文209注清水区块油井结垢原因探讨

中原油田文 2 0 9区块油藏原始地层水矿化度 3.2× 10 5～ 3.7× 10 5mg/L ,自 1988年开始注矿化度 2 .4× 10 4mg/L的浅地层清水以来 ,油井井筒特别是下部结垢严重 ,垢物中CaCO3 约占 6 0 % ,CaSO4 约占 30 % ;在 4口油井实施的针对钙垢的酸化解堵和室内结垢模拟实验 ,表明油井近井地带也有结垢。注入的清水为Na2 SO4 型 ,HCO-3 和SO2 -4 浓度高 ;采出的地层水为CaCl2 型 ,矿化度 9× 10 4 ～ 2 .5× 10 5mg/L ,Ca2 + 、Mg2 + 和SO2 -4 浓度很高。理论分析、预测和室内实验研究结果表明 ,单一的地层采出水本身是结垢性的 ,有较强的生成CaCO3 和CaSO4 垢的倾向 ,地层采出水与注入清水混合后结垢性增强 ,从温度 40～ 6 0℃的井口到温度 80～ 12 0℃的井底和地层 ,地层采出水和清水、采出水混合水都会结垢。采出过程中温度和压力的变化有利于井筒内特别是井筒下部和近井地带的结垢     

中原油田文72块注水井结垢趋势预测及实验研究

介绍了常用的硫酸盐、碳酸盐结垢预测方法,包括静态测定法、简易化学计算法及计算机预测法。使用预测软件OFISTP3．0预测,中原油田文72块3口注水井地面注水系统、井筒、近井地带结垢量依次增大,与现场情况基本一致。用静态法在45℃和95℃测定文72块注入水中Ca^2＋浓度随时间的变化,表明CaCO3垢生成量随温度升高而增多。在储层岩心中依次注入现场注入水、不含结垢离子的模拟水,分别加入5、2、0．5、0．2mg／L防垢剂SA1320C的注入水,得到的渗透率保留率与注入水量关系曲线反映了CaCO3垢在岩心中的沉积和注入防垢剂的防垢效果,该防垢剂在加量0．5mg／L时即具有良好的防垢作用。图2表3参10。     

储层注采系统结垢机理与结垢部位研究

1．注采系统储层碳酸钙结垢机理 在储层中，注入水与地层水中均含有一定量的Ca^2＋、CO3^2-和HCO3^-等多项离子。在地层中钙离子和碳酸根离子结合生成碳酸钙沉淀。在反应中，一般pH值低于7．5时只有少数的HCO3^-离解成CO3^2-，而朝阳沟油田扶余层地层水pH值从5口井资料看约为7．6。地层水中含有CO3^2-较少，约114．038mg／L。因此，实际中要研究CaCO3在油层结垢问题主要应考虑Ca^2＋与HCO2^-的反应，当反应系统中含有CO2且分压减小时，在同样温度、压力下，离子平衡向有利于碳酸钙沉淀生成的方向移动，碳酸钙的沉淀量增加，系统成垢的趋势增加，碳酸钙的溶解度也降低。显然储层碳酸钙结垢问题，不仅与地层水、注入水所含离子及数量有关，而且与注采系统温度、压力有关。     

油田注入水碳酸钙垢结垢机理分析与结垢预测

CaCO3垢是油田注入水中主要的结垢类型，严重影响油田开发效果。通过4种水样在不同温度下的结垢试验及岩心驱替试验，研究CaCO3结垢机理并进行理论预测。结果表明：（1）未处理油田注入水结垢严重，且结垢程度随温度上升而加剧，90℃时Ca^2 ,Mg^2 下降率达52．3％；（2）岩心驱替试验显示，CaCO3晶体在岩石孔隙中和喉道表面均可析出；（3）处理后的水样位于CaCO3溶解度的介稳区，水质稳定，不会产生CaCO3垢；（4）理论预测与试验结果一致。表4参10（伊先清摘）。     

