趙俊橋

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營(yíng)257000)

1 概述

濱927區(qū)塊是一個(gè)中低滲透、中低黏度的復(fù)雜斷塊油藏。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的一個(gè)突出問(wèn)題就是水井欠注嚴(yán)重，30%注水井達(dá)不到配注，日欠注956 m3。由于欠注，造成區(qū)塊油井供液不足，穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)變差，給油田的生產(chǎn)帶來(lái)了很大的損失。目前的主要增注措施是酸化解堵和高壓水射流，但是從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，處理有效期短，效果不佳，達(dá)不到增注的目的［1］。

本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)濱南注入水的水質(zhì)和垢樣進(jìn)行了全面分析，找出造成堵塞原因。針對(duì)原因，制定解堵除垢方法。在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出溶垢率高、溶垢速率快的除垢劑，同時(shí)還優(yōu)選、添加緩蝕劑和阻垢劑，達(dá)到除垢、防垢一體化，進(jìn)而增加解堵除垢體系的有效期。本研究對(duì)探索完善解堵、增注、除垢工藝技術(shù)有現(xiàn)實(shí)意義。

2 結(jié)垢類型分析及注水井結(jié)垢堵塞機(jī)理研究

首先選擇了濱927區(qū)塊具有代表性的三口井，對(duì)其注入水水樣進(jìn)行了離子分析。分析結(jié)果如下:

表1 注入水離子分析Table 1 Ion analysis of injected water mg/L

由分析結(jié)果看出，能產(chǎn)生沉淀的陽(yáng)離子主要是鈣離子。

由PTB預(yù)測(cè)公式來(lái)計(jì)算CaCO3的最大結(jié)垢量［2］。最大結(jié)垢量指的是在產(chǎn)出水中離子在井口條件下達(dá)到平衡時(shí)單位體積內(nèi)所能產(chǎn)生的結(jié)垢數(shù)量。

PTB=17500 ×［G －(X2+4 ×10K－pH)1/2］

式中:PTB為結(jié)構(gòu)指數(shù)

當(dāng)PTB＜0時(shí)無(wú)垢;當(dāng)0＜PTB＜100時(shí)產(chǎn)生很少的垢;當(dāng)100＜PTB＜260時(shí)產(chǎn)生的垢較多且比較硬;當(dāng)PTB＞260時(shí)，產(chǎn)生嚴(yán)重的垢。

利用結(jié)垢公式預(yù)測(cè)軟件，分別計(jì)算了這三口井水樣的結(jié)垢趨勢(shì)，濱104-2、35-9、濱5-13結(jié)垢指數(shù)分別為:297，338，324。

從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，三口井水質(zhì)都是結(jié)垢嚴(yán)重的水質(zhì)。

同時(shí)采用X射線的衍射分析，對(duì)注水井不同的垢樣進(jìn)行了分析［3］。分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 垢樣組分分析Table 2 Analysis of fouling samples %

由表2可以看出，垢的組分主要是方解石，鈣鎂垢是主要的垢類。與水質(zhì)分析結(jié)果相吻合。

針對(duì)不同結(jié)垢部位的垢樣分析結(jié)果可以看出，對(duì)于104-2井來(lái)說(shuō)，各個(gè)部位均存在著石英。油管外壁的垢質(zhì)中石英最少。石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石都是典型的粘土礦物和地層砂，這些物質(zhì)的存在說(shuō)明該水井套管有一定的破損現(xiàn)象。

油管外壁和油管上部均存在大量的含鎂方解石。由于注入水屬于嚴(yán)重結(jié)垢水質(zhì)，因此，注入水在水井中形成了嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。

鐵類垢質(zhì)主要是由于腐蝕引起的，針鐵礦和磁鐵礦的出現(xiàn)說(shuō)明注入水中仍然存在著溶解氧。菱鐵礦的出現(xiàn)，說(shuō)明水質(zhì)存在一定的電化學(xué)腐蝕，腐蝕后的鐵離子進(jìn)入水中，與碳酸氫根作用形成了菱鐵礦。35-9井中還存在著硫鐵礦，硫鐵礦是細(xì)菌或者硫化氫氣體腐蝕的產(chǎn)物，在注水井中出現(xiàn)，主要是細(xì)菌引起的。濱5-13的兩種不同的垢樣中均存在腐蝕產(chǎn)物。

綜上所述，造成堵塞的主要問(wèn)題是，注入水的水質(zhì)引起的碳酸鈣結(jié)垢和腐蝕造成的結(jié)垢堵塞。

3 解堵除垢體系研究

針對(duì)碳酸鹽類和腐蝕鐵類垢質(zhì)，優(yōu)選出溶垢能力高的除垢劑，達(dá)到提高注入能力的目的;同時(shí)為了鞏固解堵除垢的效果，延長(zhǎng)除垢周期，優(yōu)選、添加緩蝕劑和阻垢劑，達(dá)到除垢、防垢一體化，進(jìn)而增加有效期。

3.1 除垢劑的優(yōu)選

除垢劑的優(yōu)選主要依據(jù)兩個(gè)方面的指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選:溶垢能力、腐蝕速度。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)所選定的6種阻垢劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下:

