油田井筒結(jié)垢原因分析及防阻垢技術(shù)探討

1、.油田井筒結(jié)垢原因分析及防阻垢技術(shù)探討摘要：石油是一種重要的能源，對(duì)國(guó)家、集體和個(gè)人都有著非常重要的作用。然而通過(guò)實(shí)踐我們可以知道，當(dāng)油田開(kāi)發(fā)至中晚期以后，由于注水量的不斷增加，油田的井筒相繼開(kāi)始結(jié)垢，直接影響著油井的正常生產(chǎn)。本文將對(duì)油田井筒結(jié)垢的原因進(jìn)行深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出防阻垢的技術(shù)，以期對(duì)我國(guó)石油開(kāi)發(fā)及油井保護(hù)提供一些參考。關(guān)鍵詞：油田井筒結(jié)垢防阻垢技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，油井結(jié)垢一直制約著油田的正常生產(chǎn)，是一個(gè)很難解決的問(wèn)題。隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，注水越來(lái)越多，由于水質(zhì)中的很多成分容易和油井下的工具設(shè)備發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此形成一些垢狀物質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間不予處理就會(huì)造成泵漏、桿管斷脫、管

2、漏以及井下工具設(shè)備失效等事故，嚴(yán)重制約了油井的正常生產(chǎn)。1 油田井筒結(jié)垢的原因分析據(jù)調(diào)查顯示，對(duì)目前我國(guó)已經(jīng)步入高含水開(kāi)發(fā)中后期的油井來(lái)說(shuō)，大部分油井的原油含水量基本超過(guò)百分之八十甚至百分之九十。從熱力學(xué)的角度分析可知，油井中的注入水是不穩(wěn)定的，容易與油井下的機(jī)械設(shè)備發(fā)生垢化效應(yīng)，油井經(jīng)過(guò)多次的酸化措施就會(huì)使井下管柱嚴(yán)重腐蝕或結(jié)垢，進(jìn)而造成泵卡、篩管堵死以及地層堵塞，原油的產(chǎn)量下降，而且檢泵作業(yè)的次數(shù)將會(huì)增加。1.1 油井地下水的成份分析 目前我國(guó)部分油井井筒結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重，在對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)結(jié)垢的地下水質(zhì)進(jìn)行鑒定后，進(jìn)行定量分析并確定結(jié)垢物的組成成份。由于每一個(gè)油田井筒結(jié)垢情況基本相似，現(xiàn)以百色

3、盆地的塘寨油田為例進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)塘寨油田部分油井井筒結(jié)構(gòu)部位的水質(zhì)提取鑒定，得出如下水質(zhì)成份分析圖：從以上水的成份分析結(jié)果不難看出，地下水中鈣離子、鎂離子、碳酸根離子以及硫酸根離子的含量較為豐富，當(dāng)井下溫度和壓力達(dá)到一定條件時(shí)，它們就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難以溶解的鹽類化合物即井筒所結(jié)的垢。1.2 井筒結(jié)垢原因分析 油井井筒垢物成份主要有瀝清、蠟、膠質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)以及鈣鎂鐵離子和碳酸、硫酸根離子。后者離子相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成難以溶解的化合物，再加上前者有機(jī)物質(zhì)，就會(huì)形成更加難以溶解的垢物。除了有碳酸鈣、碳酸鎂等難溶的鹽類化合物外，由于部分油井已經(jīng)經(jīng)過(guò)多次的酸化作業(yè)，油井管柱被嚴(yán)重腐蝕，從而產(chǎn)生了大量

4、的鐵銹，也是井筒結(jié)垢的原因之一。同時(shí)部分油井出砂情況嚴(yán)重，產(chǎn)生了大量的砂粒，這些砂粒就成為蠟及垢物集結(jié)的載體；油井井筒析蠟情況嚴(yán)重，從垢物組成成份來(lái)看，大部分油井井筒垢物中的有機(jī)物含量較高，這些有機(jī)物與鈣、鎂鹽類難容物以及砂粒等混合在一起就形成了更難溶解的混合物油井垢物。2 防阻垢技術(shù)探討2.1 油井注入水中加入阻垢劑 由于油井注入水的成份不穩(wěn)定，容易和井底設(shè)備以及石油產(chǎn)物的輔生物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成垢狀物質(zhì)，所以除垢時(shí)應(yīng)首先對(duì)油井注水進(jìn)行防阻垢處理。就目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)油田使用最多的防垢劑是膦酸鹽與聚合物兩類，它們化學(xué)成份比較穩(wěn)定，而且具有較強(qiáng)的防垢能力。2.2 油井防蠟 在石油的鉆探和管道輸送過(guò)

