油井井筒結垢機理和防垢措施研究進展

張智博　樊海龍　張浩　何歡

摘要：通過對油田井筒結垢原因分析及防阻垢技術措施的研究，分析形成油田井筒結垢的成分，在油田生產過程中，合理控制結垢的成分，并結合井筒的運行條件，設法提高井筒的溫度和壓力，減輕結垢的現象。一旦形成垢，采取必要的處理措施。實施油井的防垢阻垢技術措施，有效地防止油井結垢對油田生產的危害。盡可能減少結垢的影響，提高油田生產的效率。

關鍵詞：油井井筒;結垢機理;防垢措施

目前，油井的開采進入到高含水的中后期，不斷的開采過程中井筒的結垢現象會越來越嚴重，大大降低了油井的原油產量，這就需要相關從業人員加大井筒結垢的研究，從其結垢機理出發制定高效的防垢技術。

1油井井筒結垢機理和原因

當地層流體從油層經過射孔的孔眼流入油井井底時，液體的壓力及液體的溫度急劇下降，因而地層流體在地層深部的水化學平衡被打破，因此油井的整個井筒之中，包括抽油桿、篩管孔眼、抽油泵活塞、沉砂管、油管內壁、套管等井筒內的井下工具發生結垢。從油井井筒結垢的發生原因來看，主要體現在以下三個方面：

（1）熱力學條件的變化

油井產液中存在鎂離子、硫酸根離子、鈣離子等成垢離子，以及難溶鹽類溶解于水中，在地層狀態下通常處于飽和狀態。當其伴隨水體進入井筒以后，由于環境的變化（如溫度、壓力下降等），使其中在水體中的溶解平衡發生變化，于是這些難溶鹽類溶解度下降，溶液出現飽和現象，在管壁沉積導致井筒結垢。

（2）流體動力學因素

影響結垢的流體動力學因素主要是液流形態（層流或紊流）、流速及其分布。紊流使水質點相互碰撞，流速增加使液流攪動程度增大，沉淀晶體凝聚加劇促使晶核快速形成。在油田結垢環境中，管線內不光滑表面和已腐蝕表面附近易出現紊流狀態，從而使局部過飽和度增大而產生結垢。

（3）固液界面壓力場吸附

當產液中離子處于過飽和狀態時，溶液處于亞穩態，這時液固界面能降低成垢離子結晶所需的能量，形成固液界面壓力場吸附，使固體晶體自發的沉積在管壁上。

2油井井筒結垢的防治措施

2.1化學防垢阻垢技術

對于油井的生產作業而言，由于受到地層水的成分不穩定因素的影響，且在生產過程當中還會和各種輔助生成物以及井底機械設備之間發生一些化學反應，進而產生了井筒結垢的現象，要想從源頭上防止垢狀物質的出現，需要對油井底水防阻垢的工作予以高度的重視，需要在油井的注水中添加阻垢劑。通常情況下，可以選取磷酸鹽和聚合物這兩種物質作為阻垢劑，其作用效果十分明顯，且化學性質較為穩定，不會和石油原液以及地下設備之間發生反應，對于垢狀物質的形成產生了積極的防阻作用。

2.2改進油井生產方式，實現綜合防治

從油井井筒結垢的機理來看，要想實現對其問題的綜合防治，還需要采取改善油井生產方式的措施，實際上就是對井內流體的流動環境予以完善。一般情況下，在油井生產作業的過程當中，采取油套環空加破乳劑的方式來降低井下的負荷，使得集輸站原油的脫水效果得以提升，從而將原有的乳化水轉變成為游離水，但是這樣的做法可能會加劇油井井筒的結垢問題，因此要適當控制對破乳劑的添加。除此之外，當油井所采用的是強采的生產方式，極易出現地層產液能力和油井生產參數之間的不相適合，因此要加強注水的效果，對各項生產參數實現準確的控制，從而充分的提升井底流壓和地層壓力，最終降低油井井下的結垢速度。

2.3優化油井的生產運行參數

為了提高井筒的溫度，防止石蠟結晶析出，而引起井筒的結蠟現象，加之結垢，將油流的流通面積縮小很多，嚴重影響到油田的正常生產。因此，優化油井的生產參數，通過各種技術措施，提高井筒油流的溫度，降低油流的粘度，有效地防止結垢和結蠟，達到阻垢的效果。依據油井的生產特點，合理控制油井的生產參數。避免油井井筒的溫度下降，使原油中的石蠟結晶析出，導致結蠟的現象。而使結垢越來越嚴重。采用熱力采油技術措施，將熱蒸汽等注入到油層中，提高油流的溫度，降低垢的形成，采取最佳的方式，更好的防垢阻垢，不斷提高油田生產的效率。

2.4物理防垢阻垢技術措施

采用物理的阻垢防垢技術，如在井筒內安裝強磁的防垢阻垢器，通過強大磁場的作用，抑制垢的形成，即使形成垢后，也無法粘附在井筒管壁上，隨油流帶到地面上來，減少油井結垢的影響。也可以對油管進行內壁涂層處理，或者選擇玻璃襯里油管，防止結垢、結蠟粘附在油管內壁，而縮小油流通的面積，增大油流的阻力，降低油井的生產能力。

2.5在油井井筒的管柱中增設強磁防腐阻垢器

當油井井筒結垢問題較為嚴重的情況之下，需要在油井井筒的管柱中增設強磁防腐阻垢器，通過元件來有效的阻止管道出現腐蝕的問題。當強磁防腐阻垢器在工作運行的狀態之下，在元件的周圍會形成一個強烈的磁場，具有顯著的殺菌功效，特別是井筒結垢和細菌繁殖之間存在著緊密的聯系，而強磁防腐阻垢器能夠較好的顯示出井筒內結垢的環境，通過對其予以改變，以此來有效的減少垢狀物質的產生;另外借助磁場效應還會在管道周圍形成磁流體動力波，其具有較好的拋光作用，能夠有效的處理管道內部的污垢，從而保證管道內部的光滑，對于垢物質的再次凝結起到了一定的防止作用。對于強磁防腐阻垢器而言，其同時具有阻垢和防腐的雙重功能，且成本低廉、使用簡單、壽命長，不會對生態環境造成污染。

3 結論

綜上所述，針對于油井開發中后期階段所出現的油井井筒結垢問題，以上首先對其現象的發生機理和原因進行了簡要的分析，之后以此為根據提出了針對性的防治措施，包括在油井的注水中添阻垢劑、在油井井筒的管柱中增設強磁防腐阻垢器以及改進油井生產方式等，從而實現綜合防治。當然，要想從根本上防止出現油井井筒結垢的現象，石油企業還需要實現進一步的研究，從而實現經濟效益的高效獲取，并促進我國石油行業領域的可持續發展。

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