中海石油（中國）有限公司湛江分公司

潿洲11—1N油田管柱結(jié)垢機(jī)理及除垢劑性能評(píng)價(jià)

顏明 梁玉凱 宋立志 于東中海石油（中國）有限公司湛江分公司

潿洲11—1N油田結(jié)垢優(yōu)勢(shì)成分為硫酸鋇。油井見水后，近井地帶復(fù)雜的滲流環(huán)境，造成注入水中硫酸根離子與地層水中鋇離子的強(qiáng)烈混合，形成大量硫酸鋇結(jié)垢，并隨生產(chǎn)進(jìn)入井筒和流程。新型聚羧酸鹽類除垢劑SA—07對(duì)硫酸鋇垢具有較強(qiáng)的溶垢能力，且對(duì)于硫酸鋇垢具有極強(qiáng)的分散作用。兩種機(jī)理協(xié)同作用，不僅會(huì)增加垢樣與藥劑接觸的比表面，增加藥劑處理性能，還有利于處理后垢樣從管柱、儲(chǔ)層中返出。新型除垢劑推薦用量體積濃度為40%，除垢時(shí)間24 h，反應(yīng)溫度80℃，pH值為6。

硫酸鋇結(jié)垢；結(jié)垢機(jī)理；除垢劑；濃度；溫度

潿洲11—1N油田為構(gòu)造巖性油藏、邊底水能量弱，采用早期注水（海水）開發(fā)。A2油井投產(chǎn)初期產(chǎn)液305m3/d，含水0%；油井見水后，產(chǎn)量持續(xù)下降，降至目前產(chǎn)液82m3/d，含水18%。在修井檢泵作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢卡泵，管柱內(nèi)部存在大量結(jié)垢。經(jīng)取樣分析，結(jié)垢優(yōu)勢(shì)成分為硫酸鋇。

不同于碳酸鹽垢，硫酸鋇等酸不溶垢對(duì)油田的傷害是災(zāi)難性的，用一般方法很難去除。1993年J. M.Paul等研發(fā)出新型有機(jī)絡(luò)合劑DTPA，DTPA的每個(gè)分子能與8個(gè)金屬離子絡(luò)合，且在pH=12時(shí)，Ba—DTPA絡(luò)合物穩(wěn)定性最好。以此為基礎(chǔ)，國內(nèi)研發(fā)出一系列除垢劑。

1 結(jié)垢成分分析

將現(xiàn)場(chǎng)取樣垢物洗油烘干后，分別采用X衍射和能譜分析對(duì)其組分進(jìn)行了檢測(cè)。X衍射分析結(jié)果表明，各衍射峰值均能與重晶石標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)應(yīng)，但其最高主峰值由于雜質(zhì)的影響，較標(biāo)準(zhǔn)圖譜中略高。BaSO4分子中Ba2+的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.39%，垢樣的能譜分析結(jié)果表明其Ba2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53.84%，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的元素還有O、S、Sr、Ca。綜上，所取垢樣中優(yōu)勢(shì)成分為BaSO4，含極少量的SrSO4、CaSO4。

2 結(jié)垢機(jī)理

硫酸鋇結(jié)垢在注水開發(fā)的國內(nèi)外油田[1-3]普遍存在，特別是在實(shí)施注海水開發(fā)的油田。一般認(rèn)為，注入水中富含的SO42-與儲(chǔ)層中的Ba2+易形成硫酸鋇結(jié)垢。對(duì)取樣注入海水、A2井采出水的離子分析表明，A2井硫酸鋇結(jié)垢是在油田注水過程中形成的。注入水沿高滲層突破后，由于注入流體與儲(chǔ)層流體不配伍，且由鉆完井、增產(chǎn)措施及儲(chǔ)層非均質(zhì)性在近井地帶造成的復(fù)雜滲流環(huán)境，在油井近井地帶形成大量硫酸鋇結(jié)垢，并隨著流體產(chǎn)出進(jìn)入井筒和流程。

3 除垢藥劑評(píng)價(jià)

