Cb區塊油井結垢原因分析與對策研究

楊帆，張寶勇，孫俊，孟章進，吳偉林，林晶晶（.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州　5009；.江蘇油田試采二廠，江蘇揚州　5000；.揚州綠源生物化工有限公司，江蘇揚州　5008）

Cb區塊油井結垢原因分析與對策研究

楊帆1，張寶勇2，孫俊3，孟章進1，吳偉林1，林晶晶1
（1.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2.江蘇油田試采二廠，江蘇揚州225000；3.揚州綠源生物化工有限公司，江蘇揚州225008）

針對Cb油田油井結垢問題，通過對油井采出水進行水質結垢預測趨勢預測、微生物生長環境、垢樣檢測等方面綜合研究分析，發現結垢原因是SRB腐蝕造成。室內對JS-2除硫抑制劑進行效果評價，在投加濃度100 mg/L時可有效降低采出水中硫化物和SRB的數量。

腐蝕結垢；硫酸鹽還原菌；井筒環境；抑制效果

結垢是油田生產中存在的普遍問題，油井結垢會造成泵筒堵塞、凡爾失靈、垢卡等情況，導致油井躺井作業，嚴重影響生產運行，極大增加維護成本。以江蘇油田Cb區塊為例，2013年油井檢泵作業85井次，其中53井次有不同程度結垢，作業井結垢率為62.3％，結垢問題十分突出。根據作業現場情況發現，該區塊油井結垢具有以下特征：（1）大部分結垢井含水在70％以上；（2）垢樣外觀呈灰黑色或黑褐色，主要為致密片狀和顆粒狀；（3）部分結垢井腐蝕現象嚴重，抽油桿、油管表面有明顯點蝕坑。

本文通過對江蘇油田Cb區塊采出水結垢趨勢、微生物生長環境和垢樣組成分析，明確區塊結垢的主要原因，并進行室內防垢藥劑的效果評價，為現場防垢治理提供指導依據。

1　材料與方法

1.1水樣采集

選擇典型結垢油井，進行現場水樣采集。根據所需測定水樣指標測定選擇相應取樣用品，SRB、TGB和FB使用250 mL的通過氮氣的厭氧瓶進行排氣取樣，硫化物單獨使用500 mL采樣瓶（廣口瓶）進行固定取樣，其他指標的測定使用2.5 L的聚乙烯桶。

1.2水質分析

pH、溫度和ORP現場測定；礦化度、氯離子與SO42-的測定使用離子色譜法測定；硫化物含量測定采用《油田污水中硫化物的測定方法（碘量法）》；總磷含量采用《油田污水中總磷的測定方法》測定；NO2-含量采用鹽酸a-萘胺比色法測定，NO3-采用紫外分光光度法測定。

1.3水樣SRB、TGB、FB種群數量的測定

采用絕跡稀釋法，即將欲測定的水樣用無菌注射器逐級分別注入到SRB、TGB、FB測試瓶中進行接種稀釋，然后放入生化培養箱中37℃培養7 d后，根據細菌平陽性反應和稀釋的倍數，計算出水樣中細菌的數目。

1.4油井垢樣分析

采集Cb區塊典型井筒垢樣，用X射線衍射（XRD）分析。

1.5除硫抑制劑評價

本實驗根據篩選出的一種除硫抑制劑JS-2，主要從兩方面來檢測藥劑效果，（1）通過測定加入JS-2后水樣中SRB含量變化；（2）通過測定水樣中硫化物的含量變化。具體步驟是：設定抑制劑JS-2為4個濃度梯度（0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L），以Cb區塊采出水為實驗對象，檢測不同濃度和時間水樣SRB數量和硫化物濃度的變化，評價除硫抑制劑JS-2的效果。

2　結果與討論

2.1Cb區塊結垢趨勢分析

運用Scalechem 3.0垢化學分析軟件，對典型油井采出水進行（碳酸鈣）結垢趨勢計算。從計算結果可以看出，在油藏壓力條件下，碳酸鈣結垢最高趨勢值在20～45，結垢趨勢較弱，由此判斷碳酸鈣垢不是油井結垢的主要類型。

2.2油井垢樣分析

據典型油井垢樣，應用X射線衍射手段對取得的垢樣進行分析，由表2可知，3個油井垢樣主要成分為硫化亞鐵（FeS）。

表2 油井垢樣XRD衍射分析結果

2.3Cb區塊SRB生長環境分析

由表3可知，Cb區塊部分油井SRB數量很高（＞600個/毫升）；由表4可得，采出水硫化物含量較高，水體呈弱酸性。

綜合分析可知，Cb區塊整體水質環境比較適合SRB的生長，主要體現在：區塊水體氧化還原電位（ORP）較低，屬于較強的還原性環境；含有一定數量的硫酸根，具有能量載體；同時含有一定量的NO3-和總磷等基本營養元素，適應SRB的迅速生長繁殖［4］。

