坪桥区块油井结垢机理及治理

2022-09-10

一、绪论

坪桥作业区是安塞油田最早开发的区块之一, 主要开采层位为长2层、长6层。

1. 坪桥区块结垢情况

坪桥作业区从1997年开始出现油井结垢现象, 并呈逐年上升的趋势, 到2013年底, 全区油井井数601口, 开井数475口, 去年共发现结垢油井68口, 占全区开井数的14.3%, 其中重复结垢油井34口。地面集输站点目前均有结垢现象, 比较严重的有座:坪四拉、坪六拉、坪二转、坪六转、坪七转、坪二计、坪37-1点、塞431站、坪二回等。

2. 结垢的危害

(1) 油层结垢导致渗透率下降, 使油井产量降低;

(2) 地面集输系统结垢造成油流通道减小, 严重时造成地面管线堵塞;

(3) 结垢伴随垢下腐蚀, 造成井下油管腐蚀穿孔报废;

(4) 对于隔采井, 井下管柱及套管内壁结垢易造成封隔器卡钻等复杂事故发生;

(5) 井筒结垢造成气锚眼管堵塞, 油井卡泵停产。

二、结垢的内在成因

1. 注入水成分

油层内部由于注入水推进后, 油井出现含水上升, 泵及眼管周围出现结垢现象。结垢的根本原因为注入水和不同产层的不配伍流体混合后, 因温度、压力、水组分等流体热力学条件的改变, 和化学不相溶解性从而产生结垢。

2. 采出水成分

坪二回注系统, 其结垢的根本原因为, 采出水水型不配伍, 原油所脱出的水中含盐碱成分较多, 集输站脱水时水温较高, 所含的大部分盐分溶解度高, 当污水到达坪二回注站后水温降低, 溶解度降低, 矿物质结晶析出, 出现结垢现象。

三、结垢的外在成因及过程

1. 物理—化学因素

结垢的实质是油田水成为过饱和, 溶质 (如Ca CO3) 不溶于溶剂中 (如水) 而析出来。结垢的影响因素有成垢离子浓度、水的成分、p H值、压力和温度、润湿和粘附等, 前两个因素在特定的客观条件下是无法控制和预测的;后三个因素即压力和温度、润湿和粘附非常贴近日常生产过程。

2. 集输过程的影响

管输流动状态对成垢有较大的影响, 对于一般油井, 井筒底部结垢严重, 主要是井底处于高度紊流区, 即液流状态时刻发生变化的区域, 如射孔段附近。地面系统结垢, 则易在闸阀、弯头的滞留区产生。液流速度越快, 垢不易沉积;流速突然改变, 或流向改变, 均易造成结垢。

3. 成垢过程

成垢首先要有结晶过程, 晶核首先在易附着的载体表面沉积生成底层垢, 由于底层垢表面粗糙, 对新的晶核粘附力很强, 就很容易继续成垢, 进而产生次生垢, 随着晶核的不断附着长大, 结垢程度就会越来越严重, 即结垢速度会逐渐加快, 从而导致油层的渗流通道及管流通道急剧缩小, 使油井产量大幅度下降。

四、防垢方法

1. 避免不相容的水混合

不相容水指的是, 一种水含有高浓度成垢阳离子如Ca2+、Ba2+等, 另一种水含有高浓度成垢阴离子如CO32-、SO42-等, 当两中水混合后, 就沉淀出不溶性产物如Ca CO3、Ba SO4等。对于套损井, 可及时采取隔采 (注) 措施, 避免延安组水与长6层水混合产生结垢现象。

2. 投放防垢剂

对于地面系统, 在垢型定量分析的基础上, 可采用不同的防垢剂配方和工艺技术。

(1) 注水防垢系统现状

目前坪桥作业区地面防结系统, 主要是坪一、坪二注水站加TS-610型阻垢剂, 以10ppm的浓度按配水量加注。从注水系统管网来看, 效果较好。

(2) 原油集输防垢系统现状

坪桥作业区目前原油集输系统防垢措施很薄弱, 随着油田开采的时间延长, 油水井及地面管网结垢这一矛盾也会逐年加强, 为了保证油田生产正常运行, 坪桥作业区已经建立起各站点加药防垢系统, 其加药泵房所加除垢剂ZG-108在来油总机关进入全站流程, 最后经泵房流向外输管线至集输站。

五、清防垢技术及效果

1. 机械除垢

机械除垢主要是采用钻具、磨铣及冲洗设备来粉碎沉积的垢, 然后通过大排量洗井将碎垢带到地面, 达到清理井筒垢的目的。其适用于井筒整体结垢及井筒某段被垢被垢严重堵死的油井, 适用垢型为不易清除的硫酸钙、硫酸钡垢, 其缺点是不易恢复油井生产能力。在有必要时, 可作为化学清防垢的辅助性清垢措施。

2. 化学清防垢

(1) 化学清垢

化学清垢是利用可溶解垢的化学物质 (如盐酸、氢氟酸及其它有机酸等) 使垢变得疏松脱落或被溶解, 在清理井筒结垢的同时, 可一定程度上恢复油层的生产能力。现场中, 常将清垢和防垢结合起来, 以达到减少施工工序, 提高措施效果的目的。

近年来, 安塞油田清防垢工艺通常采用一步法或二步法。

一步法工序:活性水洗井→挤前置液→挤防垢剂→挤清垢剂→挤顶替液→关井反应48小时后充分洗井, 下泵生产, 适用于结垢较轻的油井。

二步法工序:活性水洗井→挤高浓度清垢剂→关井反应48小时。二次洗井→挤前置液→挤防垢剂→挤低浓度清垢剂→挤顶替液→关井反应24小时后充分洗井, 下泵生产, 适用于结垢快、结垢程度较重的油井。

(2) 化学防垢技术

该项技术是在油井清垢施工完后, 将固体防垢筒随泵下入井筒, 管柱结构为:油管+1根尾管+固体防垢筒+眼管+2根尾管+堵头。当油流经眼管由泵抽出时, 油流经过防垢筒, 防垢筒中的防垢块部分溶解在油流中, 防垢块中的防垢剂在水中离解后产生的阴离子与成垢金属阳离子生成稳定的络合物, 避免成垢阳离子与阴离子结合, 使结垢不易形成, 达到延长油井结垢周期。