G83 油藏井筒結(jié)垢原因分析及治理技術(shù)

伏學斌，袁勇，王新民，王天卓

(中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏 銀川 750006)

0 引言

油井井筒結(jié)垢后，大大制約了原油產(chǎn)出。國內(nèi)各大油田積極探索油井井筒清防垢技術(shù)，當下主要以化學法和機械法為主，但由于區(qū)塊地層物性及開采方式的不同，導致其適應性也存在較大差異。基于此，本文通過對G83 區(qū)的油井井筒結(jié)垢原因進行分析，研究出針對本區(qū)油井井筒適應性較好的清防垢治理措施，為G83 油藏穩(wěn)產(chǎn)提供有力的井筒保障。

1 G83 油藏井筒結(jié)垢現(xiàn)狀

1.1 區(qū)域結(jié)垢概況

2021 年1 月—2022 年6 月G83 油藏油井檢泵315 井次(228口)，其中井筒結(jié)垢井116 口(129 井次)，占比達到50.9%。井筒結(jié)垢導致：一是油井卡泵、泵閥失效，其中①卡泵上修72 井次，占檢泵井22.9%，②球座結(jié)垢漏失、失靈上修73 口，占檢泵井23.2%；二是油井產(chǎn)液量下降，累計開展通井84 井次，其中遇阻47 井次，遇阻率56.0%。

2 結(jié)垢原因分析

2.1 結(jié)垢堵塞原因分析

2.1.1 地層水與注入水混合結(jié)垢

區(qū)域注入水為洛河層地層水，水型為Na2SO4，長4+5、長6 地層水礦化度高，水型為CaCl2，并含有大量的鋇鍶成垢離子，注入水與地層水混合后易生成BaSO4和CaCO3垢。

G83 區(qū)地層水與清水注入水配伍試驗統(tǒng)計表如表1 所示。近兩年結(jié)垢井中見注入水10 口，結(jié)垢類型為碳酸鹽和硫酸鹽的復合垢。目前清水系統(tǒng)均進行了納濾脫硫，井筒結(jié)硫酸鹽垢的現(xiàn)象較少。

表1 G83 區(qū)地層水與清水注入水配伍試驗統(tǒng)計表

2.1.2 地層水自身結(jié)垢

地層流體進入井底時，壓力和溫度突然降低，破壞了流體在地層內(nèi)部的化學平衡，使CO2釋放而生成CaCO3垢[1]。

不同層位地層水自身結(jié)垢趨勢試驗結(jié)果表如表2所示。近兩年結(jié)垢井中長4+5、長6 層合采30 口，平均結(jié)垢厚度0.8～1.2 mm；長4+5 層單采57 口，長6 層單采18 口，平均結(jié)垢厚度1.8～3.0 mm。根據(jù)統(tǒng)計，地層自身結(jié)垢是目前井筒結(jié)垢的主要原因，其中長4+5 層井筒結(jié)垢最嚴重，其次為長4+5、長6 層合采。

表2 不同層位地層水自身結(jié)垢趨勢試驗結(jié)果表

2.1.3 低流壓、低液量井筒結(jié)垢明顯

流壓下降降低了采出液中的碳酸鹽溶解度，使碳酸鹽垢沉積，同時地層中壓力平衡受到破壞，使油層中黏土微粒隨碳酸鹽晶體運移出地層，兩者混合形成垢質(zhì)[2-3]。

近兩年結(jié)垢井中流壓＜3 MPa 的井60 口，占比51.7%，平均結(jié)垢速率2.8 mm/a，如圖2 流壓分級油井結(jié)垢柱狀圖；日產(chǎn)液＜1 m3的井58 口，占比50.0%，平均結(jié)垢速率2.3 mm/a 如圖1 液量分級油井結(jié)垢柱狀圖。隨著壓力和產(chǎn)液量的持續(xù)下降，垢不斷沉積，導致井筒結(jié)垢范圍更廣、結(jié)垢速率更快，治理難度增大。

圖1 結(jié)垢位置分布柱狀圖

圖2 不同阻垢劑碳酸鈣垢阻垢率柱狀圖(2020年)