电泵井清垢剂SQG-1的研究与应用

辽河曙光采油厂有40余口油井用电泵举升采油，采出水中HCO3^-含量极高，饱和指数SI指示有结垢性，一些井结垢严重，常造成电泵叶轮结垢堵塞。垢样含酸溶物（碳酸盐及少量FeS)约53％，含有机质约34％，泥砂等约8％。针对结垢原因研制了溶解垢物的清垢剂SQG－1，其主剂为无机有机混合酸，配以表面活性剂，络合剂，助溶剂，消泡剂等，有效物含量≥10％。该清垢剂对电缆及其包皮无腐蚀性，在高温（90℃）下与原油混合时不发生乳化，不产生淤渣。介绍了用SQG－1清除电泵井井下结垢的工艺及在1口井清垢的良好效果。     

陆梁油田作业区生产系统结垢机理研究

从井筒到地面集输系统的管线及加热设备结垢给陆梁油田的生产带来了极大危害。对陆梁油田垢样组分分析,垢样的主要成分为CaCO3、硅垢、少许硫酸亚铁;通过油田采出水水质分析,发现水中含有大量Cl^ -、HCO3^-及Ca^2＋,矿化度高。从离子反应平衡式、热力学因素、动力学因素、酸碱度、CO2分压及含盐量的角度,着重研究了这些因素对CaCO3的溶解度的影响,探讨陆梁油田生产系统结垢机理,为结垢预测、阻垢剂的筛选提供理论依据,从而解决生产中的实际问题。     

胜利油田三元复合驱替液用防垢剂研究

孤岛西区实施三元复合驱后，注采系统出现较重的碳酸钙结垢。胜利ASP三元复合驱替液含碱（碳酸钠）1．0％～1．5％，配制驱替液用水为回注污水，矿化度6188mg／L，含Ca^2＋Mg^2＋78mg／L，用Odd—Tomson法计算，地层条件下CaCO3饱和指数Is〉0，有CaCO3结垢趋势，PTB值为210，表明CaCO3生成量较多且质硬。筛选出的4种多聚膦酸盐类防垢剂，70℃时高加剂量下（100mg／L，DZ-4和He-7；200mg／L。HE-8和P-10）的防垢率，在模拟污水中为100％。在现场污水中分别为95．4％，58．7％．86．5％和84．0％。以DZ-4为主剂进行二元复配，得到70℃时在用现场污水配制的三元复合驱替液中防垢率超过85％的2个低加荆量配方：DZ-4＋HE-7（20＋100mg／L），DZ-4＋Pq0（20＋50mg／L）。在三元复合驱替液中加入防垢刑单荆，加荆量50mg／L时对动态界面张力的影响不大；加剂量50、100mg／L时对粘度影响也不大。图1表5参2。     

涠洲12-1海上油田硫酸钡锶垢防垢剂研究

涠洲12—1海上油田注入水（海水）与地层水不配伍，油井结垢严重，垢物合--70％硫酸钡，～30％硫酸锶。以体积比2：8的海水（矿化度35g／L，含SO4^2- 3g／L）和地层水（矿化度26g／L，含Ba^2＋ 30mg／L）混合水为实验水样，测定了五大类15种商品防垢剂70℃时的防垢率，性能最好的5种是：聚天门冬酸PASA，防垢率68．9％，加量25mg／L；聚丙烯酸钠PAAS，67．4％，25mg／L；部分水解聚马来酸酐HPMA，63．3％，5mg／L；二亚乙基三胺五甲叉膦酸DETPMP，48．6％，5mg／L；膦酸聚合物型防垢荆TS-7910，44．9％，25mg／L。以这5种防垢剂为因素，4种加量（2，4，6，8mg／L）为水平，按L16 4^5正交表设计实验，考察了16个五组分复配防垢荆的防垢率，在70℃时4＋2＋4＋6＋8（mg／L）配方的防垢率最高，为83．0％；在90℃时所有配方的防垢率均较高，有5个配方的防垢率很高，在83．3％-84．8％范围：2＋4＋4＋4＋4，4＋2＋4＋6＋8，4＋8＋6＋4＋2，6＋6＋2＋4＋8，6＋8＋4＋2＋6；在120℃（油藏温度）时6＋6＋2＋4＋8和8＋2＋8＋4＋6两个配方的防垢率超过55％（55．7％＋56．5％）。讨论了防垢剂的作用机理：螯合和吸附。为防止油井结垢，可将防垢率经环空加入油井或置入地层适当部位。图2表3参4。     

