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油水井结垢机理及治理研究
摘要:在油田开发过程中,注水开发是很常见的技术手段。随着生产时间的增加,油水井结垢问题也逐步凸显。油井管线等或多或少都存在一定的结垢问题,严重的结垢会导致管线堵塞。另外也会对储层、油水井井筒造成一定的损害,从而影响正常的生产,因此解决油水井结垢问题,寻找对应的治理措施迫在眉睫。本文通过分析油水井的结垢机理,根据结垢机理提出相应的除垢措施,并结合生产实际情况提出“一井一法一工艺”的治理管理措施,旨在完善油水井管理,进一步保障生产。
关键词:注水开发;结垢;堵塞;除垢
一、主要成垢理论
(1)流体不配伍理论
所谓流体不配伍就是指离子组成及浓度不同的两种流体相遇后溶液中的离子之间发生反映并引发沉底或者原有的沉淀趋势增加,我们把这种情况就叫做流体的不配伍。地下圈闭构造相对复杂,在同一油藏中,不同的储层其水体中离子组成也可能不同,因此流体不配伍除了注入水与地下水整体不配伍,还可能是注入水与地下水某一特定储层流体的不配伍,也可能是同一区块的不同储层之间的流体不配伍。
(2)热力学条件变化理论
热力学理论主要研究难溶物质的沉淀溶解平衡随温度的变化规律,从热量转化的角度揭示了温度对物质溶解度的影响,而沉淀形成过程及其影响因素等则需要从动力学角度进行分析。大部分电解质的溶解度都是随温度的升高而增加,少数反常难溶物的溶解度是随温度的升高而降低的,油田常见垢物的溶解度绝大部分都是与温度变化成反比的,即随温度升高而降低。
(3)结晶动力学理论
溶液过饱和-晶核形成-晶核生长是姐晶的三个阶段,不同的物质在同液中有对应的溶解度,如果某一物质溶液中过饱和度达到一定的程度,那么溶质分子发生相变形成晶核。而溶液从过饱和到晶核是有一段诱导期的,大部分阻垢剂就是在这个诱导期内延迟晶核的形成,从而增加溶液的过饱进而抑制晶体的形成。
二、油井结垢治理工艺措施
(1)连续泵注加药工艺
利用连续泵注,将配好的阻垢剂容易从进口油套环空中泵入,促使其流入井底并与油管中产出的溶液充分混合,从而进一步抑制成垢离子在油管中的结垢沉积。连续泵注工作流程的加药泵通过一个撞块与抽油机光杆相连接,抽油机光杆向下移动会撞击加药泵上的排量调节杆,从而将药剂打出,带入油井套管内。抽油机光杆向上移动,则会使加药泵吸入药剂,如此往复循环,实现连续泵注加药。
(2)地层挤注工艺
地层挤注是比较先进的阻垢工艺,其主要是将阻垢剂直接挤注到地层内,利用与地层流体发生作用而起到阻垢的目的,地层挤注工艺只需要一次性将所需剂量的阻垢剂注入,阻垢剂有效期一般并不相同。该工艺核心主要在于对于药剂的选择,一般我们根据地层不同的滞留方式分为两种,一种是是以固体沉淀的方式留在地层空隙中,随后缓慢溶解入地层流体,另一种是以静电吸附的模式滞留于地层内,随后缓慢解吸进入地层流体。
(3)量子管通环工艺
物理法防垢是通过某种作用阻止无机盐趁机于系统壁上,同时允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶,但要求这种结晶悬浮于溶液中而不粘附于系统壁上。量子管通环工作原理为:在量子管通环安装于管道上的瞬间,超精微震动波即被持续恒量地释放出来,透过管壁传入水中,超精微振动波作用于水中的钙、铁等相关物质及各种金属盐类,使其无力特征发生改变,从而达到除垢防垢、除锈防锈防腐蚀、杀菌灭藻的功效。[1]
三、“三个一”管理思路
(1)油水井井筒优化思路
油井包括增产措施,参数优化、八防配套、管杆更换、隔采工艺、井筒优化等。水井包括分注工艺,洗井措施、检串措施、增注措施等。
(2)开展专项治理,提高泵效
A.参数优化:实施参数优化,通过调小冲程,冲,泵径,实施后泵效提高。针对低产、低液面油井,持续推进小泵径的推广应用。通过优选,结合油井小修作业,下入Φ28mm抽油泵,提高泵效。
B.加深泵挂:实施加深泵挂井,达到增产。
C.措施增油:实施油井措施(酸化、压裂、补孔、酸浸、处理井筒),泵效提高。
D.井筒净化:针对产能递减较大油井,实施油井探砂面工作。经过冲砂洗井,井筒得到净化,油井产能得到恢复。
(3)实施井筒综合治理,降低作业井次
A.清防蜡:在清防蜡治理方面,一是化学清防蜡,在清蜡剂用量严格控制的情况下,加大热洗车热洗井筒工作;二是物理清防蜡,根据旬测功图、现场落实及功图量油中载荷变化曲线,安排加药,加注清蜡剂。针对每口井不同的井筒情况,优化加药制度,安排热洗频次。并根据实际情况判断目前井筒所存在问题,在彻底掌握单井的井筒状况后,根据调查结果分析影响单井井筒管理的主要因素和矛盾,认识清楚到主要问题后,要采取相应的分析方法和优化工艺来制定方案。
B.防垢:一是机械除垢:修井过程中对结垢的管杆敲击除垢,对结垢严重的管杆现场除垢。二是更换管杆:对结垢严重且无法清除的管杆进行更换。
C.防断脱:以光杆更换、参数优化、油杆及扶正器更换、组合调整为主。对生产时间大于500天的扶正器进行更换,结合井下杆柱组合及断脱情况,调整油杆组合。
D.防漏失:以双花管裹铜丝布、打压找漏为主。
结论
本文结合成垢理论探讨了常用的防垢技术,主要从物理防垢、化学防垢、工艺防垢三方面出发。然后提出了相关的防治措施,主要以工艺防治措施为主。最后针对现在油水井井筒结垢治理情况提出了“一井一法一工艺”的管理措施,通过提高泵效,综合治理降低作业频次进一步提升油水井结垢治理工作成效。
参考文献
[1]蔡黎明,赖艳玲.固体缓蚀防垢剂GHZ系列的室内研究[J].江汉石油职工大学报,2004,3(2):26-27
[2]张小霓,于萍,罗运柏.溶液电导率法对碳酸钙结晶动力学的研究[J].应用化学,2004,21(2):187-191