表3 不同除垢劑的性能評(píng)價(jià)Table 3 Performance evaluation of different disincrustant

溶垢能力決定了最終的除垢劑使用量，而腐蝕速率決定了除垢劑對(duì)管柱的傷害程度，綜合起來(lái)考慮，選用2號(hào)除垢劑配方。

利用上述方法，并應(yīng)用所選擇的2號(hào)除垢劑配方，測(cè)定了兩組垢樣的溶解量隨時(shí)間的變化情況。

圖1 不同垢樣的溶解速率ig．1 Dissolution rate of different fouling samples

由上面6個(gè)圖可以看出:

(1)溶解開(kāi)始時(shí)很快，4 h以后，溶解速率基本為零，可以認(rèn)為反應(yīng)已經(jīng)完畢。

(2)每50 mL除垢劑可以反應(yīng)掉3g左右的垢

(3)盡管垢的組成成分是不同的，除了反應(yīng)的初始速率有所降低外，最終反應(yīng)量變化不大。

由垢樣分析可知，有些垢樣中存在著不溶垢(主要是石英)。由于石英本身沒(méi)有黏結(jié)性，所以在碳酸鈣垢清洗以后，采用快速返排的辦法可以將其快速清除。

從上面的溶垢試驗(yàn)可以看出，不同的垢樣其溶蝕率是不同的，與垢樣的組分關(guān)系緊密。從上面的溶垢試驗(yàn)計(jì)算出各類垢的溶垢率。

表4 溶垢率Table 4 Scale sample dissolution rate %

由表可以看出，對(duì)于不同的井，溶垢率是不同的，但溶垢率幾乎都在80%以上?，F(xiàn)場(chǎng)選井時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)垢樣的分析和溶垢率的試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行選擇。

3．2 緩蝕劑和阻垢劑的優(yōu)選［4，5］

選出6種阻垢劑，在85℃條件下測(cè)定防碳酸鈣垢的防垢率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:

表5 阻垢劑的優(yōu)選Table 5 Optimization of scale inhibitor %

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，針對(duì)碳酸鈣垢，B阻垢劑的阻垢率最高，可以作為解堵除垢體配方首選。

選出6種緩蝕劑在85℃條件下測(cè)定N80鋼片的緩蝕率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示:

表6 緩蝕劑的優(yōu)選Table 6 Optimization of corrosion inhibitors

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選出緩蝕性能好的緩蝕劑a，作為解堵除垢體系配方。

并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)選出的2號(hào)除垢劑配方，與優(yōu)選出的緩蝕劑a和阻垢劑B進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)，其配伍性良好。

3.3 除垢解堵體系的巖心流動(dòng)試驗(yàn)

用本除垢解堵體系對(duì)濱南油田區(qū)塊欠注井長(zhǎng)巖心進(jìn)行了酸化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7－8。

表7 巖心實(shí)驗(yàn)用液Table 7 Liquid of core experiments

表8 巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 8 Core experimental results

由表7－8可知，第一段巖心，用活性水測(cè)得穩(wěn)定的基準(zhǔn)滲透率K為29.52×10－3μm2，注入解堵液后，K上升且上升的幅度較大。第二段巖心滲透率在主體液處理后巖心滲透率也有明顯的升高。表中K4為頂替液滲透率;K1為前置液滲透率。

由巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，此除垢解堵體系，對(duì)巖心有良好的提高滲透率的作用，而且對(duì)巖心還具有保護(hù)作用，達(dá)到預(yù)期的效果。

4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

通過(guò)對(duì)濱南結(jié)垢欠注井解堵除垢技術(shù)的室內(nèi)研究，對(duì)濱南注水井的結(jié)垢原因、結(jié)垢類型形成了較為完整的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)選了溶垢率高、溶垢速率快的除垢體系，主要的結(jié)論和認(rèn)識(shí)如下:

(1)找到了造成濱927區(qū)塊堵塞的主要原因:由于水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，造成嚴(yán)重的碳酸類結(jié)垢和腐蝕類結(jié)垢堵塞。

(2)針對(duì)堵塞原因，優(yōu)選解堵除垢體系配方，研究確定解堵除垢工藝，達(dá)到除垢、防垢一體化，增加解堵除垢體系的有效周期。

(3)經(jīng)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定其解堵除垢效果良好，而且不傷害巖芯。

［1］ 姜毅，楊海恩，董小煥，等．油井管內(nèi)腐蝕及防護(hù)［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2007，24(2):20-22.

［2］ 李章亞．油氣田腐蝕防護(hù)手冊(cè)［M］．北京:石油工業(yè)出版社，1999:68-69．

［3］ 熊六一.采油井除垢解堵增油增注新技術(shù)［J］.清洗世界，2003，19(12):24-27.

［4］ 中國(guó)石油天然氣總公司.SY/T5405—1996酸化緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)［S］北京:石油工業(yè)出版社，1996.

［5］ 中國(guó)石油天然氣總公司.SY/T5673—93油田用防垢劑性能評(píng)定方法［S］.北京:石油工業(yè)出版社，1993.