W11-4N油田海底管道在线清垢技术研究

对W11-4N油田A1井、A2井、A6井产出水和上岸取样口分离水这些单一及混合水样结垢趋势开展预测,结果表明,单井水及单井水等体积混合的水都有结垢倾向,而上岸取样口分离水无结垢倾向(表明上岸水是在管道中结过垢的水),这与海底管道实际结垢的情况一致。W11-4N油田管道垢样的主要成分为Ca9MgNa(PO4)7质量分数约为65%、CaCO3质量分数约为20%、SiO2质量分数约为8%、FeCO3质量分数约为7%。清垢剂研究结果表明,清垢率随所加垢样量的增加而减少,随清垢剂体积、清垢时间的增加而增加;随着温度升高,清垢率增加,但温度高于75℃后,清垢率下降。最终得到了在线清垢剂体系的配方为:50000mg/L主清垢剂QG-3+50000mg/L络合剂LH-1+150mg/L渗透剂ST-4+200mg/L缓蚀剂HS-2。100ml和200ml质量浓度为1×105 mg/L的主清垢剂QG-3水溶液中加1.0g除油垢样,清垢率最高分别为81.85%、91.4%。     

电子除防垢器在玉门青西油田原油集输系统中的应用

玉门青西油田原油集输系统管网结垢严重。集输系统三相分离器出口脱出污水CaCO3结垢量预测值常温时为140～160mg／L,100℃时高达300mg／L。在集输系统的三相分离器前、净化原油储罐前后管道上安装了3台Scalefighter-PDPT型电子除防垢器，运行10余天后，三相分离器出口污水样中Ca2^＋、Mg^2＋、Ban（＋Sr2^＋）浓度略有增大，HCO3^-和SO4^2-浓度显著增大，SO3^2-浓度略有减小。这一结果说明电子除防垢器处理后的油田产出污水溶解成垢无机物的能力增大，有一部分碳酸盐转变为较易溶解的碳酸氢盐。该电子除防垢器已正常运行2年以上，单机日耗电量为0．5kWh，集输管网的阀门、流量计等易结垢部位结垢量减小。图6表1参1。     

河水与长6地层水混合特征研究

为了降低河水与长6地层水混合水回注长6地层时因结垢造成的伤害,通过离子含量、结垢量及垢型、混合水失钙率分析等,研究了陕北油田某采油厂河水和长6层产出水的混合性质;运用岩心流动实验评价了混合水对长6地层岩心的伤害。结果表明：长6地层水的矿化度为80000 mg/L以上,河水矿化度为120 0 mg/L左右; 30℃下,河水、长6地层水的体积比为6:4时,混合水的失钙率及结垢量最高,分别为9.5%和36 mg/L;处理过的混合水与长6地层水以体积比7:3混合后的失钙率及结垢量最低,分别为0.59%和 21.5 mg/L;经过处理的混合水悬浮含量、含油量分别由处理前的68 mg/L、115 mg/L降低到处理后的2.6 mg/L、3.7 mg/L,且注入体积为1～15 PV时,岩心伤害率为14.29%,低于20%。     

