油水井井筒結(jié)垢分析與處理

郭永飛 李加剛

江蘇油田試采一廠采油十二隊 江蘇揚州 225600

一、油、水井垢樣定性分析

自2010年以來，我們對油井檢泵過程中發(fā)現(xiàn)的垢樣進行了逐井采集，并及時利用現(xiàn)有手段對垢樣進行酸溶、油溶后的碳酸鹽、硫化物、鐵離子等物質(zhì)進行了組分分類定性分析，至2013年累計分析垢樣300余個；從定性分析結(jié)果來看，垢樣中各類物質(zhì)檢出頻率分別為：腐蝕產(chǎn)物類垢占總垢樣數(shù)的60.32%；碳酸鹽類垢占總垢樣數(shù)的23.57%；膠質(zhì)、蠟質(zhì)及泥沙類物質(zhì)占總垢樣數(shù)的6.11%。

在采油井中，隨著采出液的上升，溫度的下降，方解石（文石）石膏、鐵氧化物和菱鐵礦均溶解度下降，沉淀量增加，由于在油井井筒內(nèi)的溫度變化范圍內(nèi)，各礦物的溶解度實際上變化有限，所以往往會在相對集中的井段范圍內(nèi)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，且使流體中組分濃度下降，導致淺部結(jié)垢現(xiàn)象不顯著。

由計算結(jié)果可知，F(xiàn)e的氧化物是最易沉淀、沉淀量也最大的組分，但當溶液中Fe2+含量高于50 mg/L時基本不隨其升高而沉淀量增大。但是碳酸鹽類礦物則不同，存在一個溶解度相對低的溫度60℃左右（對應井深1200m左右）。這解釋了結(jié)垢物中普遍存在鐵氧化物沉淀，深部鐵多，淺部碳酸鹽相對增加的趨勢。

二、油、水井結(jié)垢機理研究

結(jié)合垢樣分析、模擬實驗和計算模擬等研究結(jié)果，以及對沙埝油田油井生產(chǎn)資料的調(diào)研，我們認為，沙埝油田油井垢樣中幾種常見的危害最大的垢主要有：①碳酸鹽垢（主要成分為CaCO3）②硫酸鹽垢（主要成分為CaSO4，BaSO4，SrSO4）、③鐵化合物垢（主要成分為FeCO3、FeS、Fe(OH)2、Fe(OH)3），現(xiàn)場垢樣往往是多種組分的混合物，以某一種或兩種為主。其中，鹽類垢的來源主要來自于地層流體，而鐵質(zhì)的來源除了地層水之外，管壁的CO2、細菌腐蝕為其主要來源。

三、油井井筒殺菌工藝研究

根據(jù)對沙埝油田垢樣分析及油井結(jié)垢認識的研究成果，一些井的復硫鐵礦(Fe3S4)、硫鐵礦(FeS)含量較高，定性分析結(jié)果表明該類物質(zhì)主要以硫化亞鐵的形式存在于垢樣中，而這些井試油資料中的油、氣、水性分析結(jié)果均顯示油、氣、水中S-2或H2S氣體含量較低或不含有S-2或H2S氣體，通過對油井中硫化亞鐵形成機制的研究分析，認為其成因主要是細菌作用所致，由此，我們在結(jié)垢腐蝕嚴重的油井上開展了細菌普查工作，以期通過井筒殺菌處理達到防止鐵垢產(chǎn)生的目的。

1.油井井口細菌含量檢測

對沙埝油田結(jié)垢腐蝕嚴重的油井上開展了井口細菌含量普查工作，取油井井口產(chǎn)出水接種至細菌培養(yǎng)瓶，以檢測產(chǎn)出水中的細菌含量。

2.油井垢樣細菌含量檢測

為確定細菌對垢樣形成的影響及垢樣中細菌的存在，我們進一步做了井筒垢樣中的細菌含量測試，具體方法是：將現(xiàn)場垢樣密閉隔氧后取回，至實驗室研磨粉碎，取1g垢樣浸泡到100ml的細菌培養(yǎng)液中培養(yǎng)2天后，檢測培養(yǎng)液中的細菌含量，實驗結(jié)果顯示，垢樣含有的細菌主要為硫酸鹽還原菌，且遠高于產(chǎn)出水中的細菌含量。

3.殺菌劑篩選

我國油田常用的殺菌劑按其功能和組成可分為兩大類，即氧化型殺菌劑、非氧化型殺菌劑。殺菌劑的種類繁多，使用單一的殺菌劑容易使細菌產(chǎn)生很強的抗菌性，通過對樣品的篩選分類，我們選擇了5種殺菌劑進行室內(nèi)篩選，通過比較殺菌效果，選擇了LC-3B氧化型殺菌。

4.殺菌劑與阻垢劑之間的配伍性研究

由于結(jié)垢與腐蝕互為影響，現(xiàn)場二種問題往往同時存在于同一口油井中。以沙埝油田為例，現(xiàn)場同時投加阻垢、殺菌劑的井較多，為防止殺菌、阻垢二種藥劑的不配伍性問題，采用現(xiàn)場使用的FA505與LC-3B進行了配伍實驗，實驗條件為：在75℃條件下，評價40mg/l濃度下的FA505阻垢劑溶液對不同濃度下的殺菌劑殺菌性能影響關(guān)系，結(jié)論為：300mg/l濃度下，LC-3B與FA505配伍性良好，可同時有效保證殺菌及阻垢效果。

5.殺菌劑使用濃度優(yōu)化

針對油井井下細菌的存在方式，分別做了水中游離菌和垢下固著菌的殺菌劑使用濃度優(yōu)化試驗。

水中游離菌使用濃度優(yōu)化分別做了110、7000、11100個/ml三個細菌含量下和40mg/l—600mg/l殺菌劑濃度下的殺菌試驗，結(jié)論為：現(xiàn)有殺菌劑在200mg/l濃度下，可有效殺滅產(chǎn)出水中的游離菌。

垢下固著菌殺菌劑使用濃度優(yōu)化采用靜態(tài)掛片法在培養(yǎng)基中獲得長有固著菌的掛片若干。不同濃度殺菌劑與掛片上的固著菌SRB接觸1h后，將掛片取出放入干凈的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基變黑則說明該濃度的殺菌劑不能完全殺死固著菌，反之，則該濃度的殺菌劑可以完全殺死固著菌。以此找到各殺菌劑的最低殺滅濃度。