三元復(fù)合驅(qū)油井清防垢方法及應(yīng)用效果分析

呂秀鳳

(大慶職業(yè)學(xué)院 石油工程系，黑龍江 大慶　163255)

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三元復(fù)合驅(qū)油井清防垢方法及應(yīng)用效果分析

呂秀鳳

(大慶職業(yè)學(xué)院 石油工程系，黑龍江 大慶163255)

摘要：三元復(fù)合驅(qū)中的“三元”指的是聚合物、表面活性劑和堿三種化學(xué)劑。該方法可以比水驅(qū)提高采收率20%左右，目前在大慶油田正處于工業(yè)推廣應(yīng)用階段。但由于注入體系中堿的加入會使注入、采出系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢情況，造成垢堵、垢卡等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。闡述了三元復(fù)合驅(qū)油井的結(jié)垢規(guī)律、結(jié)垢故障現(xiàn)象及處理方法，并結(jié)合大慶油田礦場試驗(yàn)情況介紹了有效的清垢、防垢方法。以期為一線技術(shù)管理人員提供參考。

關(guān)鍵詞：三元復(fù)合驅(qū)；油井清防垢技術(shù)；防垢泵

三元復(fù)合驅(qū)中的“三元”指的是聚合物、表面活性劑和堿三種化學(xué)劑。其中的聚合物可以增加注入體系的粘度，改善油水流度比，從而增大波及體積；體系中的表面活性劑可以降低油水界面張力、改善巖石的潤濕性，從而提高驅(qū)油效率；體系中的堿可以和油層原油中的有機(jī)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就地生成表面活性劑，所以廉價堿的加入可以降低體系中昂貴的表面活性劑的用量而降低三元復(fù)合驅(qū)的注入成本，使得這項(xiàng)驅(qū)油技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上可行。該方法可以比水驅(qū)提高采收率20%左右，目前在大慶油田正處于工業(yè)推廣應(yīng)用階段。三元復(fù)合驅(qū)根據(jù)使用的堿劑不同可以分為強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)和弱堿三元復(fù)合驅(qū)兩大類，其中的強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)中使用的堿劑是NaOH，弱堿三元復(fù)合驅(qū)中使用的堿劑是NaCO3。不管應(yīng)用哪一種堿，都會使注入、采出系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢情況，造成垢堵、垢卡等故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢，會造成卡泵、桿斷等故障，而且這些故障往往出現(xiàn)在三元復(fù)合驅(qū)油井見效高峰期，結(jié)垢問題井的頻發(fā)嚴(yán)重地影響了油井的生產(chǎn)時率，檢泵周期大幅度地縮短(嚴(yán)重的由水驅(qū)的600天縮短為13天)，不但增加了作業(yè)費(fèi)用，也影響了三元復(fù)合驅(qū)效果的發(fā)揮。大慶油田在多年礦場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了油井的結(jié)垢規(guī)律，根據(jù)油井的結(jié)垢故障現(xiàn)象提出相應(yīng)的處理方法，并提出了有效的防垢方法。

一三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢問題概述

1．三元復(fù)合驅(qū)注入階段的劃分。

在三元復(fù)合體系驅(qū)油過程中，為了更好地發(fā)揮三元體系的效用，使其提高采收率的效果最佳，一般分為六個階段注入，分別是：空白水驅(qū)階段、聚合物前置段塞注入階段、三元主段塞注入階段、三元副段塞注入階段、后置聚合物保護(hù)段塞階段、后續(xù)水驅(qū)階段。其中，空白水驅(qū)是指在注入化學(xué)劑之前注入一定地層孔隙體積(PV)的低礦化度鹽水，以達(dá)到對地層進(jìn)行預(yù)沖洗的目的，更好地發(fā)揮后續(xù)化學(xué)劑的驅(qū)油作用；聚合物前置段塞是為了更好地發(fā)揮三元復(fù)合體系的驅(qū)油效果，尤其是為防止由于擴(kuò)散造成的主段塞最佳條件被破壞，在主段塞之前注入適當(dāng)梯度濃度的聚合物溶液，以達(dá)到保護(hù)三元主段塞的目的，并可以在三元體系注入之前起到改善波及體積的作用；三元復(fù)合驅(qū)主段塞是三元配方體系溶液段塞中的核心部分，其中的聚合物可以靠其增粘的性質(zhì)而提高波及系數(shù)，堿和表面活性劑的協(xié)同作用可以大幅度降低界面張力，改善巖石的潤濕性而提高驅(qū)油效率；三元復(fù)合驅(qū)副段塞是在驅(qū)油過程中為保護(hù)主段塞不被破壞而隨后注入的濃度較低的三元溶液段塞；后置聚合物保護(hù)段塞是為防止后續(xù)注入水的突破對三元體系驅(qū)油效果的影響，在三元復(fù)合驅(qū)副段塞和后續(xù)水之間注入適當(dāng)濃度的聚合物溶液，起到保護(hù)三元段塞的作用；后續(xù)水驅(qū)是為減少化學(xué)劑的用量，降低驅(qū)油成本，在注入保護(hù)段塞后即可注入水來驅(qū)替前面的段塞，進(jìn)而將在主段塞前形成的油墻驅(qū)至生產(chǎn)井井底。

