蘇里格南區(qū)氣井井筒堵塞原因分析與防治對(duì)策

史瑞雪 ，王志剛，馮朋鑫，張 云，胡維首，蔣 瑛，史志鵬，王宏力

（1.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安 710018；2.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采氣廠，陜西西安 710018；3.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西西安 710018；4.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500；5.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710018；6.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第三輸油處，寧夏銀川 750006；7.中國石油長(zhǎng)慶油田分公司千口氣井評(píng)價(jià)挖潛工程項(xiàng)目組，陜西西安 710018）

隨著蘇里格南區(qū)氣田開發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，井筒由于結(jié)垢、腐蝕、緩蝕劑分解等原因形成堵塞物，堵塞物長(zhǎng)時(shí)間累積造成井筒堵塞節(jié)流現(xiàn)象，井筒流通截面減小，流體輸送效率下降，嚴(yán)重影響氣井?dāng)y液能力，造成井筒積液，影響測(cè)試作業(yè)及氣井產(chǎn)能。因此，亟需明確造成氣井井筒堵塞的原因，以尋求經(jīng)濟(jì)有效的對(duì)策，保障氣井產(chǎn)能。

1 氣井井筒管柱堵塞現(xiàn)狀

2019 年蘇里格南區(qū)施工動(dòng)管柱作業(yè)21 口井，6 口井（占比30 %）堵塞，其中5 口井管柱堵死，1 口井返出大量垢污，堵塞比例高，堵塞情況嚴(yán)重。堵塞的6 口井，其中有3 口井既發(fā)生堵塞，又發(fā)生油管失效。在全部21 口井中，7 口井（占比33 %）腐蝕嚴(yán)重，油管發(fā)生穿孔、斷脫、擠扁等失效。

2 氣井井筒堵塞原因分析

2.1 采出水對(duì)氣井井筒堵塞的影響

為了研究不同氣井的堵塞情況，便于氣井管理，將H2S 含量≥100 mg/m3的井暫定義為高含硫井，產(chǎn)水量≥1.0 m3/d 的井暫定義為高含水井，并根據(jù)氣井氣藏類型不同，將氣井分為上古高含水、下古高含水、下古高含硫、上下古合采高含水和上下古合采高含硫井，分別選取典型井進(jìn)行分析。

2.1.1 采出水水質(zhì)分析 從采出水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出，水質(zhì)中含有較高的成垢陽離子Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+，隨井筒溫度、壓力變化易生成水結(jié)垢產(chǎn)物，為井筒堵塞創(chuàng)造條件（見表1）。

2.1.2 采出水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè) 依據(jù)SY/T0600-2009《油田水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，水質(zhì)中未檢測(cè)到SO42-（預(yù)計(jì)在井筒內(nèi)已全部結(jié)垢）無法預(yù)測(cè)CaSO4、BaSO4和SrSO4的結(jié)垢趨勢(shì)，不同類型氣井采出水均有CaCO3結(jié)垢趨勢(shì)。

2.1.3 采出水水質(zhì)腐蝕性分析 通過模擬不同類型氣井腐蝕環(huán)境參數(shù)，評(píng)價(jià)井筒管柱材質(zhì)的抗腐蝕性。蘇里格南區(qū)氣井井筒管柱均發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，腐蝕程度：下古高含硫井＞下古高含水井＞上下古高含水井＞上古高含水井＞上下古高含硫井。水質(zhì)腐蝕性強(qiáng)造成井筒管柱發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，生成的腐蝕產(chǎn)物也為井筒堵塞創(chuàng)造條件。

2.2 入井的化學(xué)藥劑對(duì)氣井井筒堵塞的影響

對(duì)入井的化學(xué)藥劑進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)，共取水溶性緩蝕劑2 個(gè)、油溶性緩蝕劑2 個(gè)、泡排劑3 個(gè)。通過藥劑配伍性、緩蝕劑高溫穩(wěn)定性檢測(cè)，明確井筒堵塞是否與添加的藥劑有關(guān)。

2.2.1 化學(xué)藥劑配伍性分析 油溶性緩蝕劑作用為預(yù)膜，不存在與其他藥劑的配伍性。對(duì)2 種水溶性緩蝕劑和3 種泡排劑進(jìn)行配伍性試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度分別為25 ℃、50 ℃、75 ℃、90 ℃，試驗(yàn)時(shí)間為24 h。緩蝕劑濃度為800 mg/L，泡排劑A、B 濃度3 %，固體泡排劑C 濃度為0.5 %。

