管部位，其中油管腐蝕和抽油桿腐蝕居多。通過綜合分析得出造成腐蝕嚴(yán)重的原因主要有：產(chǎn)出液含水量高、產(chǎn)出液H2S含量高和井斜造成管桿偏磨等三個方面［2-3］。

對于東仁溝采油隊(duì)而言，造成腐蝕嚴(yán)重最主要的原因是油井產(chǎn)出液含水率高。在腐蝕嚴(yán)重油井的產(chǎn)出液中，含有大量的水，產(chǎn)出水礦化度高，導(dǎo)電性強(qiáng)，電化學(xué)反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移快，因此會對油管、抽油桿等設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕性。另外，對于產(chǎn)出液含水大于74%的油井而言，油井產(chǎn)出液會發(fā)生換相，由油包水型轉(zhuǎn)換為水包油型，管、桿表面失去了原油的保護(hù)作用，產(chǎn)出水直接接觸金屬，腐蝕速度增加，摩擦的潤滑劑由原油變?yōu)楫a(chǎn)出水，由于失去原油的潤滑作用，油管內(nèi)壁和抽油桿磨損速度加快，磨損和腐蝕相互促進(jìn)［4］。

對于樊學(xué)采油隊(duì)和白馬崾先采油隊(duì)而言，造成腐蝕嚴(yán)重的主要原因有油井產(chǎn)出液含水率高和含H2S高，其中含H2S高是主導(dǎo)原因。碳鋼在含有H2S的水溶液中會引起氫的去極化腐蝕，陽極產(chǎn)物亞鐵離子與水中的硫離子結(jié)合生成FeS。同時，溶解于水中的H2S還會使金屬材料形成硫化物應(yīng)力破裂。

另外，定邊油田生產(chǎn)油井大多數(shù)為定向斜井。定向斜井在開采過程中，油管、抽油桿會產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象，使管、桿偏磨表面產(chǎn)生熱能，從而使管、桿表面鐵分子活化，而油井產(chǎn)出液具有強(qiáng)腐蝕性，會使偏磨處優(yōu)先被腐蝕［5］。因此，對于所有腐蝕嚴(yán)重油井而言，井斜造成管、桿偏磨引起油井腐蝕的現(xiàn)象不可忽視。

2.2 油井結(jié)垢

定邊油田多為注水開發(fā)低滲透油田，由于地層水和注入水的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性，以及采油過程中壓力、溫度等因素，使油氣水平衡狀態(tài)發(fā)生變化，容易發(fā)生無機(jī)鹽類物質(zhì)BaSO4、SrSO4、CaSO4、CaCO3、Fe（OH）3等一種或多種垢物的沉積，從而造成油井井筒嚴(yán)重結(jié)垢［2］。通過對不同采油隊(duì)結(jié)垢油井垢物成分分析發(fā)現(xiàn)：定邊油田油井垢物主要成分為CaCO3，少數(shù)油井垢物伴有少量的SrSO4。

2.3 油井結(jié)蠟

定邊油田原油多屬于高蠟原油，在地層條件下，蠟溶解于原油中。在開采過程中，含蠟原油沿著油管上升，隨著壓力及溫度的不斷降低，以及輕質(zhì)組分的不斷逸出，當(dāng)原油接觸到一個溫度低于臨界濁點(diǎn)的表面時，蠟質(zhì)就會逐漸附著在油管管壁上，即出現(xiàn)蠟沉積，造成油管結(jié)蠟，結(jié)蠟位置多在300～600m左右［2］。

3 目前采取的防治措施及存在的問題

3.1 目前采取的防治措施

3.1.1 防腐

目前對腐蝕嚴(yán)重油井采用的防治措施是定時定量投加化學(xué)緩蝕劑，收到一定的緩蝕效果，但采取的防治措施單一，其局限性較大。

3.1.2 阻垢

利用在井筒安裝FGQC-16F-220型多功能防垢除蠟增油裝置進(jìn)行防垢，延長了油井修井周期，取得了一定的阻垢效果；通過定時定量向結(jié)垢油井環(huán)空投加化學(xué)阻垢劑，取得了較好的阻垢效果。

3.1.3 清防蠟

主要有添加清蠟劑、環(huán)空清蠟、熱洗清蠟以及太陽能防蠟技術(shù)和磁防蠟技術(shù)。添加清蠟劑主要是在站內(nèi)進(jìn)行。環(huán)空清蠟在新安邊采油隊(duì)引用較多。熱洗清蠟是定邊油田應(yīng)用最多的清蠟工藝，95%以上的油井采用這種清蠟技術(shù)，但該技術(shù)需在起出管柱的情

