柳泉油田泉42斷塊防腐阻垢工藝研究

張明明

（中國石油華北油田第四采油廠 河北廊坊 065000）

柳泉油田泉42斷塊位于河北省固安縣柳泉鄉，構造上處于柳泉曹家務構造帶南部，牛北斜坡西部。有51口油井，平均單井日產液量3.84方，日產油量2.36噸，綜合含水38.5%。泉42斷塊地層采出液含蠟高，含水低，且間歇出水。近幾年在生產過程中發現有26口油井存在腐蝕結垢嚴重問題，修井作業中發現抽油桿、油管經常斷脫、腐蝕穿孔，導致頻繁檢泵修井作業，給油井正常生產造成嚴重影響，增加生產成本。為了解決泉42斷塊這一問題，有針對性地開展了油井防腐防垢技術研究工作。

1 水質、垢樣分析

泉42斷塊油井含水低，有些油井含水為0，給室內試驗造成困擾。為此根據該斷塊油井實際生產情況，對部分油井進行多輪監測取樣，對采出水水樣進行分析。

從表1中可以看出：①三口井水質礦化度較高，易引起電化學腐蝕；②Q42-31、Q42-43、Q46-93中 Cl-含量分別為15006mg/L、18831mg/L、8827mg/L，含量較高，容易引起坑蝕；③成垢離子Ca2+、Mg2+、HCO3-含量較高，容易結垢，引起垢下腐蝕。

根據所取水樣中的各項離子含量，依據《油田水結垢趨勢預測》中所述的方法，對所取水樣的結垢趨勢進行分析。油井產出液溫度越高，結垢趨勢越大，在達到70℃以上時結垢嚴重。

對修井作業過程中起出的抽油桿、油管腐蝕結垢情況進行取樣，參照標準《碳酸巖鹽化學分析方法》進行分析。通過對多口井的采出水水質、垢樣的分析，泉42斷塊成垢離子含量高、水質礦化度高、氯離子含量高是造成現場油井腐蝕結垢的根本原因。現場油井采用空心桿加熱，局部溫度高，加重了現場的腐蝕結垢。經過多輪針對泉42斷塊的取樣監測和垢樣分析等，發現泉42斷塊由早先的腐蝕為主轉變為目前的腐蝕結垢并存，原有藥劑已不能滿足現場需要。

表1 水樣化驗結果表

2 緩蝕阻垢劑的篩選

多年來泉42斷塊現場結垢嚴重，現場配方一直使用以阻垢（鈣鎂垢）為主、緩蝕為輔的緩蝕阻垢劑。近期通過對現場取回來的垢樣進行分析，現場垢樣成分多是腐蝕垢和鈣鎂垢同時存在。因此需要對緩蝕、阻垢分開進行治理。現場部分油井采用了空心桿電加熱，局部最高溫度可達85℃，此溫度超出了常規藥劑的適用范圍，目前使用的藥劑屬于中低溫緩蝕阻垢劑，適用于70℃以下的條件，所以進行藥劑篩選時要兼顧低溫和高溫緩蝕、阻垢的問題。

藥劑制度優選試驗選定泉42-43井進行現場試驗，現場加藥裝置更換為25kg加藥罐。

實驗內容：①通過現場取樣，監測采出水中總鐵、亞鐵、鈣鎂離子含量，確定加藥后緩蝕阻垢效果；②通過實驗不同的加藥方式、加藥量摸索合適的加藥制度；③通過加藥效果跟蹤監測，及時對緩蝕阻垢劑進行優化，滿足現場使用要求。

試驗過程：整個現場效果監測分四個階段。

第一階段：采用每天加藥的方式，摸索加藥量。試驗期間前期每天加藥1 4 k g、清水2 5 k g，考慮到加藥量大，后期改為每天加藥7kg、清水25kg。改變加藥量后對總鐵、亞鐵含量影響不大，但效果波動較大。