緩蝕劑A、緩蝕劑B、泡排劑A、泡排劑B 與采出水配伍；固體泡排劑C 與采出水混合后有不溶物，與蒸餾水混合能正常溶解，表明并非過飽和形成的不溶解物。固體泡排劑C 為磺酸鹽復(fù)合表面活性劑，屬于陰離子泡排劑，磺酸鹽類陰離子泡排劑在水中發(fā)生解離，解離后的磺酸根離子能與采出水中的Ca2+、Mg2+發(fā)生反應(yīng)，生成磺酸鈣/鎂沉淀，固體泡排劑C 形成的不溶物為井筒堵塞創(chuàng)造條件。

表1 氣井采出水水質(zhì)分析

2.2.2 緩蝕劑高溫穩(wěn)定性能分析 據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料報(bào)道，緩蝕劑某些組分可能在井下高溫的環(huán)境下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)存在性質(zhì)改變的可能性，高溫使緩蝕劑不再與采出水均勻溶解而脫出一些不溶于水的組分，這些與腐蝕產(chǎn)物、垢樣等混合形成堵塞物。試驗(yàn)溫度：20 ℃、80 ℃、100 ℃、120 ℃，緩蝕劑濃度10 %，時(shí)間24 h。

據(jù)介紹，教堂現(xiàn)有14位教牧人員，都受過正規(guī)的神學(xué)院和其他高等院校教育，具備學(xué)士、碩士等高學(xué)歷。在招聘及選人用人方面，要求信仰純正、品德良好、持守職分，“堅(jiān)決杜絕吸煙、酗酒、言辭不潔、作風(fēng)不良等現(xiàn)象發(fā)生”，以純凈教風(fēng)，維護(hù)教堂內(nèi)部的團(tuán)結(jié)穩(wěn)定。

緩蝕劑A 從20 ℃升高到120 ℃，未出現(xiàn)不溶物，但120 ℃時(shí)，緩蝕劑發(fā)生變色，由原來的暗紫色變成暗紅色。緩蝕劑B 在20 ℃時(shí)未發(fā)生變化，80 ℃時(shí)，緩蝕劑溶液出現(xiàn)少量不溶物，溫度繼續(xù)升高，不溶物從點(diǎn)滴狀、油滴狀直至團(tuán)簇狀，而且含量越來越多，120 ℃時(shí)發(fā)生變色，由暗紅色變成鮮紅色。緩蝕劑B 高溫穩(wěn)定性差，在高溫條件下，緩蝕劑中輕組分不斷揮發(fā)，黏度增加或者其有效成分發(fā)生降解或失效，形成不溶性殘?jiān)?、黏性沉淀物，為形成堵塞物?chuàng)造條件。

表2 不同氣井含水率、含油率、除油以外的有機(jī)成分含量分析

2.3 氣井井筒堵塞物組分及含量分析

2.3.1 含水率、含油率、除油以外的有機(jī)成分含量（見表2） 堵塞物中有機(jī)物含量在20 %左右，主要成分為無機(jī)物（80 %左右）。

表3 不同氣井堵塞物無機(jī)物成分及含量分析

2.3.2 堵塞物有機(jī)物組分分析 選取井筒堵塞物和固體泡排劑C 和2 種緩蝕劑進(jìn)行傅里葉紅外分析，判斷堵塞物成分中是否含有泡排劑和緩蝕劑成分，以此明確藥劑是否是井筒堵塞的原因之一。

堵塞物與三種藥劑在1 650 cm-1～1 590 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均出現(xiàn)了N-H 的面內(nèi)彎曲振動(dòng)?；究梢源_定堵塞物中的有機(jī)成分來自于三種藥劑中的一種或兩三種含N-H 官能團(tuán)的組分。

綜合配伍性試驗(yàn)和緩蝕劑高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果，可以確定堵塞物有機(jī)成分中含有固體泡排劑C 和緩蝕劑B 中含N-H 官能團(tuán)的組分。

