弱堿三元復(fù)合驅(qū)抽油機井化學(xué)除垢技術(shù)研究*

于智明，高清河

（1.大慶油田第三采油廠 試驗大隊，黑龍江 大慶 163113；2.黑龍江省普通高等學(xué)校 油田應(yīng)用化學(xué)重點實驗室（大慶師范學(xué)院），黑龍江 大慶 163712）

三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)作為大慶油田高含水后期進一步提高采收率的重要手段，它比水驅(qū)采收率提高20%左右[1]，但是在礦場試驗中暴露出油井結(jié)垢的問題。弱堿三元復(fù)合驅(qū)是由Na2CO3、聚合物和表活劑組成的復(fù)合驅(qū)油體系。隨著開發(fā)時間的延長，采出液中聚合物濃度、弱堿（碳酸鈉）濃度和表活劑濃度的升高，與水驅(qū)和聚驅(qū)相比，在抽油機井上暴露出來的主要問題是結(jié)垢較為嚴重，導(dǎo)致井筒運行環(huán)境惡化，抽油桿經(jīng)常出現(xiàn)桿滯后、卡泵等現(xiàn)象，造成抽油機井檢泵率升高，檢泵周期縮短，嚴重影響了正常生產(chǎn)[2，3]。

本文分析了弱堿三元復(fù)合驅(qū)垢樣組成，對油井結(jié)垢因素進行剖析，設(shè)計了酸洗除垢劑，進行了現(xiàn)場應(yīng)用研究，對于弱堿三元復(fù)合驅(qū)應(yīng)用推廣具有十分重要的意義。

1 實驗部分

1.1 藥劑和儀器

HCl、HClO4、HF、HNO3、乙二胺四乙酸、檸檬酸，均為化學(xué)純，國藥集團北京化學(xué)試劑公司生產(chǎn)；其它化學(xué)藥劑為工業(yè)品。

電感耦合等離子發(fā)生光譜儀（Optima 2100DV，美國PE公司）；微波化學(xué)工作站（意大利Lab Tech）；X-射線粉末衍射儀（X’pert，荷蘭帕納克）。

1.2 垢樣組成分析

將垢樣洗除吸附油、干燥、粉碎后，一部分垢樣采用混酸（HCl、HNO3、HClO4）進行微波消解，用電感耦合等離子發(fā)生光譜儀測定濾液中離子含量；一部分垢樣用X-射線粉末衍射儀測定垢樣中的晶體組成，確定垢的主要化學(xué)組成。

1.3 除垢劑配方篩選

根據(jù)垢樣組成，確定除垢劑中含有氫氟酸、鹽酸、有機酸、螯合分散劑、表面活性劑、緩蝕劑。模擬油井溫度45℃，將一定量垢樣浸泡于除垢劑中，時間為5h，將未溶解垢渣清洗干燥、稱重，計算除垢率。采用腐蝕掛片的方法，測定除垢劑的除垢率，測試時間為24h。

1.4 除垢劑除垢工藝

選擇處于卡泵或即將卡泵的抽油機作為除垢對象。根據(jù)抽油機井管深度計算出除垢劑用量，設(shè)計現(xiàn)場施工方案，具體施工步驟：

（1）首先對卡泵井的光桿進行上提，上提高度70cm；（2）關(guān)井，同時關(guān)來水閘閥；（3）管線試壓15MPa，不噴不漏；（4）注入清水，將井筒內(nèi)流體推入近井地帶；（5）注入除垢劑后，再注入2～3方清水，將除垢劑壓注到作用井段，關(guān)井反應(yīng)24h；（6）開井，將除垢液返吐出來；（7）轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

除垢工藝需要設(shè)備有罐車1臺和泵車1臺。除垢后，抽油機恢復(fù)正常工作，抽油機電流恢復(fù)至新泵狀態(tài)70%以上，達到除垢效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 垢樣組成及形成原因分析

