油水井清防垢工藝技術研究

曹振鋒 李建海

摘要：華池油田開發進入中高含水期后，由于水的熱力學不穩定和化學不相容性，以及在注采過程中溫度、壓力等一系列因素的變化，造成油、水井結垢嚴重，給油田生產帶來了極大的危害。通過對華池油田油、水井結垢因素和機理的分析與探討，研究出相應的油、水井清防垢工藝技術，確保油田開發正常平穩運行。

關鍵詞：中高含水期;結垢因素和機理;清防垢工藝技術

1??概??況

第二采油廠華池油區構造位于鄂爾多斯盆地中北部，主要開采層位為三疊系長2、長3、長4+5層和侏羅系長6和長8層;地面原油平均密度0.86g/cm3，地面原油動力粘度5.0～15.0mPa·s，初餾點50-85℃，凝固點15～25℃;長4+5、長6水型為CaCl2型，長2、長3水型主要為Na2SO4型;原始地層壓力為5.10～13.47MPa，油藏原始地層溫度為35.0～51.8℃左右。

2??油、水井結垢因素和機理

2.1結垢因素

2.1.1注入水與地層水的不配伍性造成堵塞

長6地層水型為CaCl2水型，含有大量的Ca2+，少量的Ba2+等成垢離子，同時還含有一定的HCO3-，注水水源主要采用洛河層水系，為NaHCO3型、Na2SO4型，含有一定量的SO42-、CO32-和HCO3-，與地層水作用會形成CaCO3、CaSO4沉淀而堵塞地層。

2.1.2細菌堵塞

第二采油廠華池作業區所轄油田地層中主要有兩種細菌：硫酸還原菌和鐵細菌，硫酸還原菌為厭氧菌，而鐵細菌為好氧菌。其堵塞地層主要有兩種情況：

A、細菌自身大量繁殖，形成菌絡堵塞地層;

B、細菌代謝產生的粘液堵塞地層。

2.1.3粘土礦物

粘土礦物對地層的堵塞主要表現在儲層的敏感性，第二采油廠所轄油田主要就是水敏、酸敏。水敏礦物相對較少，主要在華152區表現明顯，這些堵塞在近井地帶表現明顯。

2.1.4產出水條件變化

流體流出地層后，隨著井筒溫度、壓力等的下降，因物理原因出現結垢，垢型一般為碳酸鹽垢。

2.2結垢機理

2.2.1碳酸鈣結垢機理

碳酸鈣是一種在石油礦場中經常遇到的沉淀物，油田伴生氣中CO2含量1%～7%，具備生成碳酸鈣垢的離子條件，CaCO3在含二氧化碳的水中溶解時將會發生如下化學反應：

2.2.2硫酸鋇結垢機理

在長4+5、長6油層油井產出水中，Ba2+、Sr2+含量較高，根據溶度積和同離子效應，在水中溶解的離子形成難溶鹽分子，最終生成極為難以除去的硫酸鋇垢。

3??垢樣分析

華池油田垢樣，在注水管柱內壁500m、850m處取混合樣，結垢物成份：FeO含量為22.73%，Fe2O3含量為51.44%，FeS含量4.03%，水分及有機物含量10.84%，還有5.84%的CaSO4、1.95%的CaCO3和1.80%的酸不溶物。垢型主要為Fe2O3+?FeO型。

華池油田華40-14井垢樣結垢物成份：FeS含量為61.08%，CaCO3含量為22.41%，Fe2O3為3.70%，水分及有機物3.08%，CaSO4為5.84%，還有1.70%的酸不溶物。垢型為FeS+?CaCO3型。

從以上數據分析，華40-14井結垢是由于注入水中的溶解氧對注水系統和管柱存在腐蝕，同時由于細菌作用，導致結垢;而華40-14井是由于產出水中高含腐蝕性硫化氫，對油管桿造成腐蝕，形成硫化亞鐵，同時由于產出水分壓下降，導致碳酸氫根分解，形成碳酸鈣而成垢。