2. 三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢發(fā)生的時間。

三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢是因?yàn)樽⑷塍w系中的堿引起的，所以三元油井的結(jié)垢現(xiàn)象是出現(xiàn)在三元主段塞注入之后，一般是在主段塞注入1-2個月左右，具體的與油層滲透率、注采井井距、注采井的聯(lián)通情況等有關(guān)。但由于注入的三元體系在油層中會緩存很長時間，所以并不是停止注入三元體系后，油井的結(jié)垢現(xiàn)象就會消失，一般在后置聚合物保護(hù)段塞階段甚至在后續(xù)水驅(qū)階段都會出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象。為了預(yù)測油井結(jié)垢的時間，油田礦場上采用了檢測油井采出液離子濃度的方法。發(fā)現(xiàn)在弱堿三元復(fù)合驅(qū)中，和結(jié)垢密切相關(guān)的就是采出液中CO32-的濃度及溶液的pH值，油田礦場上根據(jù)CO32-的濃度及溶液的pH值將油井結(jié)垢過程劃分為三個階段：結(jié)垢前期、結(jié)垢中期和結(jié)垢后期。

二三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢常見故障現(xiàn)象及處理方法

目前，在三元復(fù)合驅(qū)中，油井的舉升方式選擇抽油泵的居多，其次是螺桿泵，選用電動潛油離心泵的極少，還有一部分井采用智能提撈抽油機(jī)。這里以常規(guī)抽油機(jī)井為例列舉常見的結(jié)垢故障現(xiàn)象及相應(yīng)的處理方法。

1. 停機(jī)后啟抽遇卡。

一般發(fā)生在計劃停機(jī)或意外(停電、故障)停機(jī)之后，再度啟機(jī)之時。此時遇卡，操作人員應(yīng)馬上停機(jī)并上報。

對于初次垢卡井，上級技術(shù)部門會到現(xiàn)場鑒定，取樣復(fù)測化驗(yàn)離子濃度，確定是否達(dá)到了結(jié)垢的臨界離子濃度值。確定確實(shí)為垢卡井或者本身就處于結(jié)垢期的井，可以采取反洗的方式進(jìn)行酸洗，作業(yè)機(jī)配合活動管柱。成功啟動后，再次進(jìn)行酸洗，保證機(jī)采井正常生產(chǎn)。若酸洗不能解卡，則會上作業(yè)解卡，并對啟出的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定、化驗(yàn)，確認(rèn)是否為垢卡，一旦確定為垢卡，那么這口井就需要采取一定的防垢措施進(jìn)行防垢。

在實(shí)施酸洗措施時一定是在確認(rèn)結(jié)垢發(fā)生之后，否則，在無垢井中實(shí)施酸洗，會造成井下設(shè)備的腐蝕。所以油田礦場上，當(dāng)油井初次出現(xiàn)結(jié)垢故障時，一定要現(xiàn)場鑒定，進(jìn)行離子濃度復(fù)測，并對類垢物質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)鑒定。

2. 光桿彎曲、斷脫。

結(jié)垢位置發(fā)生在抽油泵的泵筒、活塞、閥爾球等位置，致使泵在工作時卡在某個位置而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種情況多發(fā)生在抽油桿下行的過程中，此時抽油泵遇卡，桿亦停止下行，而驢頭正常下行，這時有可能將光桿壓斷或砸彎。抽油機(jī)如果達(dá)到了過載保護(hù)值，會自動停機(jī)?，F(xiàn)場操作人員需要拉死剎車，手動停機(jī)。

這種情況需要先換光桿，再用反洗的方法進(jìn)行酸洗，作業(yè)機(jī)配合活動管柱。待啟機(jī)成功后，再進(jìn)行酸洗，保證抽油機(jī)井正常生產(chǎn)。

