胡尖山油田XYZ區(qū)塊集輸系統(tǒng)結(jié)垢原因分析及建議

胡文超，李龍龍，曹純潔，賈寶全，何梅朋，汪永宏，劉 喆，肖 斌，楊宏宇

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田XYZ區(qū)塊集輸系統(tǒng)結(jié)垢原因分析及建議

胡文超，李龍龍，曹純潔，賈寶全，何梅朋，汪永宏，劉 喆，肖 斌，楊宏宇

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西定邊 718606）

胡尖山油田XYZ區(qū)塊目前有嚴(yán)重結(jié)垢站點(diǎn)9座，預(yù)防結(jié)垢以化學(xué)防垢為主，化學(xué)助劑的投加濃度為20 mg/L～100 mg/L，物理防垢為輔（物理除垢儀器）。隨著XYZ區(qū)塊進(jìn)入含水期開(kāi)發(fā)，由于水的化學(xué)不相容性，造成集輸系統(tǒng)的嚴(yán)重結(jié)垢，給生產(chǎn)造成極大的困難。本文主要通過(guò)結(jié)垢的機(jī)理，結(jié)垢周期以及XYZ區(qū)塊開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題對(duì)XYZ區(qū)塊集輸站點(diǎn)結(jié)垢的原因進(jìn)行分析，并對(duì)下一步預(yù)防結(jié)垢提出部分建議。

XYZ區(qū)塊；集輸系統(tǒng)；結(jié)垢機(jī)理

1 結(jié)垢機(jī)理

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，地面集輸系統(tǒng)結(jié)垢主要由采出液與注入水不配伍造成，不同陰陽(yáng)離子結(jié)合后產(chǎn)生不溶于水的無(wú)機(jī)物，即沉淀是結(jié)垢的根源。主要反應(yīng)機(jī)理如下所示：

（1）陰陽(yáng)離子結(jié)合生成溶解度很小的鹽類分子：

（2）根據(jù)陰陽(yáng)離子溶度積理論，確定沉淀的形成公式如下所示（結(jié)垢）：

式中：Q-陽(yáng)離子與陰離子的濃度積，mg/L；Am+-陽(yáng)離子濃度，mg/L；Bn--陰離子濃度，mg/L。

當(dāng)Q/Ksp＞1.0時(shí)，體系會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象；Q/Ksp=1.0時(shí)，體系處于臨界狀態(tài)；Q/Ksp＜1.0時(shí)，體系不產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。其中Ksp為陰陽(yáng)離子生成化合物的溶度積，可查相關(guān)表格獲得。

2 XYZ區(qū)塊集輸系統(tǒng)結(jié)垢概況

學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊共有集輸站點(diǎn)27座，其中聯(lián)合站2座、轉(zhuǎn)油站4座、增壓站17座、集中輸油點(diǎn)2座、降回壓井組1座。目前結(jié)垢非常嚴(yán)重的站點(diǎn)有胡A增、胡X聯(lián)；結(jié)垢嚴(yán)重的站點(diǎn)有胡B增、C增、D增、胡E轉(zhuǎn)（見(jiàn)表1）。

結(jié)垢周期：本文指原油在管壁上形成10 mm厚的垢狀物所需要的時(shí)間。

表1 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊結(jié)垢站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

3 XYZ區(qū)塊集輸系統(tǒng)結(jié)垢原因分析

3.1 體積壓裂措施影響

不配伍的注入水和地層水混合可引起結(jié)垢。在二次采油和提高采收率注水作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常將油田采出水和地表的江河、湖泊水回注儲(chǔ)層中。當(dāng)回注水水質(zhì)與地層水水質(zhì)不相容時(shí)，就會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。一般含鹽度較高的江河、湖泊地表水中富含硫酸根離子，而地層水含二價(jià)的陽(yáng)離子Ca2+、Ba2+，因此當(dāng)?shù)乇硭c地層水混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣，硫酸鋇等垢[4]。

2015年XYZ區(qū)塊定向井大面積體積壓裂（見(jiàn)表2），壓裂完成之后，發(fā)現(xiàn)大面積壓裂區(qū)域的站點(diǎn)都出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象。

