油田結(jié)垢機(jī)理及防治技術(shù).ppt

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1、油田結(jié)垢機(jī)理及防治技術(shù)2007年4月·西安油田進(jìn)入含水期開發(fā)后，由于水的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性，往往造成油井井筒、地面系統(tǒng)及注水地層的結(jié)垢問題，給生產(chǎn)帶來極大的危害。由于結(jié)垢等影響，造成油井產(chǎn)液量下降，管線及加熱爐堵塞，同時結(jié)垢也增加了油井的起下作業(yè)，嚴(yán)重者造成油井停產(chǎn)或報廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。注水油田結(jié)垢機(jī)理及防治油田結(jié)垢概況（以長慶油田為例）長慶馬嶺、安塞等油田，525口井、100多個站存在結(jié)垢問題。極個別井的修井周期僅一個月或十天左右；有的井套損后，結(jié)垢嚴(yán)重，隔水采油封隔器座封困難；有的井因結(jié)垢堵死，抽油桿被拉斷，油井被迫關(guān)井。注水地層結(jié)垢，則可堵塞油層，使采油指數(shù)下降，

2、從而影響油田的開發(fā)效果與經(jīng)濟(jì)效益。一、油田結(jié)垢的分布規(guī)律●Ba(Sr)SO4垢Ba(Sr)S04垢一般在油井中少見，盡管馬嶺南區(qū)調(diào)查112口生產(chǎn)井，產(chǎn)出水含Ba2+的井有57口，且Ba2+含量很高，但這些井卻并不結(jié)垢，如南11井、南75井，Ba2+高達(dá)1600mg／L以上，因無S042+，未見結(jié)垢。調(diào)查的86口結(jié)垢井，結(jié)BaS04垢僅有5口，水型為CaCl2型，結(jié)垢部位在井下油管及篩管外。Ba(Sr)S04垢絕大多數(shù)出現(xiàn)在地-面集輸(計量)站，如馬嶺油田中區(qū)及南區(qū)20個站中，結(jié)BaS04垢的有11個站。結(jié)垢部位為集油管線管匯、收球包及輸油泵內(nèi)。Ba(Sr)SO4結(jié)垢完全是兩種不相

3、容水混合的結(jié)果。分布規(guī)律CaS04垢在調(diào)查的86口井中，有l(wèi)1口，占12.8%，水型多為Na2SO4型。也有CaCl2型的。油井CaS04結(jié)垢一般在井筒底部的油管外或套管內(nèi)壁。CaS04結(jié)垢，主要由于兩種不相容水的混合，如南176井，Na2S04水型，采油層位為Y4+5與Y9，即不同層位合采；嶺405井，采油層位Y4+5，Y8及Y10，這兩口井都在井筒油管內(nèi)(外)結(jié)CaS04垢。嶺212井在采油初期生產(chǎn)層位Y7，Na2SO4水型，Y10系CaCl2型，但產(chǎn)出液中不含水，無結(jié)垢，后來Y10層位見水，兩層合采，即在尾管發(fā)現(xiàn)CaSO4結(jié)垢。在地面站，也常因不同層位的生產(chǎn)井來水混合而結(jié)C

4、aS04垢，主要結(jié)垢部位在收球筒及總機(jī)關(guān)處。●CaS04垢分布規(guī)律分布規(guī)律2．近井地帶與注水地層結(jié)垢依據(jù)室內(nèi)水驅(qū)模擬試驗(yàn)資料、結(jié)垢機(jī)理研究結(jié)果、現(xiàn)場防垢試驗(yàn)和結(jié)垢取芯井巖礦鑒定資料，已有充分論據(jù)說明地層結(jié)垢是存在的。尤其是結(jié)垢檢查井從1300多米以下地層所獲得的巖芯及其分析資料，說明馬嶺注水地層結(jié)垢的主要機(jī)理是富含S042—的注入水與地層水中的Ba2+、Sr2+、Ca2+混合后發(fā)生化學(xué)沉淀引發(fā)的。結(jié)垢的分布規(guī)律與過去僅以熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)所進(jìn)行的物理模擬和數(shù)值模擬不盡相同，地層中發(fā)現(xiàn)有大量與粘土伴生的硫酸鈣、硫酸鋇垢。一般距油井井筒50～330米。分布規(guī)律馬嶺油田水化學(xué)特征與結(jié)垢關(guān)

5、系二、油田結(jié)垢機(jī)理及影響因素①碳酸鹽結(jié)垢機(jī)理碳酸鹽垢[CaC03，CaMg(C03)2]是由于鈣、鎂離子與碳酸根或碳酸氫根結(jié)合而生成的，反應(yīng)式如下：Ca2++C032-=CaC03↓Ca2++2HC03—=CaC03↓+C02↑+H20Mg2++2HC03-=MgC03↓+C02↑+H20結(jié)垢機(jī)理結(jié)垢機(jī)理碳酸鹽垢是油田生產(chǎn)過程中最為常見的一種沉積物。常溫下，碳酸鈣溶度積為4.8×10-9，在25℃，溶解度0.053g／L。在油田地面集輸系統(tǒng)，由于溫度升高，壓力降低，C02釋放，使CaC03沉淀的可能性增加；而在油井生產(chǎn)過程中，當(dāng)流體從高壓地層流向壓力較低的井筒時，C02分壓下降，

6、水組分改變，就成為CaC03溶解度下降并析出沉淀的主要原因之一。馬嶺油田中12井水含Ca(HC03)2為1l.81mmol／L，如果這些鹽在加熱爐中全部分解成為CaC03，則可能有l(wèi)l.81mmol／L的CaC03生成，CaC03溶解度僅為6.9×10-5mol／L，即每噸水中可產(chǎn)生l.173kg的垢。結(jié)垢機(jī)理②硫酸鹽結(jié)垢機(jī)理油田硫酸鹽垢主要有CaS04，BaS04和SrS04，而以CaSO4最為多見。硫酸鹽從水中沉淀的反應(yīng)式如下：Ca2++S042-=CaS04↓Ba2++S042-=BaS04↓Sr2++S042-=SrS04對于CaS04垢，在38℃以下時，生成物主要是石膏

7、CaS04·2H20，超過這個溫度主要生成硬石膏CaS04，有時還伴有半水硫酸鈣CaS04·l／2H20。由于油田地層水中Ba2+較Sr2+高，所以生成的鋇垢(重晶石)較鍶垢(天青石)為常見。結(jié)垢機(jī)理馬嶺油田嶺77井延10地層水中CaS04的含量為19．1×10-3mol／L，而在常溫下，CaSO4的溶解度為7．8×10-3mol／L，顯然此水是CaS04的過飽和水。但在單一層水中，未發(fā)現(xiàn)CaS04垢。而當(dāng)該井水與含S042-11.7g／L的中212井產(chǎn)出水混合則在地面系統(tǒng)的收球