3.抽油桿斷。

卡泵后抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成抽油桿被壓斷或拉斷，桿斷后，抽油機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。抽油桿斷后，可能在表面上看不出來什么變化，但操作人員或技術(shù)人員可以從油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)(量油不上液或液量大幅度下降，示功圖呈長條狀、整體在下載荷線以下，液面變淺等)的變化，或抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的異常(抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)嚴(yán)重不平衡等)。一旦發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，就會進(jìn)一步核實(shí)資料進(jìn)行判定。斷定桿斷后需要視具體情況上小修作業(yè)或檢泵作業(yè)。

三三元復(fù)合驅(qū)油井常用防垢方法

1. 三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢情況檢測方法。

為了達(dá)到較好的防垢效果，必須掌握結(jié)垢規(guī)律。大慶油田經(jīng)過多年的礦場試驗(yàn)總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn)。其中根據(jù)采出液的離子濃度變化規(guī)律來指導(dǎo)油井的清防垢工作，非常有效。以弱堿三元復(fù)合驅(qū)為例，在8300mg/L，且處于上升階段，Ca2+、Mg2+離子濃度之和在60～80mg/L，且處于下降階段時，為結(jié)垢初期，以碳酸鈣垢為主；在8.5500mg/L，且處于上升階段，Ca2+、Mg2+離子濃度之和小于60mg/L，且處于下降階段時，為結(jié)垢中期，以碳酸鈣垢為主。在pH值開始下降，CO32-的濃度下降， Ca2+、Mg2+離子濃度之和開始回升時，為結(jié)垢后期，結(jié)垢現(xiàn)象逐漸減少至消失，加藥防垢井應(yīng)逐漸減少至停止加藥。

2.化學(xué)藥劑防垢法。

化學(xué)藥劑防垢法是在油田礦場試驗(yàn)中普遍采用的防垢方法，為了有效地防垢，減少在三元復(fù)合驅(qū)見效期間問題井的發(fā)生率，延長檢泵周期，一般采取井口點(diǎn)滴加藥的方式定期給油井加入液體防垢劑。具體做法是，在油井的結(jié)垢期內(nèi)，在井口安裝加藥箱，實(shí)施點(diǎn)滴加藥，具體的藥劑類型、加藥濃度及加藥頻次根據(jù)采出液離子濃度來定，采出液中CO32-的濃度高的，加藥濃度高，加藥頻次高，反之加藥濃度低、頻次低。通過合理加藥，有效預(yù)防了油井結(jié)垢故障的發(fā)生，提高了機(jī)采井的生產(chǎn)時率。大慶油田某試驗(yàn)區(qū)，合理加藥，使得結(jié)垢井的故障發(fā)生率由預(yù)測的80%減少為實(shí)際的15%，效果非常顯著。

也可以將液體防垢劑固化成固體防垢塊，將防垢塊盛放于釋放器內(nèi)并置于泵篩管下,根據(jù)產(chǎn)液量調(diào)整用量。對于液量小于80t/d的油井,以φ70mm抽油泵為例，需要30m防垢塊即可實(shí)現(xiàn)300天內(nèi)均勻有效釋放，井口檢測濃度不低于3mg/L。某試驗(yàn)區(qū)先后在6口井進(jìn)行了固體防垢塊試驗(yàn)，其中4口井檢泵周期由13天延長到294天，其余3口井免修期也達(dá)到245天以上。

由于加入的藥劑呈酸性，所以在結(jié)垢期內(nèi)，必須密切監(jiān)測離子濃度變化，尤其是停注堿之后，一旦發(fā)現(xiàn)Ca2+、Mg2+離子濃度之和開始回升時，應(yīng)及時確定停止加藥時間，以免繼續(xù)注入酸性防垢劑而使油井的井下設(shè)備腐蝕加劇，影響生產(chǎn)。

3.預(yù)先酸洗防垢法。

對于那些處于結(jié)垢期的油井，一旦由于維修、停電等因素停機(jī)時間過長，都可能引起再度啟機(jī)時垢卡。為了更好地降低結(jié)垢故障的發(fā)生，大慶油田規(guī)定：結(jié)垢抽油機(jī)井在意外停機(jī)小于4小時的情況下，可以嘗試點(diǎn)動式啟機(jī)，如未能啟動，應(yīng)以反洗的方式進(jìn)行酸洗；計劃停機(jī)的結(jié)垢抽油機(jī)井，若停機(jī)時間超過4小時，應(yīng)在停機(jī)前進(jìn)行酸洗。以免再度啟機(jī)時發(fā)生垢卡。