5、程中，由于溫度、壓力的作用，溶解在原油中的石蠟便以晶體的形式不斷地析出，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并大量沉積在井下裝置的管壁及原油儲(chǔ)存設(shè)備之中，致使油井的原油產(chǎn)量不斷下降。為了提高油井的產(chǎn)量，可以采用以下方法進(jìn)行防蠟。2.2.1 在油管的內(nèi)層涂上聚丙烯酸酯之類的防蠟劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有極性基團(tuán)，可以使蠟晶體的表面帶電，使蠟晶體難以聚合形成大晶體，從而起到防蠟的作用。2.2.2 可采用化學(xué)方法防蠟。具體操作方法是向油田的井筒中加入適量的液體化學(xué)防蠟劑，或者在抽油泵下的油管上連接一個(gè)裝有固體化學(xué)防蠟劑的短節(jié)，當(dāng)井筒中有原油流過(guò)時(shí)，固體防蠟劑就會(huì)與流體溶解混合，最終實(shí)現(xiàn)防蠟的目的。2.3 油井井筒管柱中安

6、裝強(qiáng)磁防腐阻垢器 對(duì)于那些結(jié)垢較為嚴(yán)重的油井，可以在油井的管柱中安裝強(qiáng)磁防垢器，這樣做既可以防止管柱被腐蝕，也可以阻緩管柱結(jié)垢。強(qiáng)磁防腐阻垢裝置的特點(diǎn)在于它既可以用來(lái)防腐也可以用來(lái)防垢，實(shí)踐證明其效果明顯優(yōu)于以涂料防腐或化學(xué)防腐。同時(shí)，強(qiáng)磁防垢裝置和技術(shù)的應(yīng)用，非常環(huán)保，不會(huì)污染周圍的環(huán)境，而且價(jià)格便宜、節(jié)約能源，使用比較簡(jiǎn)便，最長(zhǎng)使用壽命可以達(dá)到十年以上。強(qiáng)磁防垢裝置發(fā)揮效能的原理表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：2.3.1 強(qiáng)磁防垢裝置工作時(shí)能夠產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)能夠起到殺菌效應(yīng)。在油井井筒以及井下作業(yè)環(huán)境中，生活著很多生物菌，正是在這些生物菌的作用下催化了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，表現(xiàn)為管柱設(shè)備的腐蝕、生銹等

7、。而強(qiáng)磁防垢裝置產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)生物菌有極強(qiáng)的抑制生長(zhǎng)、繁殖及殺滅作用，進(jìn)而防止了生物菌對(duì)井下金屬設(shè)備的腐蝕。2.3.2 強(qiáng)磁裝置工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)效應(yīng)，在周圍的金屬表面形成一層看不見(jiàn)的磁流體動(dòng)力波，能夠?qū)饘袤w表面進(jìn)行很強(qiáng)的拋光，使原本粗糙的表面變的比較光滑，從而清除了金屬體表面的腐蝕物或垢狀物，起到防止腐蝕的作用。磁流體動(dòng)力波的運(yùn)動(dòng)能夠阻斷金屬體表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，既可以保護(hù)金屬體表面的光滑不受腐蝕，又能夠組織垢物的形成。2.3.3 強(qiáng)磁裝置工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生防鹽垢效應(yīng)。強(qiáng)磁裝置就像是一個(gè)凈化器，當(dāng)含有鹽類（如碳酸鹽、硫酸鹽等）成份的水經(jīng)過(guò)除垢裝置時(shí)，鹽分子的組成電子運(yùn)動(dòng)環(huán)境將受到強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，鹽

8、分子的組成電子運(yùn)動(dòng)軌道就會(huì)發(fā)生變化，甚至?xí)淖冊(cè)蛹胺肿拥姆植冀Y(jié)構(gòu)，最終起到防阻垢物凝結(jié)的作用。同時(shí)，當(dāng)水經(jīng)過(guò)強(qiáng)磁裝置處理后，水的界面能力將會(huì)降低，但其潤(rùn)濕性能和溶解能力會(huì)大大增強(qiáng)，對(duì)碳酸鈣、硫酸鈣等容易形成井垢的幾種鹽類物質(zhì)的溶解度也會(huì)增大到原來(lái)的百分之十五至百分之五十。強(qiáng)磁裝置的防鹽垢效應(yīng)不但可以溶解陳舊的井垢，而且可以防阻新垢的產(chǎn)生。3 結(jié)語(yǔ)近年來(lái)，隨著油井尤其是進(jìn)入中后期油井的不斷開(kāi)采，許多油井井筒出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，產(chǎn)油量因此大大下降。為了徹底防阻油井結(jié)垢，除了采用以上三種措施外，我們還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)油井的防砂措施，只有防蠟、防腐、防砂、防鹽垢四項(xiàng)工作同時(shí)進(jìn)行，才能從根本上解決油井井筒結(jié)垢問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1陸斌，楊志亮，朱紅艷.油田井筒結(jié)垢原因及防阻垢技術(shù)淺析j.內(nèi)蒙古石油化工，2011（06）.2楊振軍，袁志勇.安塞油田井筒腐蝕預(yù)防研究j . 遼寧化工，2011（02）.3張玉祥，宋昭崢.油田井筒防蠟劑的合成與性能表征