渤海某高溫油田新型井下防垢劑的研發(fā)及應(yīng)用

蔣維軍，吳東明，李曉亮，黨婧文，劉志光

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

0 引言

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，結(jié)垢常見(jiàn)部位為油水井井筒、儲(chǔ)層、地面集輸管線等，油田水流動(dòng)的整個(gè)流程中均存在結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。隨著深層油氣藏的開(kāi)采，儲(chǔ)層溫度高成為制約常規(guī)防垢劑在該類油田使用的主要因素，這就要求防垢劑在本身耐溫的同時(shí)仍能起到較好的防垢效果[1-6]。

渤海某高溫油田存在注水響應(yīng)不明顯、注入井吸水不均的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致油井產(chǎn)量大幅下降。本文針對(duì)該油田問(wèn)題，開(kāi)展了注水配伍性評(píng)價(jià)、防垢劑研發(fā)及試驗(yàn)工作。

1 注水配伍性評(píng)價(jià)

1.1 地層水離子分析

本研究提取該油田地層水和平臺(tái)注水水樣，水中離子分析數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 油田地層水及注水水樣離子分析數(shù)據(jù)

從水中離子分析數(shù)據(jù)來(lái)看，地層水與注入水均為碳酸氫鈉水型，潛在結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)為碳酸鈣垢，需開(kāi)展結(jié)垢預(yù)測(cè)研究及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1.2 地層水結(jié)垢預(yù)測(cè)

由水樣數(shù)據(jù)可知，各水樣結(jié)垢陽(yáng)離子主要為Ca2+、Mg2+，不含鋇、鍶等離子，因此本文主要針對(duì)碳酸鈣垢、硫酸鎂垢進(jìn)行預(yù)測(cè)。本研究采用結(jié)垢預(yù)測(cè)軟件ScaleSoftPiter 開(kāi)展結(jié)垢預(yù)測(cè)，該軟件是目前世界上較為先進(jìn)全面的結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)軟件。

本文在地層溫度、壓力條件下對(duì)注入水與沙二段地層水之間的結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)比例為注入水與地層水的比例分別為1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1，預(yù)測(cè)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 注入水與地層水混合后結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

從預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，地層水與注入水均出現(xiàn)較高的碳酸鈣結(jié)垢量，為400 mg/L 左右，且混合后結(jié)垢量出現(xiàn)顯著增加，其中注入水與地層水的比例為2∶1 時(shí)，結(jié)垢量最大，為501 mg/L，兩種水配伍性差。

1.3 地層水結(jié)垢模擬實(shí)驗(yàn)

按照表1 中的水分析數(shù)據(jù)配制模擬水，配制后的水靜置24 h，然后用孔徑為0.45 μm 的混合纖維素脂濾膜精細(xì)過(guò)濾，過(guò)濾后的模擬水作為配伍性實(shí)驗(yàn)用水。按照SY/T 5329—2012 中濾膜法測(cè)定懸浮物含量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)圖片如圖2 所示（注入水與地層水混合比例1 ∶0、3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、0 ∶1 分別對(duì)應(yīng)圖中編號(hào)1 ～編號(hào)7），實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

圖2 注入水與地層水混合結(jié)垢模擬實(shí)驗(yàn)

圖3 注入水與地層水混合結(jié)垢模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，地層水與注入水均出現(xiàn)較高的碳酸鈣結(jié)垢量，為130 mg/L 左右，且混合后結(jié)垢量出現(xiàn)顯著增加，其中注入水與地層水的比例為2∶1 時(shí)，結(jié)垢量最大，為211 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)垢量總體小于預(yù)測(cè)的最大結(jié)垢量，總體趨勢(shì)與預(yù)測(cè)值相似。

由預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，注水不配伍可能會(huì)引發(fā)結(jié)垢，導(dǎo)致注水井井筒及地層、油井井筒結(jié)垢，需開(kāi)展針對(duì)性的防垢措施研究。

2 防垢劑體系研發(fā)及評(píng)價(jià)

