弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井防垢技術(shù)的研究及應(yīng)用*

葛樂(lè)清

(大慶職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系,黑龍江大慶 163255)

弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井防垢技術(shù)的研究及應(yīng)用*

葛樂(lè)清

(大慶職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系,黑龍江大慶 163255)

弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井防垢技術(shù)是在研究該體系三元驅(qū)抽油機(jī)井防垢泵進(jìn)行的,通過(guò)對(duì)其防垢技術(shù)研究,明確了弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井結(jié)垢的成因,以便在弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井進(jìn)一步進(jìn)行采取防垢措施,解決了由于因結(jié)垢影響該體系三元驅(qū)抽油機(jī)井的正常生產(chǎn)問(wèn)題。

弱堿體系 結(jié)垢 防垢

1 抽油機(jī)井結(jié)垢的成因與危害

大慶油田進(jìn)入中高含水開發(fā)后期，作為大慶油田三次采油的接替技術(shù)——三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油成為提高采收率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，但隨著采出液中聚合物濃度、弱堿濃度和表活劑濃度的升高，抽油機(jī)井的結(jié)垢成為問(wèn)題之一。從試驗(yàn)區(qū)情況來(lái)看，油井結(jié)垢已影響了正常生產(chǎn)。引起設(shè)備腐蝕結(jié)垢的事件不斷發(fā)生，輕者表現(xiàn)為加快井下油套管腐蝕速率，縮短井的壽命；引起抽油機(jī)井舉升設(shè)備中抽油桿、管斷脫和偏磨現(xiàn)象，造成三元復(fù)合驅(qū)抽油機(jī)井檢泵率升高，增加了油井作業(yè)費(fèi)用；重者因結(jié)垢堵塞地層，降低地層的滲透率，減少產(chǎn)油量，甚至油井堵死無(wú)法處理而報(bào)廢。嚴(yán)重影響了試驗(yàn)區(qū)的正常生產(chǎn)，因結(jié)垢造成生產(chǎn)油井停產(chǎn)，使油田受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 抽油機(jī)井防垢技術(shù)

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多年的研究和實(shí)踐，在防垢和除垢方面，有些技術(shù)起到了一定的作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)油田抽油機(jī)井結(jié)垢的防治技術(shù)分為化學(xué)技術(shù)、工藝技術(shù)和物理技術(shù)?；瘜W(xué)防垢技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)防垢劑的某些特性阻止垢的生成；工藝防垢技術(shù)是改變或控制某些作業(yè)工藝條件來(lái)破壞或減少結(jié)垢的生成條件；物理防垢技術(shù)是應(yīng)用某些物理儀器設(shè)備的功能抑制垢的形成。

2.1 化學(xué)防垢技術(shù)

化學(xué)防垢技術(shù)是將化學(xué)防垢劑注入合適的抽油機(jī)井部位，通過(guò)防垢劑的低限抑止機(jī)理或晶格畸變機(jī)理破壞和毒化已形成的垢晶體，達(dá)到抑止垢生長(zhǎng)的目的。也可通過(guò)防垢劑的鰲合作用使其和游離的鈣、鎂離子結(jié)合，形成穩(wěn)定的可溶于水的五元化合物或六元化合物，減少水中的鈣、鎂離子濃度。包括酸洗、鰲合劑溶劑清洗和大環(huán)聚醚化合物清洗等[2]。

針對(duì)國(guó)內(nèi)各油田的不同的地質(zhì)、結(jié)垢情況，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)研制出多種防垢劑。由于成本低、應(yīng)用方便，在油田防垢上被普遍采用。

防垢劑在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性:

(1)使用效果取決于是否均勻分散在水中，在某些工況下如斜井和定向井中，防垢劑分散不均勻，效果較差；

(2)需要額外的設(shè)備來(lái)添加藥劑，增加了費(fèi)用，另外，藥效較短也導(dǎo)致了藥劑費(fèi)用較高；

(3)使用化學(xué)防垢劑對(duì)油層造成一定的污染，這與當(dāng)前綠色環(huán)保相違背。

2.2 工藝技術(shù)

