SZ36-1平臺(tái)A10井固體化學(xué)棒井口加藥防垢器效果評(píng)價(jià)

江 安, 高 波, 蘇延輝, 孫 林, 孫紅瑛, 斯 旭, 童 玲

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452）

SZ36-1平臺(tái)A10井固體化學(xué)棒井口加藥防垢器效果評(píng)價(jià)

江 安, 高 波, 蘇延輝, 孫 林, 孫紅瑛, 斯 旭, 童 玲

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452）

針對(duì)SZ36-1油田A10注水井注入壓力高，多次采取增產(chǎn)作業(yè)，措施有效期短的問(wèn)題。進(jìn)行儲(chǔ)層情況及注入水質(zhì)分析：預(yù)測(cè)出A10井存在結(jié)垢可能。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣和結(jié)垢組分分析，證實(shí)了垢樣存在并確認(rèn)出垢樣組成。最終在A10井井口安裝了加藥防垢裝置，裝置采用金屬加藥工具配合添加與之匹配的固體化學(xué)棒的方式，經(jīng)過(guò)一年多現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得現(xiàn)場(chǎng)防垢器進(jìn)、出口的垢樣進(jìn)行再次分析，有效驗(yàn)證了防垢效果，為后續(xù)該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等工藝適應(yīng)性問(wèn)題的改進(jìn)和升級(jí)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

注水井；防垢器；固體防垢劑；防垢效果

SZ36-1油田是中海油在渤海海域發(fā)現(xiàn)的并開(kāi)發(fā)的最大油田群，具有上億噸的海上稠油油田，位于渤海遼東灣海域。油藏深度1 300～1 400 m，具有正常溫度和壓力系統(tǒng)。在 SZ36-1油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，易發(fā)生結(jié)垢的現(xiàn)象。結(jié)垢部位常見(jiàn)于油水井井筒[1]、儲(chǔ)層、地面集輸管線等部位，幾乎含蓋了油田水流動(dòng)的整個(gè)流程。為解決SZ36-1油田注水井結(jié)垢問(wèn)題，我們將研發(fā)出適合海上油田的固體型防垢劑和盛放固體防垢劑的特制工具，安裝在SZ36-1油田A10注水井井口。

防垢一年來(lái)，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)防垢器效果，獲得防垢直觀數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模結(jié)垢現(xiàn)象。證實(shí)防垢器具有穩(wěn)壓穩(wěn)注效果，解決該井因結(jié)垢導(dǎo)致多次增產(chǎn)措施、更換管柱、視吸水指數(shù)[2]下降快等問(wèn)題。為該技術(shù)在海上平臺(tái)的進(jìn)一步推廣提供有力證據(jù)。

1 A10井基本情況

1.1 油層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

SZ36-1油田A10注水井油層基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

Iu油組射開(kāi)厚度共計(jì)16.5 m，Id油組射開(kāi)厚度共計(jì)57.8 m，II油組射開(kāi)厚度共計(jì)10.0 m。A10井射開(kāi)厚度總計(jì)為84.3 m。

1.2 A10井近年增產(chǎn)措施出現(xiàn)的情況

A10注水井近幾年采取了多次增產(chǎn)措施（主要采取酸化作業(yè)），酸化后在一定時(shí)間內(nèi)效果顯著，例如第一次酸化作業(yè)后，注入量800～1 200 m3，注入壓力較低，隨著注水的不斷進(jìn)行，注水壓力從6 MPa增加達(dá)到8 MPa；后來(lái)，改為分層配注后，注水壓力從7 MPa上升到9 MPa而注水量不斷減少，實(shí)施污水處理物理防垢后，注水量仍不斷減小。隨后進(jìn)行第二次酸化作業(yè)，作業(yè)后，在壓力基本維持不變條件下，注入量大幅度提高，四個(gè)月后，注入量又開(kāi)始下降。于是又必須進(jìn)行三次酸化。歷次作業(yè)統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2。

表1 SZ36-1油田A10井基本數(shù)據(jù)表Table 1 SZ36-1 oil wells A10 basic data table

表2 SZ36-1油田A10井歷次作業(yè)效果統(tǒng)計(jì)表Table 2 SZ36-1 oil wells A10 previous operating results

從表2注水量和視吸水指數(shù)數(shù)據(jù)的變化也可看出，酸化后都是短期效果良好，但作用維持時(shí)間不長(zhǎng)，注水量開(kāi)始下降，可見(jiàn)注水會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生傷害，采取酸化作業(yè)一般有效期為4個(gè)月，污水處理物理防垢效果不佳。