表2 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊措施前后站點(diǎn)結(jié)垢情況統(tǒng)計(jì)表

2017年2月，對(duì)胡A增站點(diǎn)的10個(gè)流程井組混合水樣進(jìn)行水型分析實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表3）?？芍?，其結(jié)垢主要成分應(yīng)為 CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4。

對(duì)胡A增垢樣進(jìn)行了分析（見(jiàn)圖1），發(fā)現(xiàn)其為酸不溶垢（見(jiàn)表4），分析判斷該垢樣成分主要為CaSO4、Ba（Sr）SO4。

表3 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊胡A增水型分析統(tǒng)計(jì)表

圖1 胡A增增壓撬進(jìn)口處垢樣

表4 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)胡A增垢樣數(shù)據(jù)分析表

由于體積壓裂前需要向被壓裂的油井內(nèi)注活性水（0.5%COP-1+1%KCl+清水），其中清水量一般達(dá)到1 000 m3以上，而清水來(lái)源主要是陜北區(qū)域的地表水（陜北是我國(guó)重要能源基地，隨著陜北地區(qū)油氣大規(guī)模的開(kāi)采，北洛河上游石油開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)水質(zhì)受到嚴(yán)重影響。通過(guò)對(duì)北洛河上游地表水采樣測(cè)試分析，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用單因子污染指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示Cr6+、硫酸鹽、COD、NH3-N含量超標(biāo)情況較嚴(yán)重）[5]，其中富含硫酸根離子，當(dāng)采出液中含有鈣、鋇、鍶等離子時(shí)，很容易引起結(jié)垢。由此可見(jiàn)，體積壓裂是引起XYZ區(qū)塊胡X聯(lián)、胡E轉(zhuǎn)、胡A增、胡B增4個(gè)站點(diǎn)集輸系統(tǒng)結(jié)垢的主要原因。

3.2 化學(xué)阻垢助劑濃度影響

XYZ區(qū)塊目前使用的阻垢劑主要有以下幾種：ZG-108（碳酸鈣型阻垢劑）、SW-188（鋇鍶型阻垢劑）、HZG-05（鋇鍶型阻垢劑）、ZG-558（鋇鍶型阻垢劑），其中除ZG-108阻垢劑主要用于注水系統(tǒng)阻垢，其余三種阻垢劑均在XYZ區(qū)塊集輸系統(tǒng)上使用。對(duì)目前XYZ區(qū)塊油系統(tǒng)在用的三種化學(xué)阻垢劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表5），可知：SW-188阻垢劑阻垢效果最好，HZG-05、ZG-558兩種阻垢劑效果無(wú)太大差異。

平均結(jié)垢周期隨HZG-05阻垢劑投加濃度的變化曲線（見(jiàn)圖2）。圖2中分別為使用2.5 L、5.0 L、7.5 L、10.0 L HZG-05阻垢劑兌水至10.0 L，即HZG-05濃度分別為25%、50%、75%、100%時(shí)，用上述4種濃度阻垢劑在胡XY增油系統(tǒng)分別進(jìn)行一個(gè)月實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果（每天加藥量為10 L）?？梢钥闯?，在加藥量一定的情況下，阻垢劑濃度越高，阻垢效果越好，特別是使用純阻垢劑時(shí)，效果最好。

表5 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊在用阻垢劑效果評(píng)價(jià)

3.3 油井高含水影響

XYZ區(qū)塊目前主要采用的二次采油方式為注水驅(qū)油，注水水源主要為水源井來(lái)水，XYZ區(qū)塊水源井主要為洛河、宜君層位地表水，在注水過(guò)程中，如果對(duì)應(yīng)油井因注水含水上升或者見(jiàn)水，則可能產(chǎn)生結(jié)垢。

目前XYZ區(qū)塊結(jié)垢嚴(yán)重的胡C、D增站點(diǎn)（見(jiàn)表6），從表6中可以看出，胡C增共5口油井，其中2口井高含水且含水頻繁變化，3口井見(jiàn)水，胡C增見(jiàn)水主要受注水見(jiàn)效影響；胡D增共7口油井，其中4口井高含水且含水頻繁變化，3口井見(jiàn)水，胡D增主要因其開(kāi)發(fā)油藏位于高水飽區(qū)域影響。