2.1.4 垢主要集中在射孔段附近

在整個采油井筒中，套管內(nèi)壁、油管外內(nèi)壁、抽油泵活塞、篩管孔眼，抽油桿等所有井下附件都可能結(jié)垢，而射孔段附近是溫度和壓力變化最為劇烈的地方，也是垢大量聚集的部位[4]。

近兩年實施磨鉆47 井次，通過遇阻位置分布情況，結(jié)垢主要集中在射孔段附近30 m(37 井次)以及尾管附近10 m(10 井次)。此類井對油井產(chǎn)液量的發(fā)揮具有一定影響，32 口井磨鉆后進行了酸浸，增油9 t/a，如圖1 結(jié)垢位置分布柱狀圖所示。

3 治理措施及效果分析

3.1 井筒防垢

3.1.1 常規(guī)液體藥劑井口投加

當碳酸根離子濃度為400 mg/L 時，鈣質(zhì)阻垢劑效果均較好，其中阻垢劑ZG-108 效果最好，阻垢率達93.2%，如圖2 不同阻垢劑碳酸鈣垢阻垢率柱狀圖(2020年)。選取動液面≤1 700 m，結(jié)垢速率≤3 mm/a的井，加藥量10～30 kg/次，加藥周期10 d，投加后使用50 kg 水沖洗，確保藥劑投加至液面。根據(jù)油藏不同單元的結(jié)垢情況，調(diào)整阻垢劑投加藥量58 井次，目前共計投加150 口。

檢泵周期由256 d 延長到321 d，整體防垢效果較好。由于套管投加阻垢劑的用量較小，水沖洗的范圍有限，部分藥劑會黏附在套管壁上，影響加藥效果。

3.1.2 固體顆粒阻垢劑套管投加

PBTCA 具有良好的阻碳酸鈣垢的性能，還具有良好的耐高溫、耐氧化、耐氯穩(wěn)定性能，作為固體顆粒阻垢劑的主劑[5-6]。

選取動液面≤1 700 m，結(jié)垢速率≤3 mm/a 的井，投加量為口袋容積的80%，加藥周期3 個月，加藥工具連套管環(huán)空，將顆粒阻垢劑隨水流帶入井筒環(huán)空，停井8 h 后啟井，確保藥劑沉降至井底。

在結(jié)垢嚴重區(qū)域開展投加試驗28 口。

投加后采出液中游離Ca2+含量增加，成垢Ca2+含量減少，實現(xiàn)了阻垢，檢泵周期342 d 上升到534 d，投加1 次藥劑有效期可達3 m，克服了人工加注藥劑有效率低、深井和高氣壓井加注不到位等問題，圖3為L64-101 采出液Ca2+含量(mg/L)(2020年)。

圖3 L64-101 采出液Ca2+含量(mg/L)(2020年)

存在問題：①投加固體藥劑需要停井8 h，影響采油時率；②藥劑易堆積在油管接箍上，存在卡鉆風險，目前起油管時發(fā)生卡鉆2 口。

3.1.3 固體阻垢器井下配套

入井條件及原則：選取動液面＞1 700 m，液量＜1 m3/d 的井，或用于封上采下、無法井筒加藥的井，隨尾管下入至眼管和泵之間的位置。

實施情況：配套固體阻垢器21 口，平均運行時間460 d，目前仍在工具有效期內(nèi)6 口。

效果認識：起出前期入井8 套，平均服役312 d，結(jié)垢速度3 mm/a 下降到1.8 mm/a。固體阻垢劑在原油中緩慢溶蝕，阻垢效果好，且操作簡便。

存在問題：在用固體阻垢器最短63 d 藥劑溶解完畢，最長375 d 溶解完畢，平均有效期312 d；工具阻垢劑在每口井井底溶解速率不同，難以準確預測剩余量，無法確定補充藥品的周期；目前對下入阻垢器的井，超過300 d 后投加固體顆粒阻垢劑，延長治理效果。