2 A10井結(jié)垢情況

2.1 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2.1.1 水質(zhì)情況

A10井目前管柱為分注管柱，無(wú)近期吸水剖面資料。注水層位Iu、Id和II油組。主力層位地層溫度為65 ℃，壓力為12 MPa。已取得的現(xiàn)場(chǎng)注水井為水源進(jìn)行水質(zhì)分析，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 A10井水質(zhì)數(shù)據(jù)Table 3 Well A10 water quality data

2.1.2 結(jié)垢預(yù)測(cè)

結(jié)垢預(yù)測(cè)是防垢工作前的一項(xiàng)重要步驟，我們根據(jù)A10井的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，同時(shí)采用目前結(jié)垢預(yù)測(cè)較為先進(jìn)、準(zhǔn)確的Oddo-Tomason飽和指數(shù)法[3-4]和Stiff-Davis的飽和指數(shù)法[5]進(jìn)行結(jié)垢預(yù)測(cè)，并預(yù)測(cè)結(jié)垢程度及結(jié)垢量，A10井結(jié)垢預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 A10井結(jié)垢預(yù)測(cè)結(jié)果Table 4 Well A10 scalingprediction

表4預(yù)測(cè)結(jié)果可知，該井的注入水易產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢，而且預(yù)測(cè)結(jié)垢狀態(tài)是垢多且硬。因?yàn)樽⑷胨Ｒ?guī)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)未包含 Ba2+、Sr2+、Fe3+等離子數(shù)據(jù)，故未對(duì)其它垢型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)結(jié)垢情況

實(shí)際我們?cè)贏10井中發(fā)現(xiàn)大量垢樣存在(圖1)。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)垢樣進(jìn)行掃描電鏡分析(圖2)。

從圖1直觀證實(shí)了A10井存在大量垢樣；從圖2垢樣SEM分析看出：垢樣組分主要是碳酸鹽類(lèi)及鐵氧化物，與A10井結(jié)垢預(yù)測(cè)結(jié)果吻合。且鐵氧化物的存在，使我們對(duì)防垢劑成分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，在固體化學(xué)防垢劑成分中加入緩釋劑，防止注水造成的腐蝕，同時(shí)抑制碳酸鹽類(lèi)垢物生成，以期達(dá)到更好防垢效果。

圖1 A10井垢樣Fig.1 Well A10 scale sample

圖2 A10井垢樣SEM分析Fig.2 Well A10 scale SEM analysis

3 A10井現(xiàn)場(chǎng)防垢措施及效果評(píng)價(jià)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)防垢措施簡(jiǎn)介

為滿足油田注水要求，采取在A10井安裝固體化學(xué)棒井口加藥防垢器。固體化學(xué)防垢劑裝在加藥防垢器里，并將防垢器串聯(lián)在A10井的注水管線中，調(diào)節(jié)好加藥防垢器相應(yīng)的壓力表，各種閘門(mén)等。當(dāng)水通過(guò)加藥防垢器，固體化學(xué)防垢劑溶解在水中，調(diào)節(jié)防垢器螺釘可控制釋放速度，不分散，緩慢溶解的藥劑被注入到水井里，這樣便起到了防垢的效果。固體化學(xué)棒井口加藥防垢器現(xiàn)場(chǎng)(圖3)。

圖3 固體化學(xué)棒井口加藥防垢器Fig.3 Solid state chemistry stick wellhead dosing scale control device

3.2 效果評(píng)價(jià)

3.2.1 防垢器安裝前后注水情況

安裝地面防垢器，統(tǒng)計(jì)防垢前后，注水壓力、注水量、視吸水指數(shù)等數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 防垢前后注水?dāng)?shù)據(jù)Table 5 Scale data before and after the injection

表5數(shù)據(jù)顯示，對(duì)比防垢前4月和8月數(shù)據(jù)，注水量和視吸水指數(shù)則下降較快，而同樣防垢前后4個(gè)月平均視吸水指數(shù)穩(wěn)定，證明防垢工具具有穩(wěn)壓穩(wěn)注的作用。作業(yè)后約一年時(shí)間，注入穩(wěn)定，無(wú)異常。

3.2.2 防垢效果評(píng)價(jià)

為有效驗(yàn)證防垢效果，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)取得防垢器進(jìn)、出口端的垢樣見(jiàn)圖4，圖5。通過(guò)X-射線熒光光譜元素分析見(jiàn)表6，表7和X-射線多晶衍射見(jiàn)圖6，圖7。