從表7中可以看出，XYZ區(qū)塊集輸站點(diǎn)中與胡C、D增同時(shí)期投產(chǎn)的其他站點(diǎn)（如胡O增、P增、Q增、R增等站點(diǎn)）并未出現(xiàn)明顯結(jié)垢現(xiàn)象，而胡C、D增結(jié)垢嚴(yán)重。由此可以發(fā)現(xiàn)，高含水油井會(huì)讓站點(diǎn)集輸系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。

圖2 不同濃度HZG-05阻垢劑對(duì)站點(diǎn)結(jié)垢周期影響圖

表6 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊部分結(jié)垢站點(diǎn)油井含水變化統(tǒng)計(jì)表

表7 學(xué)莊作業(yè)區(qū)XYZ區(qū)塊同時(shí)期投產(chǎn)站點(diǎn)結(jié)垢情況統(tǒng)計(jì)表

4 取得的結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）定向井體積壓裂，在通洗井階段注入的活性水與地層水不配伍，會(huì)引起集輸系統(tǒng)結(jié)垢。建議在進(jìn)行體積壓裂之前，將使用的活性水進(jìn)行處理（如加入生石灰、凝劑聚丙烯酰胺PAM絮凝劑等），將水中硫酸根等陰離子去除后再使用。

（2）投加阻垢劑量一定的情況下，化學(xué)阻垢劑濃度越高，對(duì)集輸系統(tǒng)阻垢作用越好。目前XYZ區(qū)塊使用的阻垢劑中，SW-188型阻垢劑效果最好。建議在條件允許的情況下，站點(diǎn)投加SW-188型純阻垢劑（不兌水）。

（3）注水導(dǎo)致的油井高含水及頻繁見(jiàn)水，會(huì)引起集輸系統(tǒng)結(jié)垢。建議對(duì)水源井采出水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后才能使用。另外，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控油井含水變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油井普遍見(jiàn)水時(shí)采取必要措施（調(diào)整單井阻垢劑投加量），延長(zhǎng)結(jié)垢周期。

［1］楊靖，陳博，羅棟，等.安83區(qū)塊井筒清防蠟技術(shù)研究［J］.石油化工應(yīng)用，2015，34（5）：58-60.

［2］傅獻(xiàn)彩，沈文霞.物理化學(xué)（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，1990.

［3］許冬進(jìn)，廖銳全，石善志，等.致密油水平井體積壓裂工廠化作業(yè)模式研究［J］.特種油氣藏，2014，21（3）：1-6.

［4］安家榮.油田水防垢機(jī)理及除防垢技術(shù)［D］.青島：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2008.

［5］康媛，岳樂(lè)平，徐永，等.陜北地區(qū)北洛河上游石油開(kāi)發(fā)對(duì)水環(huán)境的影響［J］.災(zāi)害學(xué)，2008，23（3）：71-75.

Analysis and suggestion on the cause of scaling in the block gathering system of the XYZ area of the Hujianshan oilfield

HU Wenchao，LI Longlong，CAO Chunjie，JIA Baoquan，HE Meipeng，WANG Yonghong，LIU Zhe，XIAO Bin，YANG Hongyu
（Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Dingbian Shanxi 718606，China）

There are 9 serious scaling sites in XYZ area of Hujianshan oilfield.Chemical scale prevention is the main method to prevent scaling,the concentration of chemical additives is 20 mg/L～100 mg/L,and physical anti scaling is auxiliary（physical descaling instrument）.With the development of XYZ area in the water cut period,the chemical incompatibility of water caused serious scaling in the gathering and transportation system,which caused great difficulties in production.In this paper,through the scaling mechanism,scaling cycle and the actual problems encountered in the development process of XYZ area,the causes of scaling in the XYZ area gathering station are analyzed,and some suggestions are put forward to prevent scaling in the next step.

XYZ area；gathering system；scaling mechanism

TE358.5

A

1673-5285（2017）12-0069-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.018

2017－11-23

胡文超，男（1992-），采油助理工程師，2014年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠學(xué)莊采油作業(yè)區(qū)工作，郵箱：huwc_cq@petrochina.com.cn。