復(fù)合型防鹽劑研究及在英西油田的應(yīng)用

閆 峰

(中國(guó)石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

英西油田位于柴達(dá)木盆地西部南區(qū)，屬于典型的裂縫型油氣藏，主要有鹽間和鹽下2個(gè)油層，油藏的主要特點(diǎn)是礦化度高，地層水中含有大量的無(wú)機(jī)鹽，主要以NaCl為主，同時(shí)含有少量的Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-。在油井生產(chǎn)時(shí)，由于溫度、壓力下降，鹽的溶解度降低，不斷有鹽沉積在油管和套管的管壁及抽油桿上，井況變差，嚴(yán)重時(shí)可能造成油井大修。為了清除鹽垢，縮短了檢泵周期及洗井周期，增加了生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用。為此，開(kāi)展了防鹽劑研究，新研制的YH-I防鹽劑為復(fù)合型防鹽劑，具有綜合防鹽作用。YH-I防鹽劑的成功研制對(duì)保證英西油田油井正常生產(chǎn)具有重要意義。

1 油井結(jié)鹽機(jī)理

英西油田地層水礦化度高，Na+、Cl-含量也很高，礦化度為22×104～26×104mg/L，Na+含量為4×104～5×104mg/L，Cl-含量為9×104～12×104mg/L，地層水已接近飽和或達(dá)到飽和狀態(tài)。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于溫度、壓力降低，地層水變?yōu)檫^(guò)飽和鹽水，析出大量NaCl晶體，晶體不斷按規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)堆積，逐漸變大形成鹽塊，造成油井鹽堵[1-2]。

2 YH-I復(fù)合防鹽劑防鹽機(jī)理

根據(jù)英西油田結(jié)鹽機(jī)理進(jìn)行了防鹽劑的研制，其主要思路為：一是增加鹽在水中的溶解度，二是防止鹽晶體聚集變大[3-5]。

YH-I防鹽劑屬于復(fù)合型防鹽劑，由3種組分組成：第1種組分是復(fù)雜陰離子鹽MYn，M可以是Fe或者是Co，或2種金屬的組合，Y可以是氰根CN-或草酸根C2O42-，或兩者的組合；第2種組分主要由烷基苯磺酸鹽類組成；第3種組分由含氮或磷的表面活性劑組成。YH-I防鹽劑的防鹽機(jī)理主要有以3個(gè)方面[6-8]。

(1) 改變晶格結(jié)構(gòu)。防鹽劑加入鹽水中，防鹽劑中的烷基苯磺酸鹽的正、負(fù)基團(tuán)分別吸附Na+和Cl-，很大程度地扭曲了氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)，使晶體不能按規(guī)則晶格形式堆積，形成的晶體很松散，可以被井下流體帶走，避免了晶體繼續(xù)變大，從而起到防止油井結(jié)鹽的目的[9-10](圖1)。

(2) 絡(luò)合增溶機(jī)理。防鹽劑加入鹽水中，復(fù)雜陰離子鹽與水中的金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，或以絮狀物存在，同時(shí)，防鹽劑分子吸附鈉離子，減少了鈉離子的自由移動(dòng)，防止形成晶核，增加了鹽的溶解度，避免了大量鹽晶體過(guò)飽和析出，減緩了油井結(jié)鹽的程度[11-13]。

(3) 鹽結(jié)晶分散作用。防鹽劑加入鹽水中，含氮或磷的表面活性劑中的氮或磷具有極強(qiáng)的吸附作用，表面活性劑在氯化鈉晶體表面形成活性膜，活性膜具有潤(rùn)滑作用，使鹽晶分散，不利于形成鹽晶析出[14-16](圖2)。

圖1 晶格結(jié)構(gòu)變化

圖2 鹽結(jié)晶分散

由圖1、2可知，加藥前的大顆粒六面體高硬度結(jié)晶，加藥后變?yōu)榉稚⒌臒o(wú)定型微小顆粒結(jié)晶，大部分結(jié)晶可分散在液體中隨產(chǎn)出液排出井口，不會(huì)在井筒中結(jié)鹽。

3 防鹽劑效果評(píng)價(jià)

選取不同的防鹽劑進(jìn)行防鹽效果評(píng)價(jià)。其中，KJ-Ⅰ、DL-Ⅰ、LN-Ⅰ 3種防鹽劑為不同配方的增溶型防鹽劑；HS-Ⅰ、DJ-Ⅰ、LH-Ⅱ 3種防鹽劑為不同配方的增溶分散型防鹽劑；新研制的YH-Ⅰ型防鹽劑具有增溶、分散、改變晶體結(jié)構(gòu)的作用[17-20]。

3.1 增溶率評(píng)價(jià)

防鹽劑溶于水后，與水中金屬離子形成可溶性絡(luò)合物，提高鹽在水中的溶解度，因此，增溶率是評(píng)價(jià)防鹽劑的靜態(tài)指標(biāo)之一。增溶率評(píng)價(jià)方法為：取等量100 ℃飽和鹽水2份，一份不加防鹽劑，另一份加入防鹽劑，然后冷卻至室溫，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)鹽水中氯離子進(jìn)行滴定，分別記錄2份鹽水消耗的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，計(jì)算增溶率[21-24]：

Q=(V1-V2)/V2

(1)

式中：Q為增溶率，%；V1為加藥后消耗的AgNO3體積，mL；V2為未加藥消耗的AgNO3體積，mL。

對(duì)7種防鹽劑進(jìn)行了增溶率評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：YH-Ⅰ防鹽劑防鹽效果最好，加藥量為0.3%時(shí)，增溶率可達(dá)到8.72%。氯化鈉在80 ℃時(shí)的溶解度比0 ℃時(shí)的溶解度可增加7.56%[25-26]。YH-Ⅰ防鹽劑的增溶率可達(dá)到8.72%，說(shuō)明加入YH-Ⅰ防鹽劑后，油井產(chǎn)出液從80 ℃降至到0 ℃時(shí)，理論上也不會(huì)有鹽結(jié)晶析出。

