Cb區(qū)塊油井結垢原因分析與對策研究

楊帆，張寶勇，孫俊，孟章進，吳偉林，林晶晶（.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州　5009；.江蘇油田試采二廠，江蘇揚州　5000；.揚州綠源生物化工有限公司，江蘇揚州　5008）

Cb區(qū)塊油井結垢原因分析與對策研究

楊帆1，張寶勇2，孫俊3，孟章進1，吳偉林1，林晶晶1
（1.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2.江蘇油田試采二廠，江蘇揚州225000；3.揚州綠源生物化工有限公司，江蘇揚州225008）

針對Cb油田油井結垢問題，通過對油井采出水進行水質(zhì)結垢預測趨勢預測、微生物生長環(huán)境、垢樣檢測等方面綜合研究分析，發(fā)現(xiàn)結垢原因是SRB腐蝕造成。室內(nèi)對JS-2除硫抑制劑進行效果評價，在投加濃度100 mg/L時可有效降低采出水中硫化物和SRB的數(shù)量。

腐蝕結垢；硫酸鹽還原菌；井筒環(huán)境；抑制效果

結垢是油田生產(chǎn)中存在的普遍問題，油井結垢會造成泵筒堵塞、凡爾失靈、垢卡等情況，導致油井躺井作業(yè)，嚴重影響生產(chǎn)運行，極大增加維護成本。以江蘇油田Cb區(qū)塊為例，2013年油井檢泵作業(yè)85井次，其中53井次有不同程度結垢，作業(yè)井結垢率為62.3％，結垢問題十分突出。根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場情況發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊油井結垢具有以下特征：（1）大部分結垢井含水在70％以上；（2）垢樣外觀呈灰黑色或黑褐色，主要為致密片狀和顆粒狀；（3）部分結垢井腐蝕現(xiàn)象嚴重，抽油桿、油管表面有明顯點蝕坑。

本文通過對江蘇油田Cb區(qū)塊采出水結垢趨勢、微生物生長環(huán)境和垢樣組成分析，明確區(qū)塊結垢的主要原因，并進行室內(nèi)防垢藥劑的效果評價，為現(xiàn)場防垢治理提供指導依據(jù)。

1　材料與方法

1.1水樣采集

選擇典型結垢油井，進行現(xiàn)場水樣采集。根據(jù)所需測定水樣指標測定選擇相應取樣用品，SRB、TGB和FB使用250 mL的通過氮氣的厭氧瓶進行排氣取樣，硫化物單獨使用500 mL采樣瓶（廣口瓶）進行固定取樣，其他指標的測定使用2.5 L的聚乙烯桶。

1.2水質(zhì)分析

pH、溫度和ORP現(xiàn)場測定；礦化度、氯離子與SO42-的測定使用離子色譜法測定；硫化物含量測定采用《油田污水中硫化物的測定方法（碘量法）》；總磷含量采用《油田污水中總磷的測定方法》測定；NO2-含量采用鹽酸a-萘胺比色法測定，NO3-采用紫外分光光度法測定。

1.3水樣SRB、TGB、FB種群數(shù)量的測定

采用絕跡稀釋法，即將欲測定的水樣用無菌注射器逐級分別注入到SRB、TGB、FB測試瓶中進行接種稀釋，然后放入生化培養(yǎng)箱中37℃培養(yǎng)7 d后，根據(jù)細菌平陽性反應和稀釋的倍數(shù)，計算出水樣中細菌的數(shù)目。

1.4油井垢樣分析

采集Cb區(qū)塊典型井筒垢樣，用X射線衍射（XRD）分析。

1.5除硫抑制劑評價

本實驗根據(jù)篩選出的一種除硫抑制劑JS-2，主要從兩方面來檢測藥劑效果，（1）通過測定加入JS-2后水樣中SRB含量變化；（2）通過測定水樣中硫化物的含量變化。具體步驟是：設定抑制劑JS-2為4個濃度梯度（0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L），以Cb區(qū)塊采出水為實驗對象，檢測不同濃度和時間水樣SRB數(shù)量和硫化物濃度的變化，評價除硫抑制劑JS-2的效果。

2　結果與討論

2.1Cb區(qū)塊結垢趨勢分析

運用Scalechem 3.0垢化學分析軟件，對典型油井采出水進行（碳酸鈣）結垢趨勢計算。從計算結果可以看出，在油藏壓力條件下，碳酸鈣結垢最高趨勢值在20～45，結垢趨勢較弱，由此判斷碳酸鈣垢不是油井結垢的主要類型。