(1)緩蝕劑防護(hù)技術(shù)。針對(duì)油井腐蝕問(wèn)題，常采用油井投加緩蝕劑，從油井環(huán)空中加入，利用緩蝕劑自重沉入井底，隨采出液返出，使流經(jīng)的管網(wǎng)受到保護(hù)，從而延長(zhǎng)油、套管以及井下工具及管線的使用壽命[1]。

表1 三元復(fù)合驅(qū)防垢泵下井應(yīng)用前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

(2)固體防垢和液體防垢防護(hù)技術(shù)。通常藥劑防垢法可分為固體防垢和液體防垢。其防垢原理是藥劑與成垢離子可以起到良好的鰲合、分散作用，從而阻止離子結(jié)合成垢[3]。

液體防垢藥劑容易研制，可在油水井中環(huán)空加入，或在注水泵及油田污水水區(qū)中投加。固體防垢藥劑是一種固體防垢塊，使用時(shí)用自制的防垢工作筒封裝，隨作業(yè)時(shí)下到井中。當(dāng)液流通過(guò)防垢塊時(shí)，防垢劑溶于水和油中，起到緩慢溶解、長(zhǎng)時(shí)間有效的功能。但是高溫下防垢塊容易破碎，易造成堵井，因此應(yīng)用不多。

(3)注入水質(zhì)改性技術(shù)[4]。通過(guò)在熱力學(xué)、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三方面進(jìn)行分析，得到垢的形成過(guò)程:油水混合液是含有CO2和HCO3-構(gòu)成的弱酸性緩沖水體，油水混合液——過(guò)飽和溶液——晶體析出——晶體生長(zhǎng)——結(jié)垢。水質(zhì)改性的基本出發(fā)點(diǎn)就是破壞這種水體，但方法較復(fù)雜，費(fèi)用較高。

除此之外還有選擇耐蝕材料及工程防腐技術(shù)、采用陰極保護(hù)，但防腐防垢效果不太理想或不甚經(jīng)濟(jì)。

2.3 物理防垢技術(shù)

物理法除垢包括高強(qiáng)聲激波處理法、永磁除垢法、應(yīng)用水中結(jié)晶動(dòng)力學(xué)原理除垢等。

高強(qiáng)聲激波處理法是利用聲激儀產(chǎn)生的高強(qiáng)聲激波震掉和擊碎松散的垢物，然后由液流帶出地面，當(dāng)垢物致密而堅(jiān)硬時(shí)，這種方法并不湊效。永磁除垢法主要用于油氣管道。

應(yīng)用水中結(jié)晶動(dòng)力學(xué)原理除垢的具體操作方法和使用儀器未見詳細(xì)報(bào)道。目前國(guó)內(nèi)外采用物理法除垢的還不多，更多的是物理法防垢。

3 弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井的防垢技術(shù)應(yīng)用

大慶油田第三采油廠沒(méi)有特定哪一類防垢技術(shù)，基本上都是針對(duì)不同的區(qū)域地質(zhì)情況，采取綜合使用上述技術(shù)。

從2010年實(shí)行綠色油田以來(lái)，采用很多物理方法進(jìn)行防垢，如研制了井下固體防垢器、井下防蠟阻垢降粘裝置、防垢泵用于弱堿體系三元驅(qū)抽油機(jī)井。

從生產(chǎn)情況看，這些技術(shù)各有不同的應(yīng)用范圍，長(zhǎng)期的跟蹤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，都能穩(wěn)定地解決防垢問(wèn)題。詳見表1。

[1] 溫淑新,楊建平,孫海杰,等.前大油田腐蝕結(jié)垢的原因及對(duì)策[J]腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2002.

[2] 陳衛(wèi)東,于會(huì)宇,等.薩北油田三元復(fù)合驅(qū)防垢技術(shù)研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001年第20卷第4期.

[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(hù),2003年第20卷第3期.

[4] 于智明.降低弱堿三元驅(qū)抽油機(jī)井檢泵率.內(nèi)蒙古石油化工. 2013年第14期.

?黑龍江省教育廳高職高專院?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目,編號(hào)為12535012。