2.1 防垢劑選擇

根據(jù)目標(biāo)油田所提供的工況，確定目前主要的結(jié)垢種類為碳酸鹽垢，根據(jù)結(jié)垢種類選取以下類型的防垢劑進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)，從以往現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，其抑制碳酸鈣垢析出的能力強(qiáng)、分散性好、自腐蝕性低、化學(xué)穩(wěn)定性高、熱穩(wěn)定性高，藥劑類型及機(jī)理如表2 所示。

表2 防垢劑類型及機(jī)理

2.2 防垢劑評(píng)價(jià)

防垢評(píng)價(jià)要以現(xiàn)場(chǎng)結(jié)垢機(jī)理為依據(jù)，即生垢的條件為溫度和壓力的變化。目前的評(píng)價(jià)方法很多，例如循環(huán)水評(píng)價(jià)、鼓泡法等等。從結(jié)垢機(jī)理的角度來(lái)看，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5673—2020《油田用防垢劑通用技術(shù)條件》符合現(xiàn)場(chǎng)成垢機(jī)理，是合理的評(píng)價(jià)方法。采用該方法，參考注水配伍性研究結(jié)果，為更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際防垢需求，注水端選取結(jié)垢最嚴(yán)重的混配水樣（注入水與地層水的比例為2∶1）的離子組成進(jìn)行模擬水的配制，130 ℃條件下的防碳酸鈣垢的防垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 注水端防垢性能初選

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在實(shí)驗(yàn)條件下YFFZ-806 阻垢效果相對(duì)優(yōu)異，故對(duì)YFFZ-806 進(jìn)行濃度梯度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 注水端防垢濃度梯度優(yōu)選

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，YFFZ-806 隨藥劑加注濃度的升高，防垢率也升高，加藥濃度為250 mg/L 時(shí)，防垢率超過(guò)85.00%，為88.31%；加藥濃度為300 mg/L時(shí)，防垢率超過(guò)90.00%，為92.36%。綜合成本因素建議現(xiàn)場(chǎng)使用濃度為250 mg/L 的YFFZ-806 防垢劑。

3 防垢劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

B42 井為一口出現(xiàn)產(chǎn)量大幅下降的油井，前期研究結(jié)果表明，井筒內(nèi)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題。2023 年9 月開(kāi)展了本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采取井下加藥的方式，加藥位置在電泵吸入口之前，加注濃度為250 mg/L，加注期間持續(xù)監(jiān)測(cè)B42 井產(chǎn)液中鈣離子濃度和產(chǎn)液量變化，同時(shí)關(guān)注下游處理平臺(tái)的各級(jí)流程情況，確保下游處理平臺(tái)流程正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

由圖4 可以看出，加藥后，B42 井產(chǎn)液中鈣離子濃度有明顯提升，可看出防垢劑效果優(yōu)異，經(jīng)計(jì)算，防垢率可穩(wěn)定達(dá)到90% 以上，可有效減緩B42 井管線結(jié)垢趨勢(shì)，推薦進(jìn)行長(zhǎng)期加注。

圖4 B42 井產(chǎn)液中鈣離子濃度變化曲線

4 結(jié)論

渤海某高溫油田注水不配伍，導(dǎo)致地層水與注入水均出現(xiàn)較高的碳酸鈣結(jié)垢量，為130 mg/L 左右，且混合后結(jié)垢量出現(xiàn)顯著增加，最高達(dá)到211 mg/L。因此，針對(duì)性地研發(fā)了一種耐高溫防垢劑（YFFZ-806），其評(píng)價(jià)結(jié)果表明，加藥量為250 mg/L，在130 ℃條件下，防垢率可超90%?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，油井井筒內(nèi)加藥后，產(chǎn)液中鈣離子濃度有明顯提升，防垢率可穩(wěn)定達(dá)到90%以上，可有效減緩井筒結(jié)垢趨勢(shì)，推薦進(jìn)行長(zhǎng)期加注，并在其他類似問(wèn)題井中推廣應(yīng)用。