2.2油井垢樣分析

據(jù)典型油井垢樣，應用X射線衍射手段對取得的垢樣進行分析，由表2可知，3個油井垢樣主要成分為硫化亞鐵（FeS）。

表2 油井垢樣XRD衍射分析結果

2.3Cb區(qū)塊SRB生長環(huán)境分析

由表3可知，Cb區(qū)塊部分油井SRB數(shù)量很高（＞600個/毫升）；由表4可得，采出水硫化物含量較高，水體呈弱酸性。

綜合分析可知，Cb區(qū)塊整體水質(zhì)環(huán)境比較適合SRB的生長，主要體現(xiàn)在：區(qū)塊水體氧化還原電位（ORP）較低，屬于較強的還原性環(huán)境；含有一定數(shù)量的硫酸根，具有能量載體；同時含有一定量的NO3-和總磷等基本營養(yǎng)元素，適應SRB的迅速生長繁殖［4］。

表1　水樣離子組成分析表

表3　Cb區(qū)塊油井采出水SRB計數(shù)

2.4Cb區(qū)塊硫化物變化規(guī)律分析

從表5可知，隨著開發(fā)時間的延長，區(qū)塊采出水中硫化物的含量逐步上升，與SRB的數(shù)量逐漸升高存在正相關性，可以得出Cb區(qū)塊中硫化物的升高是注水過程中SRB還原硫酸根造成的。

表4　Cb區(qū)塊油井水樣理化指標測定

表5Cb區(qū)塊采出水硫化物變化情況表

綜合分析可知，Cb區(qū)塊油井SRB含量很高，SRB將水中的硫酸根還原成硫化氫［5］，腐蝕油井管材設備，產(chǎn)生大量的腐蝕產(chǎn)物（典型的如黑色FeS沉淀），因此Cb區(qū)塊結垢的主要原因是因為SRB腐蝕造成的。

2.5高效除硫抑制劑室內(nèi)評價分析

針對Cb區(qū)塊SRB腐蝕造成油井結垢的問題，室內(nèi)篩選了一種除硫抑制劑JS-2，并對現(xiàn)場水進行了4個濃度梯度的（0、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）效果評價實驗。

由圖1和表6可知，投加JS-2濃度為（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）的水樣樣品中，3 d后硫化物和SRB均有較大程度下降，同時原水中SRB和硫化物基本不變（原水SRB為7 000個/毫升，硫化物為32.5 mg/L）；投加濃度在50 mg/L時，在第5 d～10 d硫化物和SRB含量會先降后升，出現(xiàn)波動；而投加濃度在100 mg/L、200 mg/L時，硫化物和SRB則穩(wěn)定下降在0 mg/L和0.6個/毫升；分析認為除硫抑制劑對于水樣中硫化物和SRB有較好的抑制作用，作用濃度在100 mg/L及以上時效果穩(wěn)定，不會出現(xiàn)反彈。

圖1　不同抑制劑濃度下水樣硫化物變化圖

表6　不同抑制劑濃度下SRB變化情況表

3　結論與認識

（1）Cb區(qū)塊采出水氧化還原電位（ORP）較低，含有一定數(shù)量的硫酸根，具有能量載體；同時含有一定量的NO3-和總磷等基本營養(yǎng)元素，適應SRB的迅速生長繁殖。

（2）Cb區(qū)塊采出水中SRB的生長導致硫化物的產(chǎn)生，硫化物和SRB腐蝕管桿形成的腐蝕產(chǎn)物硫化亞鐵，是油井結垢的主要原因。

（3）除硫抑制劑JS-2可以有效降低油田采出水中硫化物和SRB的數(shù)量，有效作用濃度為100 mg/L。

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Analysis and countermeasures of well scaling in the Cb block

YANG Fan1，ZHANG Baoyong2，SUN Jun3，MENG Zhangjin1，WU Weilin1，LIN Jingjing1
（1.Petroleum Engineering Technology Research Institute，Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225009，China；2.Oil Production Plant 2 of Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225000，China；3.Yangzhou Luyuan Bio-chemical Co.，Ltd.，Yangzhou Jiangsu 225008，China）

The oil wellscalingwas prominent，which resulting card pumps，gathering pipeline blockage，etc，after Cb oilfield water rises and to analyze the reasons for scaling.In order to analyze the reasons for scaling，it were studied that scaling ion distribution，wellbore corrosion，produced water microbial growth environment，the X-ray diffraction and fluorescence probe of typical scalesample in 32 oil wells.It was found that scaling primarily caused by stratigraphic incompatibility and waterborne bacterial corrosion.The efficient inhibitor screening and biological preservativescan relieve produced water scalingeffectively.

corrosion and scaling；sulfate-reducing bacteria；wellbore environment；inhibitory effect

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.027

TE358.5

A

1673-5285（2015）01-0107-04

2014－11-26

中國石化集團公司科研項目：油井生物防腐綜合技術研究，項目編號：P14071；江蘇油田局科研項目：油井生物防腐工藝研究，項目編號：JS13039。