況下進(jìn)行，因此產(chǎn)生的費(fèi)用最高，同時油井停產(chǎn)降低了原油產(chǎn)量。太陽能防蠟技術(shù)即在結(jié)蠟嚴(yán)重的油井井口安裝太陽能防蠟器，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱油流溫度和熔解已經(jīng)沉積在管壁上的蠟，起到一定的防蠟作用。對于井筒結(jié)蠟嚴(yán)重油井，通過在井筒相應(yīng)位置上安裝磁防蠟器，利用磁致膠體效應(yīng)和氫鍵異變效應(yīng)起到防蠟作用。定邊油田2010年試安裝10套，效果良好。如：定3148井以前掃線周期不到2個月，井口壓力2.0MPa左右，安裝后3個月未進(jìn)行掃線，井口壓力保持在0.5MPa左右；樊學(xué)4362-3井，日產(chǎn)液25m3，產(chǎn)油18m3，以前每個月需清洗管線1次，使用后3個月未清管線，壓力也未出現(xiàn)偏高現(xiàn)象。

3.2 存在的主要問題

各個采油隊(duì)沒有形成相應(yīng)完善的管理制度對問題油井進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的管理，對問題油井的問題原因、程度、防治措施及效果等情況掌握的不徹底。

目前對于油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟等問題的發(fā)現(xiàn)只是定性觀察，對于油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟的嚴(yán)重程度、油井結(jié)垢類型、油井腐蝕類型等問題并沒有進(jìn)一步的探究。目前采用的化學(xué)清蠟劑、阻垢劑、緩蝕劑的品種單一，適應(yīng)性不強(qiáng)，取得的應(yīng)用效果有限。

對于不同油井，目前化學(xué)添加劑的投加量沒有嚴(yán)格的區(qū)別，即化學(xué)添加劑的投加量幾乎相近，沒有開展同一添加劑對不同油井的適應(yīng)性研究。

對于同一油井問題的防治，采用的措施比較單一，收到的效果有限。譬如：對于結(jié)蠟嚴(yán)重油井，有的采用化學(xué)清蠟法，有的采用機(jī)械清蠟法，有的采用熱洗清蠟法，沒有將不同措施有機(jī)結(jié)合起來。

4 措施改進(jìn)建議

4.1 管理方面

實(shí)施分類動態(tài)管理油井。根據(jù)油井不同生產(chǎn)狀況，按照“資料錄取優(yōu)先、跟蹤評價優(yōu)先、問題處理優(yōu)先”的原則優(yōu)化管理。圍繞“三定三統(tǒng)一”原則，即“定人、定時、定井，統(tǒng)一計(jì)量工具、統(tǒng)一換算方法、統(tǒng)一計(jì)量點(diǎn)”，制定嚴(yán)格的油井生產(chǎn)管理規(guī)章制度和措施，規(guī)范油井洗井、加藥等工作，制定責(zé)任人制措施，總結(jié)間歇抽油規(guī)律，準(zhǔn)時規(guī)劃計(jì)量時間，按照切塊泵油要求，適時完成計(jì)量記錄，為建成具有“產(chǎn)能預(yù)警”效果的生產(chǎn)分析報(bào)表提供可靠數(shù)據(jù)［1］。

4.2 技術(shù)方面

4.2.1 防腐措施建議

針對目前投加化學(xué)緩蝕劑的方式不夠優(yōu)化和用量偏少（藥劑∶水＝1∶10，質(zhì)量百分比）的問題，建議用滴注的投藥方法進(jìn)行投加，采用藥劑∶水＝1∶4（質(zhì)量百分比）加入緩蝕劑。

進(jìn)一步開展油井腐蝕原因、類型和機(jī)理的分析，為后續(xù)防腐措施的選擇和開發(fā)研制高效緩蝕劑提供理論依據(jù)。

針對目前使用的緩蝕劑種類單一問題，建議考慮開展多種不同種類化學(xué)緩蝕劑的合成及復(fù)配性能研究，研制出不同種類的多元緩蝕劑復(fù)配物。由于各油井產(chǎn)出液組分不盡相同，油井腐蝕類型和程度不同，因此有必要進(jìn)一步探究不同種類藥劑對不同油井產(chǎn)出液的適應(yīng)性及應(yīng)用效果，即針對不同油井產(chǎn)出液優(yōu)選出其最佳化學(xué)緩蝕劑的種類及投藥量。

開展物理防腐技術(shù)的研究，選用合適的涂層工藝與材料，延緩井下設(shè)備的腐蝕。對于油井不同種類設(shè)備，建議選擇相應(yīng)的合適材質(zhì)的設(shè)備，減緩設(shè)備的腐蝕［6］。如：對于H2S腐蝕嚴(yán)重的油井，可以考慮選用XM19氮化不銹鋼材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備。

