高温高压凝析气藏井筒结垢及除垢研究

塔里木油田迪那2高温高压凝析气藏共有生产井25口,其中有19口井存在井筒结垢堵塞的问题。由于迪那2气田目前主要是产凝析水,国内外尚无凝析水结垢的系统研究成果。现有的除垢剂除垢效果慢、成本高,急需开展高温高压凝析气藏井筒的结垢分布规律、垢成分、结垢原因及除垢措施研究。通过对井筒精确分段取样、室内测试、结垢原因分析及除垢措施研究,明确了井筒结垢主要集中在井筒变径的局部位置;凝析水结垢主要是生产过程中部分束缚水转变为可流动地层水,部分充填物的溶解提供了矿物离子,井筒变径位置的涡流作用引起流场、流态和相态变化,导致液体的聚集和再蒸发,从而产生结垢（盐析）;土酸酸化可高效解除井筒结垢堵塞。开展了高温高压凝析气藏井筒凝析水结垢分析研究,提出除垢措施,提供了井筒凝析水结垢的理论基础,有效恢复了气井的正常生产。     

华北油田地层水与注入水结垢趋势预测及影响因素

在注水开发过程中,油层或采出系统结垢会大大影响生产效率。开展地层水与注入水结垢规律和机理研究,可对现场除垢技术提供理论指导。采用Davis-Stiff饱和指数法和Ryznar稳定指数法,对华北油田京11区块地层水和注入水在不同温度、p H和成垢离子质量浓度等影响因素下的结垢趋势进行了预测,同时开展静态结垢实验研究了模拟水样的结垢规律。结果表明:华北油田京11区块地层水和注入水的离子组成和质量浓度非常接近且均具有严重的结垢趋势,且地层水的结垢趋势略高于注入水,垢样主要为碳酸钙;模拟水样的实际结垢率可达61%;温度、p H以及成垢离子质量浓度的升高均能大幅提高模拟水样的结垢率,结垢率的增长幅度随温度和p H的升高逐渐增大,而随成垢离子质量浓度的升高逐渐减小。     

油田硫酸钡结垢过程影响因素研究

在油田生产过程中,结垢是一个始终伴随的问题。采出水中含有钙、镁、铁、锶、钡等金属阳离子和碳酸根、碳酸氢根、氢氧根、硫酸根、氯离子等阴离子,这些离子在一定条件下会发生反应,析出结晶沉淀而结垢。垢的主要成分为碳酸钙,同时含有碳酸钡、硫酸钡、硫酸钙、镁盐、硅酸盐等成分。关于碳酸钙结垢规律的研究较多,但对硫酸钡结垢的研究相对较少。采用静态沉淀法,研究了反应温度、pH值、成垢离子浓度及聚合物等因素对硫酸钡结垢过程和规律的影响。实验结果表明,随pH值升高和成垢离子浓度的增加,硫酸钡成垢趋势增大;随温度升高和聚丙烯酰胺(HPAM)浓度的增加,硫酸钡结垢量降低。     

姬塬油田结垢机理与趋势分析

分析了姬塬油田地层水和注入水的水质,以及集输系统垢样的主要组成;对注入水和地层水进行了配伍性试验,研究了不同见水程度地层水的结垢趋势.实验结果表明,该油田结垢的主要原因是注入水和地层水中富含成垢离子,主要垢型是碳酸钙和硫酸钡垢;单层开采井结垢主要原因是产出水中的Ca(HCO3)2分解;注水地层结垢的主要原因是三叠系油层的高钙、高钡离子水与高碳酸氢根和硫酸根的注入水混合;集输过程中结垢主要原因是见水程度不一致的地层水里富含成垢离子.     

三元复合驱机采井结垢预测技术及应用

针对三元复合驱机采井结垢预测的需要,提出了通过测定三元复合驱采出液中成垢和非成垢离子的含量,利用物料平衡计算出溶液中自由离子的含量和总的离子强度以及溶液中不同价态离子的平均活度系数,再进一步计算出由此得到成垢离子在溶解-沉淀反应中的化学势,来判断三元复合驱采出液结垢情况和趋势.结果表明,在采出液普遍为中性或偏碱性的条件下,即使采出液中硅离子含量比较高,沉淀物依然以碳酸钙为主,不会形成硅酸钙和硅酸镁的沉淀.结合现场采出液离子含量测定结果,对大庆油田南四区N4-31-P29三元复合驱试验井结垢情况进行了预测分析,得出的结论与垢样分析结果基本一致,可以预测三元复合驱机采井结垢情况.     

