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)國家、集體和個(gè)人都有著非常重要的作用。然而通過實(shí)踐我們可以知道，當(dāng)油田開發(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)我國石油開發(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)

在油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，油井結(jié)垢一直制約著油田的正常生產(chǎn)，是一個(gè)很難解決的問題。隨著油田的不斷開發(fā)，注水越來越多，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)，長時(shí)間不予處理就會(huì)造成泵漏、桿管斷脫、管漏以及井下工具設(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)目前我國已經(jīng)步入高含水開發(fā)中后期的油井來說，大部分油井的原油含水量基本超過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)以百色盆地的塘寨油田為例進(jìn)行說明。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。就目前來看，國內(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)在于它既可以用來防腐也可以用來防垢，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，使用比較簡便，最長使用壽命可以達(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，這些磁場能夠起到殺菌效應(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。而強(qiáng)磁防垢裝置產(chǎn)生的強(qiáng)磁場對(duì)生物菌有極強(qiáng)的抑制生長、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)生磁場效應(yīng)，在周圍的金屬表面形成一層看不見的磁流體動(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)磁場的干擾，鹽分子的組成電子運(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)過強(qiáng)磁裝置處理后，水的界面能力將會(huì)降低，但其潤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

近年來，隨著油井尤其是進(jìn)入中后期油井的不斷開采，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)垢問題，真正實(shí)現(xiàn)我國石油產(chǎn)業(yè)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。

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