旅大10-1油田含聚污水与清水配伍性研究

旅大10—1油田注水采用将水源清水和聚合物驱生产污水混合回注,不合格的注入水会引起注水系统的腐蚀与结垢,造成注水井注水量快速递减,注水不见效,注采严重失衡。以储层保护和防止损害为目的,按照行业标准（SY／T0600—1997）预测清水与污水混合有不同程度结垢趋势;不同比例清污混合水悬浮物含量测试表明：混合污水中悬浮物含量明显增大,清污体积比为1：1时配伍性最差;X-射线衍射对滤膜上悬浮物分析表明有碳酸钙特征峰;环境扫描电镜对滤膜上悬浮物微观形貌进行观察,单一清水中悬浮物排列不规则、呈团块状产出,有长度达50μm的结晶颗粒;清污体积比为1：1时悬浮物呈颗粒状均匀分布,粒径为0．5μm～1．0μm。综合研究表明,残余聚合物能够抑制碳酸钙垢和混合污水中大晶体的形成,高钙镁离子则加剧含聚污水中残余聚合物的絮凝。     

长庆低渗透油藏地层结垢防治技术

注水开发的长庆低渗油藏地层结垢严重，20世纪90年代通过钻10口结垢检查井揭示了地层结垢特点，据此开发了依次注入吸附型防垢剂和螯合型除垢剂的地层清防垢技术。所用防垢剂是含铁离子稳定剂的膦酸盐复配物NTW-3，在油砂上吸附后可长期起防垢作用，工作液浓度一般不低于1％。所用除垢剂有主要针对钙垢的CQ-1和后期的CQ-3，主要针对钡锶垢的Remval Ba，工作液浓度一般不低于10％，前者应较高，后者应较低。1991～2006年在47口油井实施注入NTW-3＋CQ-3（或CQ-1）或＋Removal Ba的清防垢作业，42口井增油，有效期平均11．4月，详细介绍了4个井例，包括2口中等和中低渗井和2口特低渗井。特低渗西峰油田2001年开始注水，注水压力高达11．5～15．0MPa，注水半年后注水井吸水指数下降；岩心实验表明注入0．05％NTW-3＋10％Removal Ba或CQ-3可解堵，2002-2004年在6口注水井实施清防垢解堵，使吸水指数趋于稳定，有2口井的有效期超过2年。图3表5参4。     

哈得4油田清污混注的结垢机理研究

对塔里木哈得4油田水驱所用的清水与污水混合结垢机理进行了室内实验研究。污水为典型的高矿化度(252.6 g/L)高含铁(Fe3+78 mg/L,Fe2+14 mg/L)CaCl2型水,清水为矿化度25.34 g/L、含SO42-5.52 g/L的Na2SO4型水,两种水相混时可产生硫酸钙垢和铁(Ⅲ)垢。污水、清水按4∶6和6∶4体积比混合后,30℃和90℃下72小时结垢量高达1.0-2.3 g/L;根据成垢离子浓度测定值,污水、清水按2∶8-8∶2体积比混合后,CaSO4成垢反应30℃时在0.5小时内基本完成,≤70℃时混合后2小时SO42-浓度保持稳定,90℃时浓度下降,仍会结垢。污水、清水体积比为2∶8、4∶6、8∶2的混合水,70时结垢量分别为3.8、3.6、4.23、.3 g/L,垢成分主要为CaSO4.2H2O和混合氢氧化铁。污水、清水、4∶6和6∶4混合水腐蚀性小,30℃、72小时腐蚀性测试中测得腐蚀速度分别为2.5×10-4、1.68×10-3、5.0×10-4、7.3×10-4mm/a。表8参14。     

中原油田注水水质改性技术

中原油田注入水水源以油田产出水为主，也使用洗井回水及清水。过去采用“除油－沉降－过滤”并加入杀菌剂、缓蚀剂、净水剂、阻垢剂的三段式水处理工艺，处理后水质不达标而且不稳定，沿注入系统流程不断恶化，特别是腐蚀性十分严重，其原因是该水富含游离CO2和HCO3^-，形成了弱酸性缓冲溶液。据此提出了调整水中离子、改变水性的水处理方法；将油田产出污水和清水（或其他污水）混合，加入pH调节剂（石灰乳）如絮凝剂，经沉淀、过滤后加入水质稳定剂，得到水质合格并稳定的注入水。产生的污泥压榨脱水后制成含水50％的泥饼。该水处理工艺从1995年到1999年先后经过初步矿场试验和工业性试验，在中原油田9个污水站成功推广应用，处理后的注入水pH值8.0-8.5，腐蚀速率0.003-0.040mm/a，溶解氧、S^-、悬浮油、含油、MF值、总铁、SRB、TGB、Fe细菌数等水质项目均达到注入水行业标准且稳定性良好，在地面系统和地层内不结垢。产后污泥量大及污泥利用问题正在解决中。图2表2参4。     