第二階段：改為每周加藥一次，持續監測加藥效果。考慮到泉42-43井產液量不高且出水不均勻，加藥量太少導致藥劑與采出液不能混合均勻。因此加大藥劑量，加藥制度改為每周一次加50kg藥劑、50kg清水。通過兩周的監測，第二階段比第一階段效果明顯，總鐵、亞鐵離子含量波動變小，但仍出現含量超高的現象，分析認為藥劑在泉42-43井筒中分布不均，效果時好時壞。基于以上原因下一階段試驗調整藥劑配方，使其均勻分散溶解，從而可解決緩蝕阻垢劑分布不均的問題。

第三階段：根據現場情況對配方進行調整，持續監測加藥效果。第三階段對配方進行調整后，通過監測結果看調整后效果較差，亞鐵、總鐵含量偏高，效果時好時壞。可能是因為緩蝕劑在金屬表面形成的保護膜不夠致密。

第四階段：第二次調整配方持續監測加藥效果。配方設計時在緩蝕成分中設計了多個吸附中心，用來增強其在金屬表面的吸附能力和抗流體沖刷性能。在配方中引入增效劑，使其形成的保護膜更加致密，緩蝕效果得到增強。第二次調整配方后效果較明顯，總鐵、亞鐵含量基本保持在較低水平，且波動幅度較小。

從兩個多月的鈣鎂離子監測結果看，鈣鎂離子含量保持穩定，上下波動不大，說明現場阻垢效果較好，結垢趨勢不明顯。泉42-43井通過現場試驗及效果監測可知：現場加藥制度為每周一次，每次加藥50kg、清水50kg。調整后的配方應用于現場，緩蝕阻垢效果良好，可解決腐蝕結垢問題。

3 泉42斷塊加藥制度確定

（1）加注工藝：由井口的加藥裝置將藥劑從油套環空加入。

（2）藥劑濃度：加藥濃度決定現場的緩蝕阻垢效果。室內試驗時，當藥劑濃度為100mg/L時，可達到較好的緩蝕結垢治理效果。考慮到現場復雜工況，需適當提高加藥濃度，確保井底及井筒內藥劑的有效濃度達標。

（3）藥劑加藥周期：加藥周期是由藥劑的成膜保持時間及殘余濃度決定的。對周期加藥井連續取樣，進行殘余濃度檢測，需保證加藥周期內藥劑的殘余濃度不低于有效濃度100mg/L。加藥周期為7天，較為合理。

4 試驗中加藥方式

阻垢劑的添加方法，常用液體阻垢劑，一般采用套管定期添加，存在持續性差、濃度不易控制、費時費力等問題。目前，有固體緩釋阻垢顆粒，可以先期放置在油水井管柱內，能達到長期阻垢的目的，這就需要一種固體阻垢劑充填工具。

裝置安裝在抽油泵下部，篩管上部，正常生產時液流從地層進入井筒，通過篩管后經過充填工具內的固體阻垢劑，此時固體阻垢劑緩慢釋放阻垢物質，達到液體阻垢的目的，之后液流經抽油泵被采出地面，從而減少結垢卡鉆的風險。

5 泉42斷塊治理效果

通過對泉42-43井的效果跟蹤，調整了泉42斷塊的加藥制度及加藥模式，增加了清水沖洗的步驟，取得了良好的效果。通過對泉42斷塊的跟蹤治理及效果觀察，該斷塊治理后全年未發生垢卡井檢泵作業，與治理前相比減少年作業費約106萬元，桿管更換費用84萬元。

井下加藥模式有效延長了檢泵周期。Q46-96井，2018年4月底檢泵發現桿管結垢，隨即加藥，但效果不明顯，7月上旬垢卡檢泵，應用井下加藥裝置，檢泵周期從70天延長至370天，并且持續有效。

6 結論

（1）現有條件下，井筒加藥治理腐蝕結垢的方式具有技術成熟和成本較低的優勢，井口取采出水進行藥劑配伍，針對性強。井口加藥方式操作簡單，但工作量大，加藥方式有待進一步創新。

（2）加藥治理過程中需要堅持對治理效果跟蹤監測，特別是上修作業時要注意起出的抽油桿、油管腐蝕結垢情況，并做好相關記錄，以便比對總結。

（3）井下加藥模式可以有效延長檢泵周期，但針對出砂井慎用，易被地層細砂堵死。