表1 防鹽劑增溶率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 防鹽率評(píng)價(jià)

防鹽劑加入鹽水中，可以防止鹽水降溫過(guò)程中鹽的析出，因此，防鹽率是動(dòng)態(tài)法評(píng)價(jià)防鹽劑防鹽效果的重要指標(biāo)。具體評(píng)價(jià)方法為[27-28]：室溫下配制2份500 mL飽和鹽水，一份不加防鹽劑，另一份加入防鹽劑。將2個(gè)U型空心管稱重后用乳膠管連接，乳膠管另一端與自來(lái)水管連接，通入自來(lái)水作為循環(huán)水，2個(gè)U型空心管分別放入上述2份飽和鹽水中，加熱至水量蒸發(fā)減少至400 mL，強(qiáng)制鹽析出，取出U型管，并稱重，計(jì)算防鹽率：

P=(W1-W2)/W1

(2)

式中：P為防鹽率，%；W1為未加藥的結(jié)鹽量，g；W2為加藥的結(jié)鹽量，g。

利用防鹽率測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)7種防鹽劑的防鹽率進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、圖3。

表2 防鹽率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 防鹽率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，新研制的YH-Ⅰ防鹽劑加藥量為0.3%時(shí)，防鹽率最高，可達(dá)到98.70%。由圖3可知，加入防鹽劑后，U型空心管外壁上幾乎沒(méi)有鹽結(jié)晶，防鹽效果良好。

3.3 防鹽劑與原油配伍性評(píng)價(jià)

防鹽劑與原油接觸混合，由于防鹽劑中含有表面活性劑成分，是否會(huì)對(duì)原油破乳脫水造成影響，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。為此，進(jìn)行了防鹽劑與原油配伍性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用油為英西油田獅1-3H1、獅47-1井原油油樣，YH-Ⅰ防鹽劑量為0.3%，破乳劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100 mg/L。配伍性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[29-30]見(jiàn)表3。

表3 防鹽劑與原油配伍性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

由表3可知，加防鹽劑前后原油脫水率幾乎一致，即防鹽劑與原油的配伍性很好。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在英西油田選擇2口結(jié)鹽嚴(yán)重的油井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

4.1 工藝參數(shù)

獅1-3H1井日產(chǎn)油為1.5 t/d，日產(chǎn)水為32.0 m3/d，礦化度為26×104mg/L，平均洗井周期為16 d；獅47-1井日產(chǎn)油為1.4 t/d，日產(chǎn)水為16.0 m3/d，礦化度為22×104mg/L，平均洗井周期為14 d。為解決頻繁洗井的問(wèn)題，決定采取加藥泵在井口連續(xù)點(diǎn)滴加藥的方式來(lái)防止油井結(jié)鹽。

油井加藥量根據(jù)2口井加藥前20 d的平均產(chǎn)水量來(lái)確定，加藥量為產(chǎn)水量的0.3%。獅1-3H1井日加藥量為96 kg/d，獅47-1井日加藥量為48 kg/d。

4.2 應(yīng)用效果

(1) 獅1-3H1井應(yīng)用情況。該井于2017年11月1日洗井50 m3，安裝加藥設(shè)備，日加藥量為100 kg/d，共加藥100 d。加防鹽劑前該井平均洗井周期為16 d，加藥后平均洗井周期延長(zhǎng)了至少86 d，且抽油桿上下行電流、日產(chǎn)油平穩(wěn)(圖4)，防鹽效果良好。

(2) 獅47-1井應(yīng)用情況。該井于2017年11月5日開(kāi)展防鹽劑防鹽試驗(yàn)，日加藥量為50 kg/d，共加藥95 d。加防鹽劑前該井洗井周期平均為14 d，加藥后洗井周期至少延長(zhǎng)了79 d，且抽油桿上下行電流、日產(chǎn)油平穩(wěn)(圖5)，防鹽效果良好。

圖4 獅1-3H1井采油參數(shù)曲線

圖5 獅47-1井采油參數(shù)曲線

(3) 經(jīng)濟(jì)效益。以獅47-1井為例，加防鹽劑月費(fèi)用為1.2×104元，若不加防鹽劑，洗井加連續(xù)摻清水的月費(fèi)用為2.1×104元，月節(jié)省費(fèi)用為0.9×104元，年節(jié)省費(fèi)用為10.8×104元。英西區(qū)塊結(jié)鹽嚴(yán)重的油井有40多口，采用加防鹽劑防止油井結(jié)鹽，預(yù)計(jì)全年節(jié)約費(fèi)用為430.0×104元。

5 結(jié) 論

(1) 實(shí)驗(yàn)表明，新研發(fā)的YH-I防鹽劑同時(shí)具有增溶和改變鹽結(jié)晶形態(tài)的作用，即使有鹽析出，也不會(huì)聚結(jié)成塊，而是均勻分散在產(chǎn)出液中并隨產(chǎn)出液排出井口。

(2) YH-Ⅰ防鹽劑在加藥量為0.3%時(shí)，增溶率達(dá)8.72%，防鹽率達(dá)到98.7%，可有效解決油井因鹽析而發(fā)生堵塞的問(wèn)題，且防鹽劑與原油配伍性良好。

(3) 獅1-3H1、獅47-1井加入防鹽劑后，洗井周期平均延長(zhǎng)了至少82 d，加藥期間2口井生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)油量均有小幅提高，防鹽效果顯著。