油井井筒結(jié)垢機(jī)理和防垢措施研究進(jìn)展

張智博　樊海龍　張浩　何歡

摘要：通過對油田井筒結(jié)垢原因分析及防阻垢技術(shù)措施的研究，分析形成油田井筒結(jié)垢的成分，在油田生產(chǎn)過程中，合理控制結(jié)垢的成分，并結(jié)合井筒的運(yùn)行條件，設(shè)法提高井筒的溫度和壓力，減輕結(jié)垢的現(xiàn)象。一旦形成垢，采取必要的處理措施。實(shí)施油井的防垢阻垢技術(shù)措施，有效地防止油井結(jié)垢對油田生產(chǎn)的危害。盡可能減少結(jié)垢的影響，提高油田生產(chǎn)的效率。

關(guān)鍵詞：油井井筒;結(jié)垢機(jī)理;防垢措施

目前，油井的開采進(jìn)入到高含水的中后期，不斷的開采過程中井筒的結(jié)垢現(xiàn)象會越來越嚴(yán)重，大大降低了油井的原油產(chǎn)量，這就需要相關(guān)從業(yè)人員加大井筒結(jié)垢的研究，從其結(jié)垢機(jī)理出發(fā)制定高效的防垢技術(shù)。

1油井井筒結(jié)垢機(jī)理和原因

當(dāng)?shù)貙恿黧w從油層經(jīng)過射孔的孔眼流入油井井底時，液體的壓力及液體的溫度急劇下降，因而地層流體在地層深部的水化學(xué)平衡被打破，因此油井的整個井筒之中，包括抽油桿、篩管孔眼、抽油泵活塞、沉砂管、油管內(nèi)壁、套管等井筒內(nèi)的井下工具發(fā)生結(jié)垢。從油井井筒結(jié)垢的發(fā)生原因來看，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）熱力學(xué)條件的變化

油井產(chǎn)液中存在鎂離子、硫酸根離子、鈣離子等成垢離子，以及難溶鹽類溶解于水中，在地層狀態(tài)下通常處于飽和狀態(tài)。當(dāng)其伴隨水體進(jìn)入井筒以后，由于環(huán)境的變化（如溫度、壓力下降等），使其中在水體中的溶解平衡發(fā)生變化，于是這些難溶鹽類溶解度下降，溶液出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，在管壁沉積導(dǎo)致井筒結(jié)垢。

（2）流體動力學(xué)因素

影響結(jié)垢的流體動力學(xué)因素主要是液流形態(tài)（層流或紊流）、流速及其分布。紊流使水質(zhì)點(diǎn)相互碰撞，流速增加使液流攪動程度增大，沉淀晶體凝聚加劇促使晶核快速形成。在油田結(jié)垢環(huán)境中，管線內(nèi)不光滑表面和已腐蝕表面附近易出現(xiàn)紊流狀態(tài)，從而使局部過飽和度增大而產(chǎn)生結(jié)垢。

（3）固液界面壓力場吸附

當(dāng)產(chǎn)液中離子處于過飽和狀態(tài)時，溶液處于亞穩(wěn)態(tài)，這時液固界面能降低成垢離子結(jié)晶所需的能量，形成固液界面壓力場吸附，使固體晶體自發(fā)的沉積在管壁上。

2油井井筒結(jié)垢的防治措施

2.1化學(xué)防垢阻垢技術(shù)

對于油井的生產(chǎn)作業(yè)而言，由于受到地層水的成分不穩(wěn)定因素的影響，且在生產(chǎn)過程當(dāng)中還會和各種輔助生成物以及井底機(jī)械設(shè)備之間發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生了井筒結(jié)垢的現(xiàn)象，要想從源頭上防止垢狀物質(zhì)的出現(xiàn)，需要對油井底水防阻垢的工作予以高度的重視，需要在油井的注水中添加阻垢劑。通常情況下，可以選取磷酸鹽和聚合物這兩種物質(zhì)作為阻垢劑，其作用效果十分明顯，且化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，不會和石油原液以及地下設(shè)備之間發(fā)生反應(yīng)，對于垢狀物質(zhì)的形成產(chǎn)生了積極的防阻作用。