油田水无机结垢及预测技术研究进展

概述了油田水无机结垢的主要类型、结垢机理及预测方法.主要介绍了油田水怎样成垢及为何成垢、成垢步骤、机理及影响因素;饱和指数法和稳定指数法对碳酸盐结垢的预测;热力学溶解度法和饱和指数法对硫酸盐结垢的预测;若结垢,结垢最大量为多少及成垢离子如何分布.无机结垢预测技术必将为油田管线的防垢除垢带来帮助.     

甘谷驿油田注入水结垢情况分析及解决办法

甘谷驿油田的注水管网中发现有结垢物存在,通过结垢趋势预测和分析甘谷驿油田注入水中成垢离子的变化率,确定油田注入水存在结垢倾向。经对结垢物的分析,确定其为碳酸钙垢。针对甘谷驿油田的结垢情况,在实验室内对一些阻垢剂进行了筛选,比较相同实验条件下各种阻垢剂的阻垢率,筛选出POCA为最佳阻垢剂,并测试了pH值和温度对POCA阻垢效果的影响,结果表明POCA的阻垢效果很好。现场实践也证明：在油田注入水中加入POCA两个月之后,注水管网中没有新的结垢物生成并且原先的结垢物也消失了,阻垢效果非常明显。     

青海跃进二号油田集油管网结垢分析及控制措施

1.油田管网结垢分析 结垢是由水引起的,结垢的条件主要是:水中一定含有能生成某种化合物的成垢离子;系统内的物理条件发生变化或水中的离子成份发生变化。而油田水是典型的含有各种无机离子的溶液,当油田水处于最初的平衡状态时,金属离子均保持其离子状态。当温度、压力等物理条件发生变化或遇到另外一种典型的水,这种平衡将会被破坏,就可能会发生反应生成溶解度很低的化合物,从溶液中析出生成固体沉淀,即垢。     

岔河集油田回注污水腐蚀结垢原因分析与防止对策

针对岔河集油田注水系统腐蚀结垢问题，对岔河集油田注入水的的矿化度、离子变化、细菌含量进行了分析，在现场实施了腐蚀挂片测试，对形成的垢样进行了成分分析，定性的找出了腐蚀、结垢原因，应用离子饱和指数法对岔河集油田注入水成垢趋势进行了预测，室内筛选了防腐、防垢药剂的种类和投加浓度。     

石南油田注水储层结垢影响因素及阻垢效果评价研究

为预防石南油田注入水注入储层后结垢对生产造成的不利影响,文章应用Scale-Chem结垢预测软件对石南油田注入水与地层水混合水样的结垢趋势、结垢量及结垢垢型进行预测,通过室内静态实验研究了注入水与地层水的混合比、温度、压力及pH值等条件对结垢量的影响：石南油田混合水样结垢类型为碳酸钙垢,当混合比为9∶1时,碳酸钙的结垢量最大;随温度升高,碳酸钙的结垢量逐渐增加;随压力升高,碳酸钙的结垢量逐渐减少;随着pH值增大,碳酸钙的结垢量逐渐增加。针对该区块注入水与地层水混合水样的结垢垢型,开展了阻垢剂筛选及影响阻垢效果因素的实验研究,得到了该地区阻垢效果最好的阻垢剂及最佳使用浓度,文章的研究结果为预防石南油田注水储层的结垢,提出了指导性建议。     