弱堿三元復(fù)合驅(qū)垢樣組成見表1。

表1 弱堿三元油井垢樣組成（%）Tab.1 Components of weak ASP flooding

由表1可知，弱堿三元復(fù)合驅(qū)油井垢樣主要組成為碳酸鹽，碳酸鹽含量75%以上，少量的有機物和硅酸鹽。對采油井結(jié)垢情況和采出液組成對比分析發(fā)現(xiàn)，抽油機中心井比較容易發(fā)生結(jié)垢卡泵現(xiàn)象。采出液聚合物濃度在1000mg·L-1以上時容易發(fā)生卡泵，當(dāng)聚合物溶液濃度在1800mg·L-1和堿濃度在800mg·L-1以上時，卡泵現(xiàn)象發(fā)生的頻率加大。

從注入體系組成、儲層流體和巖石組成，可以判斷在油井舉升系統(tǒng)以碳酸鹽結(jié)垢為主，少量的硅酸鹽垢，與油井垢樣組成分析結(jié)果一致。

2.2 除垢劑優(yōu)選

三元復(fù)合驅(qū)垢樣含75%以上的碳酸鹽和少量有機物和硅酸鹽，因此，除垢劑以混酸為主。除垢劑中各組分及其作用：鹽酸，溶解碳酸鹽，肢解垢質(zhì)；HF，清除硅酸鹽垢和提高除垢劑的滲透性，提高除垢速度；有機酸，降低體系腐蝕性和酸溶效果；洗油性表活劑，將垢質(zhì)內(nèi)部及表面原油洗掉，利于除垢劑和無機垢接觸反應(yīng)，提高除垢效果和速度；滲透劑，提高除垢劑向垢質(zhì)內(nèi)部滲透速度，提高除垢速度；螯合分散劑，懸浮分散微小垢粒和穩(wěn)定二次成垢離子；緩蝕劑，在井筒及井下工具表面形成保護膜，降低酸對設(shè)備的腐蝕。篩選的除垢劑配方見表2。

表2 水基除垢劑配方組成（%）Tab.2 Formula of water-based detergent

除垢劑以清水配制，室內(nèi)實驗除垢率大于95%，腐蝕率小于0.15g·（m2·h）-1。

2.3 現(xiàn)場試驗

現(xiàn)場試驗10口井，采出液中聚合物含量和堿的含量都有所降低，其中有8口井抽油桿滯現(xiàn)象得到緩解。而采出液中聚合物和堿含量較高的E64和E66兩口井解卡未成功，對兩口井泵體進行解剖，將垢樣進行了分析。

圖1 E66 垢樣外觀Fig.1 E66 deposit surface

從結(jié)垢物的外觀看，主要為黑褐色泥狀物或淺黃色亮片狀物，有較大強度、不易剝離。結(jié)垢井的垢樣主要成分為碳酸鹽，其它組分主要為油、聚合物殘片、腐蝕產(chǎn)物和泥砂等。

從解剖結(jié)果看，發(fā)現(xiàn)垢樣已將抽子與泵筒之間隙堵塞，就無法形成過流通道，除垢劑無法到達垢樣所在位置，所以除垢失敗。因此，在后續(xù)除垢過程中，對于結(jié)垢卡死的井添加井口循環(huán)裝置，采取井口循環(huán)，可以提高除垢劑對結(jié)垢嚴重部位的清除效果，對于預(yù)測結(jié)垢卡泵的井提前采取除垢作業(yè)，除垢效果理想。

3 結(jié)論

（1）弱堿三元復(fù)合驅(qū)油井垢樣主要組成為碳酸鹽，少量的硅酸鹽和有機物。中心井結(jié)垢卡泵較嚴重，聚合物濃度超過1800mg·L-1和堿濃度超過800mg·L-1時，結(jié)垢卡泵現(xiàn)象頻繁。

（2）除垢劑中主要組成為HCl、HF、有機酸、螯合分散劑、滲透劑、表活劑和緩蝕，除垢率大于95%，緩蝕率小于0.15g·（m2·h）-1。

（3）除垢劑礦場成功率較高。提高除垢劑與垢的充分接觸，可以提高除垢效果。

［1］王玉普,程杰成.三元復(fù)合驅(qū)過程中的結(jié)垢特點和機采方式適應(yīng)性［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2003，27（2）：20-22.

［2］鄭煥軍，高清河.喇嘛甸北東塊三元復(fù)合驅(qū)儲層驅(qū)替特征研究［J］.油田化學(xué)，2011,28（4）：440-445.

［3］姜民政.三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢分析及防垢劑研制［J］.石油化工腐蝕與防護,2003,2（3）:25-27.