SIB阻垢剂研制及应用

针对吴旗油田结垢严重的实际问题,研制出了SIB阻垢剂。其阻垢成分主要是有机膦酸盐与多种表面活性剂及助剂的复配物,对阻止碳酸盐垢和硫酸钙垢的形成具有优越的性能。在室内试验和现场应用中,用量为50mg/L时,阻垢率达到85%以上。在吴旗油田已使用了两年,取得了良好的阻垢效果。     

重油催化酸性水罐的腐蚀

重油催化装置酸性水罐V6203的腐蚀主要是H2S引起的均匀腐蚀和应力腐蚀开裂,而垢下腐蚀形成的蚀坑则是应力腐蚀开裂的裂纹源.经采用玻璃鳞片涂料进行防护后,已运行3年,至今仍完好.     

渤南油田采油污水处理方法研究

在室内实验研究的基础上提出了处理渤南油田结垢性含油污水的方法，在45－50℃下在渤南首站污水中依次加入以活性Ca(OH）2为主要成分的助凝剂CH－2和等量PAC，PAM组成的复合如凝剂JPM－1，短时间搅拌后静置沉降50－60min，上清水经砂滤后清澈透明，浊度＜0．5NTU，pH值上升至8．0－8．5，各项水质测定值（含油量，悬浮物，腐蚀速率，粒度中值，SRB和TGB菌数）均符合石油天然气行业标准的A3级指标，CH－2加量为280－400mg/Ln,JPM-1加量为150－200mg/L，随污水含油量（39－112mg/L)增加而增加，未处理污水失钙镁率为17．7％，有结垢性，处理后水及其与未处理水的2：3和3：2混合水失钙镁率＜1％，无结垢性，此方法工艺简单，可利用原有设备，经济性好。     

现河注水井井筒结垢趋势预测及防垢剂评价

胜利现河高压低渗油藏注入水含大量Ca2 和HCO3-,不含SO42-。采用Stiff-Davis和Ryznar方法预测该油藏注水井碳酸钙沉积结垢趋势,注水井井口(35℃)轻微结垢,轻度腐蚀,随井深增加,结垢性将趋于增大,在井底(3000 m,90℃)将非常严重。实测了四通化工和东辰化工两种商品防垢剂对水样的防垢率和腐蚀率。空白和加防垢剂水样在50-90℃下结垢量随温度升高而增大,在70-90℃下增幅加大,在相同温度下结垢量随防垢剂加量增大(5,10,15 mg/L)而减小,两种防垢剂在70℃防垢率最高,分别为56.1%和50.4%,前者防垢性能较好,加量15mg/L时50℃和90℃防垢率分别为51.5%和36.9%。生成的垢含96?CO3,不含硫酸盐。N80钢片在水样中的腐蚀率随温度升高而增大,50℃时为0.0443 mm/a,90℃时为0.154 mm/a,加入防垢剂使腐蚀率增大,加量15 mg/L时,四通化工在70℃、东辰化工在60℃使腐蚀率增加的幅度最大,分别为58.4%和92.8%。图3表3参5。     

油田注水系统高效阻垢剂的研制

针对油田注水系统结垢危害进行了详细探讨,并结合目前阻垢剂研制的现状,合成开发出新型SW—639阻垢剂,该产品具有优良的阻垢分散性能、缓蚀性能及耐温性较好等特点,在延长油田注水系统中得到很好的应用。