表7 出口端垢樣X(jué)-射線熒光光譜元素分析Table 7 Outlet end scale X- ray fluorescence spectroscopy elemental analysis

對(duì)比前后組份變化。獲得防垢直觀數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模結(jié)垢現(xiàn)象。

從表6、表7的X-射線熒光光譜分析可知防垢器前端的樣品Ca元素含量為2.12%，Mg元素含量為0.23%；防垢器后端的樣品Ca元素含量為1.33%，Mg元素含量為 0.18%?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)防垢器后，Ca、Mg元素含量均有下降，下降率分別為 37.3%和21.7%。證明防垢器對(duì)防止Ca、Mg離子可以起到比較顯著效果。

圖4 進(jìn)口端垢樣Fig.4 The inlet end scale sample

圖5 出口端垢樣Fig.5 The outlet end scale

根據(jù)圖6，圖7的X-衍射譜圖檢索可知A10井進(jìn)、出口樣品中結(jié)晶物質(zhì)主要成分為 FeCO3，且碳酸鹽垢比較多。建議后期還需繼續(xù)加強(qiáng)防腐。

4 結(jié) 論

（1）固體化學(xué)棒井口加藥防垢器使注水井視吸水指數(shù)穩(wěn)定，具有一定穩(wěn)壓穩(wěn)注的作用。

（2）固體化學(xué)棒井口加藥防垢器對(duì)防止Ca、Mg離子效果顯著，適用于碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等無(wú)機(jī)鹽引起的結(jié)垢。

圖6 進(jìn)口端垢樣X(jué)-射線多晶衍射Fig.6 The inlet end scale X- ray polycrystalline diffraction

圖7 出口端垢樣X(jué)-射線多晶衍射Fig.7 The outlet end scale X- ray polycrystalline diffraction

（3）固體化學(xué)棒井口加藥防垢器，具有藥劑釋放速度可控，藥劑不分散的特點(diǎn)。無(wú)需泵加入，不受環(huán)境等條件限制，能克服藥劑在油井中像液體那樣隨產(chǎn)液析出效果減弱的缺陷，固還具有向油井推廣使用的價(jià)值。

［1］汪雙喜,謝小聰,孟凡晶. 油田結(jié)垢的防治方法[J].清洗世界,2010,26(1 1):12-19.

［2］劉宇,張迎春,李紅英,等.產(chǎn)液、吸水指數(shù)預(yù)測(cè)方法及其在SZ36-1油田的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2008,15(1):62-64.

［3］劉 健,邰春磊,方程,等.注氣井井筒結(jié)垢預(yù)測(cè)研究[J]. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(4):47-49.

［4］俞進(jìn)橋,張繼超.用 Oddo-Tomson 飽和指數(shù)法預(yù)測(cè)油井結(jié)垢[J].油氣采收率技術(shù),1999,6(1):79-80.

［5］陳海陽(yáng),任紅賢,侯興華.長(zhǎng)慶油田多層系集輸系統(tǒng)結(jié)垢預(yù)測(cè)[J]. 油氣田地面工程,2011,30(10):6-8.

Effect Evaluation on Solid Chemical Rods Wellhead Dosing Scale Control Device in Wells A10 of SZ36-1 Platform

JIANG An, GAO Bo, SU Yan-hui, SUN Lin, SUN Hong-ying, SI Xv, TONG Ling
（CNOOC Energy Tech-Drilling ＆ Production Company，Tianjin 300452, China）

Aiming at high injecting pressure of A10 injection well on SZ36-1 platform, the stimulation was repeatedly carried out, but period of validity of the measures was short. So reservoir conditions and injection water quality were analyzed, it’s predicted the scaling problem of A10 well might exist. Through on-site sampling and scaling component analysis, the presence of dirt samples was confirmed, and the scale composition was determined. Eventually dosing scale control device was installed into A10 wellhead, dosing device used a metal tool with solid chemical rods. After a year of field application, through analysis of the dirt samples, effective scale control effect was verified.

Injection wells ; Scale control device ; Scale inhibitor; Scale control effect

TE 357

A

1671-0460（2015）08-1908-04

中海石油（中國(guó)）天津分公司《渤海油田油水井防垢除垢技術(shù)研究》項(xiàng)目,項(xiàng)目號(hào)SC07TJ-PJC-024。

2015-02-18

江安（1981-），男，天津人，工程師，碩士，2005年畢業(yè)于西南石油大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，研究方向：鉆完井液體系研發(fā)、儲(chǔ)層保護(hù)研究工作。E-mail：jiangan@cnooc.com.cn。