地层水对凝析气藏注CO_2相态的影响

常规的凝析气藏衰竭开发和注CO_2开发研究中均忽略了地层水的影响,这与真实情况存在偏差,有可能导致研究结果的不确定性加大。为此,基于CO_2—烃—水相平衡热力学模型,以一个实际近临界凝析气藏为例,通过相态模拟研究了地层水存在对凝析气藏反凝析相态特征和注CO_2相态的影响规律;计算了考虑地层水存在的凝析气定容衰竭反凝析液饱和度和剩余流体组成,以及注CO_2过程中凝析油气相体积分数和CO_2在凝析油气相中体积分数的变化规律。结果表明:1考虑地层水时定容衰竭的反凝析油饱和度更大,剩余流体重组分含量更高;2近临界凝析气藏压力衰竭过程中,由凝析气转变为挥发油的相变发生得更早;3在注CO_2过程中,地层水的存在使得CO_2对凝析油的反蒸发作用降低;4考虑地层水存在时凝析油相体积分数高约14%,CO_2在凝析油中溶解量比不考虑地层水大6%,CO_2含量高和压力较高时差异更明显,同时,地层水的存在也增强了CO_2的溶解封存能力。该研究成果对凝析气藏注CO_2提高采收率和温室气体CO_2埋存评价具有指导意义。     

某区块浅层煤层气井结垢普查及成垢原因研究

某区块煤层气井结垢现象明显,严重影响了生产.对气井结垢成因研究发现,162口井中有46口井结垢情况严重,比例为28.40％;59口井中等程度结垢,比例为36.42％;57口井轻度结垢,比例为35.18％.水质分析结果表明,采出水矿化度较高,Ca2+和HCO3-浓度大;并且pH值大多大于7.0,为弱碱性.X射线衍射分析结...     

某海底管道内腐蚀原因分析及防护

为了确保海底管道安全、有效运行,基于腐蚀相关标准以及腐蚀控制经验,采用XRD分析和Oddo-Tomson饱和指数预测等方法,对某油田海底管道的天然气组分、清管垢样、内检测结果、加注缓蚀剂以及CO2腐蚀机理、结垢预测结果进行了综合分析和内腐蚀评估。结果显示,该海管中存在以FeCO3为主的腐蚀产物,管道中水质具有CaCO3和FeCO3结垢倾向。研究表明,该管道发生了CO2腐蚀,缓蚀剂浓度可能无法满足低度腐蚀的防护要求,建议增加缓蚀剂浓度或更换其他型号缓蚀剂。     

酸性天然气生成水合物条件实验测定与应用

针对酸性天然气藏开发易生成水合物,堵塞井筒及生产管线的问题,运用定温搜索压力法,对中国西部地区2个高含CO₂的天然气藏气样进行水合物生成条件实验测定。研究表明:天然气中高CO₂含量提高了地层水中HCO^-₃的离子含量,从而增加了地层水的矿化度;与纯CH₄气体相比,相同温度条件下,CO₂的存在显著降低了天然气水合物生成所需的地层压力。对于目标天然气流体,在低矿化度地层水中,生成水合物条件与在纯水中没有明显差别;在较高矿化度(16 970.7 mg/L)地层水中生成天然气水合物压力显著高于纯水体系。进一步基于Clausius-Clapeyron方程计算所合成水合物的分解焓为62 kJ/mol,生成的天然气水合物为Ⅰ型结构。最后结合实验数据和生产动态数据,对目标气藏开发过程水合物生成特征进行分析,预测井筒内是否生成水合物以及出现水合物的井筒位置,该研究为现场生产预防水合物生成具有借鉴意义。     

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆（MTC）固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca²⁺的质量分数远远大于MTC固井液中Ca²⁺的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂,而MTC固井液中Na⁺的质量分数则大于油井水泥浆中Na⁺的质量分数;Na⁺可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。     

高温高压气井、凝析气井井筒及近井地带的压力变化规律

高温高压气井的井筒温度与压力的分布是气藏开发方案制定和调整的重要数据。为此,在井筒摩阻室内模拟实验及高温井筒温度室内模拟实验的基础上,优选了高温高压天然气PVT物性参数计算方法,开展了高温高压气井、凝析气井井筒及近井带温度、压力分布规律的理论研究,解决了该类气井的动态监测难题;建立了考虑井流物组成、流体相态、含水量、井身结构、动能损耗、重烃含量、环境温度等多种因素影响的井筒压力温度耦合计算模型;编制了高温高压气井、凝析气井井筒动力学软件,可实时获取气井压力、产能变化规律及储层动态参数信息。现场应用结果表明,这为实时了解气田及单井的生产动态、及时进行平面产气结构优化、制定合理开发技术对策提供了技术手段。     