3.2 井筒清垢

3.2.1 通井、磨鉆

存在問題：(1)部分井結(jié)垢速度快，連續(xù)兩年重復遇阻磨鉆的井共3 口，平均檢泵周期291 d；(2)部分井磨鉆困難，近兩年磨鉆無進尺、酸浸后二次磨鉆至人工井底井2 口；(3)磨鉆后需要繼續(xù)實施酸浸，提高清垢效果。

3.2.2 酸浸

選井條件及原則：儲層物性好、符合地層堵塞特征的油井(液量下降、含水穩(wěn)定或上升)或動管柱作業(yè)井筒結(jié)垢厚度≥3 mm 的油井。

實施情況：2022 年截至實施酸浸43 口，有效31 口，有效率72.1%，平均單井日增油0.37 t/d，累計增油1 946 t。

效果認識：(1)東南單采長4+5 單元，東部合采單元儲層物性較好，結(jié)垢相對嚴重，酸浸后提液明顯，共實施8 口，單井增油0.50 t/d；(2)生產(chǎn)動態(tài)表現(xiàn)為液量下降，含水穩(wěn)定的井實施效果相對較好，共實施7 口，單井增油0.47 t/d。(3)根據(jù)試擠壓力，確定酸浸井和參數(shù)，壓力18 MPa 以上的優(yōu)先實施，壓力15～18 MPa 的增加反應時間2～3 h，15 MPa 以下的不實施；(4)對比酸浸前后求吸水，試擠壓力下降明顯，清垢疏通效果顯著。

4 結(jié)論及下步防治方向

4.1 井筒防垢

(1)結(jié)垢機理認識。增加垢樣分析井數(shù)和可對比井數(shù)，準確判識井筒結(jié)垢的形成機制，針對性、多元性地開展防垢治理。(2)合理生產(chǎn)制度。摸索合理流壓，避免流壓大幅度下降，減緩油井結(jié)垢速度；同時開展增產(chǎn)措施，提高結(jié)垢井的液量，及時排出結(jié)垢顆粒，減少在井筒上的附集。(3)固體藥劑投加。優(yōu)化藥劑顆粒粒徑和投加方式，便于固體藥劑能夠到達井底口袋，避免卡鉆風險；同時設(shè)立治理專項，優(yōu)選一個區(qū)域開展整體投加試驗，便于進行效果評價。(4)固體阻垢器使用。開展工具藥劑評價和優(yōu)選，固化使用技術(shù)規(guī)范，增強油藏適應性，延長有效期；針對結(jié)垢嚴重的井，結(jié)合檢泵入井阻垢器，操作簡便，效果明顯，建議持續(xù)使用。(5)配套開展其他治理。井筒中腐蝕產(chǎn)生的鐵銹、油井出砂產(chǎn)生的砂粒有助于垢物附著沉積，析出的蠟和無機垢混合形成更難溶解的垢物，需要在防垢的同時，針對井筒情況，同時開展井筒的防腐、防砂、防蠟治理。(6)開展新工藝試驗：一是防止垢物在井筒管柱上凝結(jié)沉積；二是提高采出水中碳酸鹽溶解度。

4.2 井筒清垢

(1)通井、磨鉆。堅持對1.5 a 以上未處理過井筒的井，結(jié)合動管柱作業(yè)實施通井處理，同時洗井結(jié)束后試求吸水，驗證地層堵塞情況。針對磨鉆時效短或磨鉆困難的井，在磨鉆后需要繼續(xù)實施酸浸，提高清垢效果。(2)酸浸：一是堅持物質(zhì)是基礎(chǔ)、能量是保障的選井思路，做好結(jié)垢區(qū)能量培養(yǎng)，開展小水量強化注水；二是根據(jù)試擠壓力，個性化參數(shù)設(shè)計，試擠壓力高的井增加酸液用量至8～10 m3，增加預處理環(huán)節(jié)，試擠壓力較低的井維持酸液用量4～5 m3，酸化反應結(jié)束后將酸液頂替至地層；三是開展酸液及添加劑配方的優(yōu)化研究，降低酸對儲層的二次傷害。