4. 應(yīng)用防垢泵。

(1)長柱塞短泵筒防垢泵。

針對三元復(fù)合驅(qū)油體系結(jié)垢特點(diǎn)，制成了長柱塞短泵筒防垢泵。該泵一是將防砂泵的外層沉砂筒改用單泵筒及等直徑的光柱塞，使 57mm泵可實(shí)現(xiàn)偏心測試；二是采用短泵筒長柱塞，柱塞處于泵筒外,柱塞受泵筒兩端刮削和油液的擾動，不易在泵筒沉積結(jié)垢；三是采用不大于二級的間隙，減少漏失結(jié)垢；四是改進(jìn)泵筒與上、下工作筒的連接方式,使 70mm泵可實(shí)現(xiàn)偏心測試。在某強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)驅(qū)，先后在4口因結(jié)垢導(dǎo)致卡泵的抽油機(jī)井上試驗(yàn)，其中1口井是因?yàn)橛凸軘嗔讯鴻z泵，周期為368天，檢泵時發(fā)現(xiàn)桿管結(jié)垢厚度約為3mm，柱塞表面光滑；其余3口井免修期超過326天。

(2)小過盈螺桿泵。

小過盈螺桿泵是適當(dāng)減小螺桿泵定子與轉(zhuǎn)子間的初始過盈量,并在定子表面制造出微小凹紋，用于儲存液體及減小摩擦。這種泵可以避免因結(jié)垢導(dǎo)致過盈量和摩擦系數(shù)增加進(jìn)而導(dǎo)致的扭矩增加。某試驗(yàn)區(qū)先后在9口井上進(jìn)行了小過盈螺桿泵試驗(yàn)，其中7口井平均檢泵周期為317天；2口井仍在繼續(xù)正常運(yùn)行，免修期已超過500天。相對于未采取措施的井，其平均檢泵周期為47天，檢泵周期明顯延長。

由于防垢泵的成本問題，三元復(fù)合驅(qū)的油井并非一投產(chǎn)就都應(yīng)用防垢泵。一般是在進(jìn)入油井結(jié)垢期后，先采用加藥的方法進(jìn)行防垢，一旦油井發(fā)生垢卡，酸洗解卡的成功率是很高的，一般在90%左右，若酸洗解卡不成功需要作業(yè)的，而且經(jīng)作業(yè)現(xiàn)場鑒定確實(shí)因垢卡所致，可以申請下入防垢泵。

四結(jié)語

1. 在三元復(fù)合驅(qū)的不同注入階段，根據(jù)油井采出液離子濃度的變化規(guī)律來確定油井結(jié)垢規(guī)律，采取在井口通過點(diǎn)滴加藥的方式加入液體防垢劑或在井筒中下入固體防垢塊等措施，可以有效防垢。油田礦場試驗(yàn)結(jié)果表明，通過加入防垢劑可以大幅度地延長檢泵周期，減少問題井的發(fā)生率。

2. 在三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢期內(nèi)，采取適當(dāng)?shù)墓芾矸椒?，如計劃停機(jī)超過4小時，停機(jī)前進(jìn)行酸洗等，可以減少結(jié)垢故障的發(fā)生率。對于因垢卡而發(fā)生故障的機(jī)采井，用酸洗的方法進(jìn)行解卡非常有效，解卡成功率在90%左右。

3. 在三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢期內(nèi)，采用防垢泵可以有效防垢，延長檢泵周期。抽油機(jī)井的長柱塞短泵筒防垢泵及螺桿泵井的小過盈螺桿泵都可以使檢泵周期超過300天。

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Class No.:TE358﹢.5Document Mark：A

(責(zé)任編輯：鄭英玲)

Discussion of the Oil Well Cleaning and Preventing Methods with ASP flooding Technology

Lv Xiufeng

(Petroleum Engineering Department , Daqing Vocational College, Daqing, Heilongjiang 163255，China)

Abstract：The ASP flooding technology refers to alkaline, surfactant and polymer. This method can increase the recovery ratio to 20 percent than that of water flooding. The technology is in the promotion and application stage in Daqing oil field. But there are some scale problems in the injection and recovery systems because of alkali adding，which caused the scale plugging, scale locking and other problems. This paper focuses on the oil well scaling law in ASP flooding, scaling fault phenomena and processing methods, and the effective methods of scale preventing in Daqing Oilfield with ASP flooding pilot test. The viewpoint of this paper can provide a reference for the first-line technical management personnel.

Key words：ASP; flooding technology; anti scaling pump

作者簡介：呂秀鳳，碩士，副教授，大慶職業(yè)學(xué)院石油工程系。研究方向：油藏工程，提高石油采收率的教學(xué)及科研。

文章編號：1672-6758(2016)07-0030-3

中圖分類號：TE358+.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A