2.2改進(jìn)油井生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)綜合防治

從油井井筒結(jié)垢的機(jī)理來看，要想實(shí)現(xiàn)對其問題的綜合防治，還需要采取改善油井生產(chǎn)方式的措施，實(shí)際上就是對井內(nèi)流體的流動環(huán)境予以完善。一般情況下，在油井生產(chǎn)作業(yè)的過程當(dāng)中，采取油套環(huán)空加破乳劑的方式來降低井下的負(fù)荷，使得集輸站原油的脫水效果得以提升，從而將原有的乳化水轉(zhuǎn)變成為游離水，但是這樣的做法可能會加劇油井井筒的結(jié)垢問題，因此要適當(dāng)控制對破乳劑的添加。除此之外，當(dāng)油井所采用的是強(qiáng)采的生產(chǎn)方式，極易出現(xiàn)地層產(chǎn)液能力和油井生產(chǎn)參數(shù)之間的不相適合，因此要加強(qiáng)注水的效果，對各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制，從而充分的提升井底流壓和地層壓力，最終降低油井井下的結(jié)垢速度。

2.3優(yōu)化油井的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)

為了提高井筒的溫度，防止石蠟結(jié)晶析出，而引起井筒的結(jié)蠟現(xiàn)象，加之結(jié)垢，將油流的流通面積縮小很多，嚴(yán)重影響到油田的正常生產(chǎn)。因此，優(yōu)化油井的生產(chǎn)參數(shù)，通過各種技術(shù)措施，提高井筒油流的溫度，降低油流的粘度，有效地防止結(jié)垢和結(jié)蠟，達(dá)到阻垢的效果。依據(jù)油井的生產(chǎn)特點(diǎn)，合理控制油井的生產(chǎn)參數(shù)。避免油井井筒的溫度下降，使原油中的石蠟結(jié)晶析出，導(dǎo)致結(jié)蠟的現(xiàn)象。而使結(jié)垢越來越嚴(yán)重。采用熱力采油技術(shù)措施，將熱蒸汽等注入到油層中，提高油流的溫度，降低垢的形成，采取最佳的方式，更好的防垢阻垢，不斷提高油田生產(chǎn)的效率。

2.4物理防垢阻垢技術(shù)措施

采用物理的阻垢防垢技術(shù)，如在井筒內(nèi)安裝強(qiáng)磁的防垢阻垢器，通過強(qiáng)大磁場的作用，抑制垢的形成，即使形成垢后，也無法粘附在井筒管壁上，隨油流帶到地面上來，減少油井結(jié)垢的影響。也可以對油管進(jìn)行內(nèi)壁涂層處理，或者選擇玻璃襯里油管，防止結(jié)垢、結(jié)蠟粘附在油管內(nèi)壁，而縮小油流通的面積，增大油流的阻力，降低油井的生產(chǎn)能力。

2.5在油井井筒的管柱中增設(shè)強(qiáng)磁防腐阻垢器

當(dāng)油井井筒結(jié)垢問題較為嚴(yán)重的情況之下，需要在油井井筒的管柱中增設(shè)強(qiáng)磁防腐阻垢器，通過元件來有效的阻止管道出現(xiàn)腐蝕的問題。當(dāng)強(qiáng)磁防腐阻垢器在工作運(yùn)行的狀態(tài)之下，在元件的周圍會形成一個強(qiáng)烈的磁場，具有顯著的殺菌功效，特別是井筒結(jié)垢和細(xì)菌繁殖之間存在著緊密的聯(lián)系，而強(qiáng)磁防腐阻垢器能夠較好的顯示出井筒內(nèi)結(jié)垢的環(huán)境，通過對其予以改變，以此來有效的減少垢狀物質(zhì)的產(chǎn)生;另外借助磁場效應(yīng)還會在管道周圍形成磁流體動力波，其具有較好的拋光作用，能夠有效的處理管道內(nèi)部的污垢，從而保證管道內(nèi)部的光滑，對于垢物質(zhì)的再次凝結(jié)起到了一定的防止作用。對于強(qiáng)磁防腐阻垢器而言，其同時具有阻垢和防腐的雙重功能，且成本低廉、使用簡單、壽命長，不會對生態(tài)環(huán)境造成污染。

3 結(jié)論

綜上所述，針對于油井開發(fā)中后期階段所出現(xiàn)的油井井筒結(jié)垢問題，以上首先對其現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理和原因進(jìn)行了簡要的分析，之后以此為根據(jù)提出了針對性的防治措施，包括在油井的注水中添阻垢劑、在油井井筒的管柱中增設(shè)強(qiáng)磁防腐阻垢器以及改進(jìn)油井生產(chǎn)方式等，從而實(shí)現(xiàn)綜合防治。當(dāng)然，要想從根本上防止出現(xiàn)油井井筒結(jié)垢的現(xiàn)象，石油企業(yè)還需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的研究，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的高效獲取，并促進(jìn)我國石油行業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

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