凝析气藏注CO2提高采收率机理物理模拟

为深入研究凝析气藏注CO₂提高采收率机理,应用室内实验手段开展了CO₂对凝析气藏流体物性的影响实验。结果表明：注CO₂降低了凝析气的露点压力,降低幅度随注入量增加越来越大,注入0.4倍时的下降幅度达到了15.42%;CO₂注入倍数较小时,对凝析油以溶解、降黏、膨胀作用为主,凝析油膨胀体积的增量是萃取产出凝析油体积的9倍以上,溶解气油比和相对密度随注入倍数增加而增加;CO₂注入倍数较高时以萃取作用为主,生产气油比迅速增加,凝析油相对密度越来越大,采出程度达83%以上。在实际地层条件下,注CO₂开发,在远井区主要发挥降低露点压力的作用,并将露点线向产出井推移;在过渡带初期以溶解膨胀为主,压缩了该区带范围,后期主要为萃取作用,将液动线向产出井推进,缩小了近井带范围;在近井带初期主要为驱替作用形成气流通道,中后期主要为溶解、膨胀、携带和萃取作用。综合以上,凝析气藏注CO₂开发压缩了气液两相区,可大幅提高凝析气藏采收率。研究成果为凝析气藏的注CO₂开发和技术推广提供了重要的技术支撑。     

碳酸盐烃源岩加水热模拟实验中二氧化碳成因探讨

本文通过对3种岂碳酸钙(CaCO₃)烃源岩加水热压模拟实验产生的二氧化碳(CO₂)的分析,探讨了气体产物中二氧化碳(CO₂)的成因,既有有机成因,也有无机成因。碳酸钙含量越高,岩石颗粒越细,无机二氧化碳产量越高。无机二氧化碳的产生会对含碳酸钙烃源岩有机质成烃有一定抑制作用。      

硫酸盐热化学反应蚀变天然气模拟

高H₂S天然气一般被认为是硫酸盐热化学还原反应(TSR)的结果。在高温高压不饱和水蒸气条件下对天然气与硫酸镁TSR反应进行了热模拟实验研究,确定了TSR反应途径,探讨了TSR可能的地质影响因素。结果表明,天然气与硫酸镁反应主要生成MgO、H₂S、CO₂及焦炭等产物,随着模拟温度升高,TSR转化率逐渐增大,天然气中总烃含量减少,CH₄比例逐渐增大,C₂H₆与C₃H₈ 含量呈递减趋势。干燥系数与CO₂含量呈明显的正相关关系,干燥系数与H₂S含量以及CO₂与H₂S含量之间正相关性低,这可能是由于TSR不同阶段主要控制因素不同导致的。地质条件下,高硫化氢天然气的形成与演变很可能受控于温度、碳链长度、金属离子、水和硫化氢含量这几种主要因素。     

莺歌海盆地深层高含CO2高含水气藏气相渗流机理

南海莺歌海盆地深层气藏具有高温、高压、高含水和高含CO₂等典型特征,其渗流机理十分特殊。为揭示该类气藏渗流特征,剖析产气能力的影响因素,通过搭建超高温高压长岩心驱替实验系统来模拟实际储层的温压条件,开展不同含水条件及不同CO₂含量下的气相渗流实验。研究表明:该类气藏渗流特征可划分为产生启动压力、低速非达西渗流、达西渗流和偏离达西渗流4个阶段;束缚水会引起低速非达西渗流,可动水会导致启动压力产生,且束缚水在高压差下会转为可动水,导致气相渗流偏离达西渗流,形成或加剧气水两相流动,降低高压差下气相渗流能力;气组分中CO₂不仅会导致低速非达西渗流阶段时间延长,高含量下还会促进束缚水转为可动水,形成启动压力,并使高压差下偏离达西渗流阶段提前到来。因此,此类气藏含水饱和度和CO₂含量的增加均会抑制产气能力,应严格控制气藏生产压差,避免低速非达西渗流和高压差下偏离达西渗流产生。研究结果可为该类气藏的高效开发提供理论依据。