4.2.2 阻垢措施建議

進(jìn)一步開展油井結(jié)垢成因、類型和機(jī)理的分析，為后續(xù)阻垢措施的選擇和開發(fā)研制新型高效阻垢劑提供理論依據(jù)。

針對目前使用的阻垢劑種類單一問題，考慮開展多種不同種類化學(xué)阻垢劑的研制工作，合成研制出不同種類的阻垢劑。由于各油井產(chǎn)出液組分不同，油井結(jié)垢類型和程度不同，因此有必要進(jìn)一步探究不同種類藥劑對不同油井產(chǎn)出液的適應(yīng)性及應(yīng)用效果，即針對不同油井產(chǎn)出液優(yōu)選出其最佳化學(xué)清阻垢劑的種類及投藥量，進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，探究出不同藥劑之間的最佳藥劑組合，尋求效果與成本的最佳結(jié)合點(diǎn)。

開展化學(xué)阻垢技術(shù)、物理阻垢技術(shù)（如：磁阻垢技術(shù)）和工藝阻垢技術(shù)（如控制溶液的pH值、去除溶解氣體、避免不相容水的混合等）研究，將不同的阻垢技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，如將化學(xué)阻垢技術(shù)和磁阻垢技術(shù)配套使用，取長補(bǔ)短［6］。

完善采油工藝，保證井下不漏失，避免不同層位地層水接觸，同時投加適量的阻垢劑。

4.2.3 清防蠟措施建議

進(jìn)一步開展油井結(jié)蠟微觀機(jī)理和清蠟作用機(jī)理的研究，為后續(xù)清防蠟措施的選擇和開發(fā)研制新型化學(xué)清防蠟劑提供理論依據(jù)。

針對目前使用的化學(xué)清蠟劑種類單一問題，開展多種化學(xué)清防蠟劑的研制工作，合成出不同種類的清防蠟劑。由于各油井產(chǎn)出液組分不盡相同，油井結(jié)蠟程度和位置不同，因此有必要進(jìn)一步探究不同種類藥劑對不同油井產(chǎn)出液的適應(yīng)性及應(yīng)用效果，即針對不同油井產(chǎn)出液優(yōu)選出其最佳化學(xué)清防蠟劑的種類及投藥量。同時可以考慮將合成的防蠟劑做成圓柱形空心緩釋防蠟塊，利用其緩慢釋放的特性，一次性加入井底且作用時間可長達(dá)半年，起到防蠟效果的同時也延長了油井生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。

進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，探究不同藥劑之間的最佳組合。

進(jìn)行油井多種不同清防蠟工藝的深入探索，將不同的清防蠟措施有機(jī)結(jié)合起來。如：東仁溝采油隊(duì)星110-5井是一口結(jié)蠟結(jié)垢均很嚴(yán)重的油井，目前采取的防治措施是投加清蠟劑和阻垢劑，效果并不理想，因此可以考慮在投加清蠟劑和阻垢劑的同時在井筒安裝FGQC-16F-220型多功能防垢除蠟增油裝置進(jìn)行清蠟阻垢，將化學(xué)清蠟阻垢技術(shù)和磁清蠟除垢技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，在收到更好防治效果的同時可以減少清蠟劑和阻垢劑的投加量。

5 結(jié)束語

定邊采油廠防腐阻垢清蠟工作經(jīng)過多年改進(jìn)，工程技術(shù)人員為有效地解決油井腐蝕、結(jié)垢、結(jié)蠟問題做了大量的相關(guān)工作，摸索出一系列相應(yīng)的防治措施，取得了較大的成效，保證了油井的正常生產(chǎn)，為油田的穩(wěn)產(chǎn)增收打下了基礎(chǔ)。然而，隨著油田的持續(xù)開發(fā)，后期油井產(chǎn)出液含水率大幅度上升，油井腐蝕結(jié)垢結(jié)蠟現(xiàn)象日益明顯，同時由于腐蝕造成漏油而引發(fā)的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，如果僅依靠添加化學(xué)藥劑或機(jī)械洗井修井等措施進(jìn)行防治，將會大大增加生產(chǎn)成本，效果也不理想。基于環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的需要，有必要開發(fā)研究一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的新技術(shù)和新工藝，尋求效益與成本的最佳結(jié)合點(diǎn)。

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（編輯 石津銘）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.007

：1005-3158（2015）01-0018-03

2014-02-24）

呂雷，2012年畢業(yè)于長江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士，現(xiàn)在陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院從事油田化學(xué)研究工作。通信地址：陜西省西安市高新區(qū)科技二路75號延長石油研究院310室，710075