2.3.3 無機(jī)物成分及含量分析（見表3） 根據(jù)堵塞物無機(jī)物分析結(jié)果，可以明確腐蝕產(chǎn)物、水結(jié)垢以及固體砂粒是造成井筒堵塞的原因之一。

3 防治對(duì)策

3.1 氣井井筒堵塞三種解堵措施對(duì)比

蘇里格南區(qū)氣井井筒堵塞物成分80 %主要為無機(jī)物，現(xiàn)場(chǎng)采用化學(xué)方法進(jìn)行除垢解堵，解堵措施合理。

3.2 化學(xué)法除垢適用性評(píng)價(jià)

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)用解堵劑效果室內(nèi)評(píng)價(jià) 兩種酸性解堵劑對(duì)三種垢的溶垢率為CaCO3＞CaSO4＞BaSO4，其中酸性解堵劑A 對(duì)CaCO3垢的溶解率最高達(dá)到97.7 %，溶垢效果較好，兩種堿性解堵劑對(duì)CaSO4的溶解效果相對(duì)較好，但四種解堵劑對(duì)BaSO4的溶垢效果不明顯（見表4）。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果 2019 年蘇里格南區(qū)開展井筒化學(xué)除垢，通過添加酸性或堿性解堵劑，清除井筒或儲(chǔ)層的腐蝕（結(jié)垢）產(chǎn)物、有機(jī)物質(zhì)，共實(shí)施15 口井，日增產(chǎn)氣量19.8×104m3，累計(jì)增產(chǎn)氣量2 378×104m3，除垢效果較為明顯。

3.3 其他防治措施

氣井井筒管柱腐蝕嚴(yán)重，堵塞物以腐蝕產(chǎn)物為主，需要對(duì)現(xiàn)有防腐措施進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，進(jìn)而提出合理的防治措施，減緩由于腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致的井筒堵塞；現(xiàn)場(chǎng)在用的固體泡排劑C 與所選井采出水混合后有沉淀物，緩蝕劑B 高溫穩(wěn)定性較差出現(xiàn)不溶物，建議進(jìn)行泡排劑和緩蝕劑優(yōu)選，加強(qiáng)藥劑管理，降低藥劑使用造成的井筒堵塞。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)在用的緩蝕劑A、緩蝕劑B、泡排劑A、泡排劑B 與蘇里格南區(qū)氣井采出水配伍，固體泡排劑C和采出水混合后溶液出現(xiàn)沉淀物；緩蝕劑A 在120 ℃時(shí)發(fā)生變色，未出現(xiàn)不溶物，緩蝕劑B 高溫穩(wěn)定性差，溫度達(dá)到80 ℃時(shí)出現(xiàn)不溶物。

（2）井筒堵塞物以無機(jī)成分為主，占比約80 %及以上，主要為腐蝕產(chǎn)物、水結(jié)垢和固體砂粒；堵塞物有機(jī)成分占比約20 %，含有固體泡排劑C 和緩蝕劑B 中含N-H 官能團(tuán)的組分。

表4 現(xiàn)場(chǎng)用解堵劑不同溫度下溶垢率試驗(yàn)

（3）氣井井筒堵塞原因?yàn)椋阂皇枪苤g嚴(yán)重；二是地層水礦化度高，成垢離子含量高；三是固體砂粒返出；四是泡排劑C 與地層水不配伍以及緩蝕劑B 高溫穩(wěn)定性差；腐蝕產(chǎn)物、水結(jié)垢、固體砂粒、有機(jī)不溶物在管內(nèi)壁長(zhǎng)期附著，使油管有效通道變窄進(jìn)而造成井筒發(fā)生堵塞。

4.2 建議

（1）現(xiàn)場(chǎng)采用化學(xué)解堵措施合理，但目前在用酸性解堵劑pH 值為1，四種解堵劑對(duì)BaSO4的溶垢效果差；建議開展解堵劑室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)選評(píng)價(jià)，以優(yōu)化性能，并開展試驗(yàn)應(yīng)用，提高措施有效率。

（2）蘇里格南區(qū)井筒管柱腐蝕嚴(yán)重，是造成井筒堵塞的原因之一，建議對(duì)現(xiàn)有防腐措施進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)，進(jìn)而提出合理的防腐措施，以減緩由于腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致的井筒堵塞；同時(shí)加強(qiáng)藥劑管理和使用。