4??清防垢工藝技術

4.1防垢技術

通過對結垢因素和機理的分析與探討，第二采油廠華池作業區主要采取在產出液或地層加入化學防垢劑的防垢工藝，根據結垢的部位和類型采取針對性的加藥方式。

第一種方式是通過油井套管環形空間，周期性滴加化學防垢劑，一般對結碳酸鈣型垢的油井和流程比較適用。

第二種方式是把防垢劑擠進地層，使防垢劑與巖層充分吸咐。該方法最適用于油井近井地帶污染。

第三種方式是為防止地層結垢在注入水中加入防垢劑，投加濃度30ppm。

第四種方式是注入水中加入改性劑，消除成垢離子，降低pH值和清除碳酸根離子，防止顯弱堿性的注入水與顯弱酸性的原始地層水中和結垢;殺滅細菌，阻止各類細菌生長，使腐蝕受到抑制。

第五種方式是將防垢藥塊置于防垢筒中，下入井底，防垢劑緩慢連續的溶于產出液中，起到防垢作用，一般防止油管結垢。

4.2清垢工藝技術

4.2.1清垢劑的成分

清垢劑要有強的洗油能力、快速溶垢和剝離垢的性能，并且對管線有較低的腐蝕性。因此，應配有滲透劑、浮化劑、溶垢酸、酸性緩蝕劑等清垢助劑。

4.2.2清垢基本原理

對不同的垢型，清垢劑有不同的配方和清垢方法，分別描述如下。

①?垢型為CaCO3

可直接用10%鹽酸溶解，發生以下反應：

為防止管線被腐蝕，應加入緩蝕劑，清垢效果良好。對于硫化亞鐵型、氧化鐵型的垢層，可用和該法基本相同的方法去除。

②?垢型為CaSO4

第一種方法是用27%鹽酸和15%NaCl的混合液（體積比為1：5：1）。在50℃浸泡，進行循環處理。

第二種方法是用20%的NaOH溶液浸泡，循環并使其保持在這一濃度，可除去垢。

③?垢型為Ba（Sr）SO4

一般在60℃以上溫度中，用飽和Na2CO3浸泡12h，使BaSO4、SrSO4轉化為BaSO3、SrSO3，同時復配較高濃度的EDTA螯合劑，濃度在5～25%之間，最后放進清垢液，再用5%鹽酸溶解，進而除去垢層。

5??認識與建議

5.1認識

（1）注水井高壓的原因是近井地帶堵塞，如果注入水中含氧量較高，可能產生鐵氧化物堵塞近井地帶形成高壓。注入水經常洗井是降低細菌腐蝕最有效的方法。

（2）油井近井地帶結垢是由于生產壓差過大，或者是由于原油物性原因導致孔喉堵塞，形成碳酸鈣垢或有機垢，使得泄油能力下降，產量降低。

（3）井筒形成附著在抽油泵、篩管等井底的垢層，是由于生產壓差過大，形成碳酸鈣垢的原因。

（4）抽油泵因垢卡修井，可能是硫化氫腐蝕形成片狀成垢物落入井底所致。

（5）油管內部基本均布垢層，凡爾球座也出現垢層，一般是產出水因溫度降低，硫酸鈣溶度積下降，形成二水硫酸鈣垢層的原因。

前兩種情況可用調整生產參數或地層酸化的方法解決，后三種情況可用加入防垢劑、緩蝕劑的方法解決。

5.2建議

（1）因近井地帶堵塞而造成的注水高壓問題，應對注水井和注水流程的日常管理進行改進，做到按制度和要求進行管理。

（2）檢泵時如發現井底設備附有垢層，應及時合理調整油井生產參數。

（3）對每口油井進行垢樣分析后，確定加藥類型、加藥周期、加藥濃度后，應加強管理，不能人為改變。

（作者單位：長慶油田公司第二采油廠華池作業區）