表1　水樣離子組成分析表

表3　Cb區塊油井采出水SRB計數

2.4Cb區塊硫化物變化規律分析

從表5可知，隨著開發時間的延長，區塊采出水中硫化物的含量逐步上升，與SRB的數量逐漸升高存在正相關性，可以得出Cb區塊中硫化物的升高是注水過程中SRB還原硫酸根造成的。

表4　Cb區塊油井水樣理化指標測定

表5Cb區塊采出水硫化物變化情況表

綜合分析可知，Cb區塊油井SRB含量很高，SRB將水中的硫酸根還原成硫化氫［5］，腐蝕油井管材設備，產生大量的腐蝕產物（典型的如黑色FeS沉淀），因此Cb區塊結垢的主要原因是因為SRB腐蝕造成的。

2.5高效除硫抑制劑室內評價分析

針對Cb區塊SRB腐蝕造成油井結垢的問題，室內篩選了一種除硫抑制劑JS-2，并對現場水進行了4個濃度梯度的（0、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）效果評價實驗。

由圖1和表6可知，投加JS-2濃度為（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）的水樣樣品中，3 d后硫化物和SRB均有較大程度下降，同時原水中SRB和硫化物基本不變（原水SRB為7 000個/毫升，硫化物為32.5 mg/L）；投加濃度在50 mg/L時，在第5 d～10 d硫化物和SRB含量會先降后升，出現波動；而投加濃度在100 mg/L、200 mg/L時，硫化物和SRB則穩定下降在0 mg/L和0.6個/毫升；分析認為除硫抑制劑對于水樣中硫化物和SRB有較好的抑制作用，作用濃度在100 mg/L及以上時效果穩定，不會出現反彈。

圖1　不同抑制劑濃度下水樣硫化物變化圖

表6　不同抑制劑濃度下SRB變化情況表

3　結論與認識

（1）Cb區塊采出水氧化還原電位（ORP）較低，含有一定數量的硫酸根，具有能量載體；同時含有一定量的NO3-和總磷等基本營養元素，適應SRB的迅速生長繁殖。

（2）Cb區塊采出水中SRB的生長導致硫化物的產生，硫化物和SRB腐蝕管桿形成的腐蝕產物硫化亞鐵，是油井結垢的主要原因。

（3）除硫抑制劑JS-2可以有效降低油田采出水中硫化物和SRB的數量，有效作用濃度為100 mg/L。

［1］張亞亞，丁馨，惠立.油田結垢原因分析及防垢措施研究［J］.遼寧化工，2011，40（1）：69-71.

［2］牟英華，崔付義，蔣紹輝，等.樁西采油廠油井結垢機理研究及防治［J］.化學工程與裝備，2011，（8）：100-102.

［3］苑海濤，弓愛君，高謹，等.硫酸鹽還原菌的微生物腐蝕及其防護研究進展［J］.化學與生物工程，2009，26（1）：11-13.

［4］苑袁玉英，白芳，王永生，等.鄯善油田油井腐蝕結垢機理研究及防治技術［J］.吐哈油氣，2012，17（1）：73-76.

［5］韋良霞，肖英玉，曹懷山，等.純化油田油井腐蝕結垢原因分析及治理措施［J］.石油與天然氣化工，2004，33（2）：127-129.

Analysis and countermeasures of well scaling in the Cb block

YANG Fan1，ZHANG Baoyong2，SUN Jun3，MENG Zhangjin1，WU Weilin1，LIN Jingjing1
（1.Petroleum Engineering Technology Research Institute，Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225009，China；2.Oil Production Plant 2 of Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225000，China；3.Yangzhou Luyuan Bio-chemical Co.，Ltd.，Yangzhou Jiangsu 225008，China）

The oil wellscalingwas prominent，which resulting card pumps，gathering pipeline blockage，etc，after Cb oilfield water rises and to analyze the reasons for scaling.In order to analyze the reasons for scaling，it were studied that scaling ion distribution，wellbore corrosion，produced water microbial growth environment，the X-ray diffraction and fluorescence probe of typical scalesample in 32 oil wells.It was found that scaling primarily caused by stratigraphic incompatibility and waterborne bacterial corrosion.The efficient inhibitor screening and biological preservativescan relieve produced water scalingeffectively.

corrosion and scaling；sulfate-reducing bacteria；wellbore environment；inhibitory effect

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.027

TE358.5

A

1673-5285（2015）01-0107-04

2014－11-26

中國石化集團公司科研項目：油井生物防腐綜合技術研究，項目編號：P14071；江蘇油田局科研項目：油井生物防腐工藝研究，項目編號：JS13039。