安塞油井結垢趨勢預測與規律研究

姚百勝，畢臺飛，田永達，楊 劍，呂 旭

(長慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安 710299)

在油田生產過程中，由于壓強和溫度的變化，井管內固態物質的析出會產生結垢，而垢層的出現與沉積，一方面，會增大流體運動阻力，增加額外能耗;另一方面結垢會堵塞管柱，降低采油效率。此外，垢層的形成與沉積受多種因素影響[1]。首先，當垢層完整時，可以隔絕金屬管柱和流體，一定程度上可以減緩腐蝕。其次，當垢層受流體沖擊破損，或者部分溶解不完整時，會形成部分金屬位置處于陽極，出現局部腐蝕[2]；垢層屬于不完全貼合金屬的一種膜，當油井中Cl-含量較高時，Cl-的小半徑特點使其容易進入到金屬與垢層之間，加快腐蝕速度。在酸性氣體作用下，容易發生垢下腐蝕[2]。因此,除垢不僅可以提高生產效率，減少經濟損失，一定程度對腐蝕也有著正面的影響。本文以安塞部分油井為例。

1 研究區概況

表1 油井水質分析表

可以看出水質偏弱酸性，且Ca2+含量較高，預估可能會產生大量的CaCO3垢。

2 模擬實驗探究

在模擬實驗中，以Langlier指數為基礎分析，考慮氣相、鹵水、油相以及多個固相平衡，并且可變化離子濃度，支持 350 ℃ 以內和 300 MPa 以內結垢預測。

2.1 探究溫度對結垢的影響

溫度對結垢的影響，主要通過影響易結垢鹽的溶解度來實現。絕大多數鹽類的溶解度隨著溫度的升高而降低，因此溫度越高，析出的結晶物越多，垢量越大。

以1#為例，輸入溫壓靜態測試數據見表2。

表2 靜態溫壓測試

從表3中看出，井筒中存在CaCO3、SrCO3、BaSO4三種類型的垢，且CaCO3的垢量隨著溫度的升高而增大，井筒中CaCO3的含量在三者是最多的。隨著溫度的升高CaCO3更多的析出成垢在溫度為 95 ℃ 時，CaCO3的析出量達到了 333.91 mg/L。而SrCO3和BaSO4隨著溫度的升高逐漸成垢量逐漸減少，在溫度為 77 ℃ 時成垢量達到最低為 116.7 mg/L。因此影響最終成垢量的最大因素為CaCO3[5]，其次為SrCO3，BaSO4含量在 10 mg/L 以下，影響最小。

從井口到井底，溫度逐漸上升。隨著溫度的上升，總垢量是不斷增大的，意味著井筒底部垢量應最大[6]，應及時清理，防止堵塞井底。

表3 溫度對各個類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

2.2 探究壓強對結垢的影響

壓強和溫度可以相互對應，因為隨著井筒深度的增加，溫度和壓強均增加[7]。從圖1可以看出，壓強的增大，也使得CaCO3垢的含量增加。溫度和壓強的變化，可以等效為深度的變化。因此，隨著井筒深度增加，井筒內溫度和壓強增加，總的垢量也在增加，意味著越往油井深處，垢層越厚。

圖1 壓力對井筒結垢的影響

2.3 探究離子濃度對結垢的影響：

表質量濃度對各個 類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

CO2(aq)=CO2(g)

2.4 探究質量濃度對結垢的影響

表離子濃度對各個 類型成垢量的影響 ρ/mg·L-1

3 結論

1)溫度增加對CaCO3垢的形成有促進作用，對SrCO3、BaSO4垢的形成有抑制作用。