SA-07除垢劑為有機(jī)銨鹽絡(luò)合劑，含有多基配位體，為淡黃色透明液體，密度1.30～1.32 g/cm3，

式中S為溶蝕率（%）；W1為除垢前垢樣重量（g）；W2為除垢后垢樣重量（g）。

3.2結(jié)果及分析

（1）濃度對(duì)除垢性能影響。分別配制體積濃度為10%、20%、30%、40%、60%的SA—07除垢劑，在80℃水浴鍋中放置24 h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1、圖2。從圖1、圖2可以看出，隨著濃度的增加，除垢劑對(duì)垢樣的溶蝕、分散效果也明顯增加，當(dāng)體積濃度為40%后對(duì)垢樣溶蝕率的增加并不明顯，在體積濃度為40%時(shí)，對(duì)垢樣溶蝕率已達(dá)28%；當(dāng)體積濃度為30%后對(duì)垢樣的分散效果增加也并不明顯，體積濃度為30%時(shí)，溶蝕后垢樣中值粒徑已降至12μm。綜合除垢率、分散效果及經(jīng)濟(jì)效益，推薦除垢劑用量濃度為40%。黏度為28mPa·s，pH=6，凝固點(diǎn)低于-25℃。

3.1實(shí)驗(yàn)方法

取去離子水，配制50mL除垢劑，添加洗油、烘干、充分研磨后的油田垢樣2 g，置于恒溫水/油浴箱中一定時(shí)間后取出，對(duì)處理后垢樣進(jìn)行過濾、烘干，通過式（1）計(jì)算垢樣溶垢率，并測(cè)其處理前后中值粒徑的變化。

圖1 除垢劑濃度對(duì)除垢率影響

圖2 除垢劑濃度對(duì)分散效果影響

（2）溫度對(duì)除垢性能影響。配制體積濃度為40%的SA—07除垢劑，在分別置于40、60、80、100、120℃水/油浴鍋中放置24 h。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著溫度的增加，除垢劑對(duì)垢樣的溶蝕率、分散能力均呈先增加后減小的趨勢(shì)，這是由絡(luò)合反應(yīng)常數(shù)隨溫度的變化特征所決定，較低溫度條件下反應(yīng)常數(shù)較小，有效螯合能力較低；較高溫度條件下，反應(yīng)常數(shù)并不是最大值。除垢劑在60℃時(shí)，性能最佳，但在目標(biāo)井況（80℃）下，該除垢劑仍具有良好的除垢效果。

（3）時(shí)間對(duì)除垢性能影響。配制體積濃度為40%的SA—07除垢劑，置于80℃水浴鍋中，分別放置4、8、12、24、48 h。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，較短時(shí)間內(nèi)（8 h）除垢劑已能充分對(duì)結(jié)垢進(jìn)行分散，但仍需隨著時(shí)間的增加，才能達(dá)到對(duì)垢樣的有效溶蝕。綜合考慮除垢效果及海上施工條件，推薦施工時(shí)間為24 h。

（4）pH值對(duì)除垢性能影響。配制體積濃度為40%的SA—07除垢劑，測(cè)其pH值為6，再分別采用HCl、NaOH將pH值調(diào)為4、8、12，置于80℃水浴鍋中24 h。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，藥劑僅在pH=6時(shí)，除垢效果良好，在偏酸/堿性條件下除垢效果降低。

4 結(jié)論

（1）潿洲11—1N油田結(jié)垢優(yōu)勢(shì)成分為硫酸鋇。油井見水后，近井地帶復(fù)雜的滲流環(huán)境，造成注入水中硫酸根離子與地層水中鋇離子的強(qiáng)烈混合，形成大量硫酸鋇結(jié)垢，并隨生產(chǎn)進(jìn)入井筒和流程。

（2）新型聚羧酸鹽類除垢劑SA—07對(duì)硫酸鋇結(jié)垢具有較強(qiáng)的溶垢能力，且對(duì)于硫酸鋇結(jié)垢具有極強(qiáng)的分散作用。兩種機(jī)理協(xié)同作用，不僅會(huì)增加垢樣與藥劑接觸的比表面，增加藥劑處理性能，還有利于處理后垢樣從管柱、儲(chǔ)層中返出。

（3）新型除垢劑推薦用量體積濃度為40%，除垢時(shí)間24 h，反應(yīng)溫度80℃，pH值為6。

[1]王守虎，張明霞，陸小兵，等．長慶超低滲透油藏華慶油田硫酸鋇鍶垢的防治[J]．石油天然氣學(xué)報(bào)，2011，33（5）：269-270.

[2]于恒彬，周國寶，韓鑫，等．姬塬油田硫酸鋇鍶垢的結(jié)垢成因分析[J]．遼寧化工，2013，42（1）：86-88.

[3]崔付義，馬興芹，靳保軍，等．新型復(fù)合硫酸鋇鍶防垢劑[J]．油氣田地面工程，2005，24（5）：57.

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.008