井下擠注化學(xué)防垢技術(shù)研究.pdf

1、生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)垢是我國(guó)油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，在注水開(kāi)發(fā)中后期尤為突出，嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。采用化學(xué)防垢劑是防止結(jié)垢的有效方法。對(duì)于油井內(nèi)防垢，可采用井口連續(xù)或間歇投放液體防垢劑、井下安置固體防垢塊等方法，但這兩種方法都不能防止近井地層結(jié)垢。本文以勝利油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)垢工況為依托，研究了防垢劑井下擠注技術(shù)，以期將防垢劑一次性擠入近井地層，達(dá)到同時(shí)防止近井地層、井筒和地面管線結(jié)垢且長(zhǎng)期有效的目的。 勝利純梁油田樊41塊和牛

2、莊油田牛25-C砂體均為高溫、高鈣、低孔低滲油藏，進(jìn)入注水開(kāi)發(fā)階段后，生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題日益突出，造成油井產(chǎn)量大幅度下降、酸洗和檢泵作業(yè)頻繁，嚴(yán)重影響了區(qū)塊經(jīng)濟(jì)效益。因此，結(jié)合樊41塊和牛25-C砂體的油藏特點(diǎn)及結(jié)垢現(xiàn)狀，分析了其結(jié)垢機(jī)理及影響因素，并對(duì)結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果分析表明：樊41塊和牛25-C砂體垢型主要為碳酸鹽垢；結(jié)垢部位包括地層、生產(chǎn)井近井帶、生產(chǎn)井筒及地面管線；結(jié)垢是水質(zhì)、熱力學(xué)、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)等多種影響因素綜合作用的結(jié)果

3、。 針對(duì)樊41塊和牛25-C砂體的主要結(jié)垢部位，通過(guò)碳酸鈣結(jié)垢的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)角度分析并確認(rèn)了這些部位存在碳酸鈣結(jié)垢的趨勢(shì)。 根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊結(jié)垢的具體情況及井下擠注法對(duì)化學(xué)防垢劑的要求，通過(guò)鈣容忍度實(shí)驗(yàn)、配伍性實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)防垢率實(shí)驗(yàn)、防垢劑壽命實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)結(jié)垢誘導(dǎo)期實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附-解吸實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究了國(guó)內(nèi)外多種有機(jī)膦酸鹽型防垢劑的防垢性能，優(yōu)選出兩種綜合性能較好的防垢劑，用于樊41塊和牛25-C砂體

4、的井下擠注現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 同時(shí)，鑒于聚合物型防垢劑具有低磷或無(wú)磷、對(duì)生態(tài)環(huán)境比較友好的優(yōu)點(diǎn)，從國(guó)內(nèi)外選取了11種無(wú)磷聚合物型防垢劑，并對(duì)其防垢性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，評(píng)價(jià)了其應(yīng)用于井下擠注技術(shù)的可行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出了一種綜合性能較好的聚合物型防垢劑，能夠滿足目標(biāo)油田防垢和較為嚴(yán)格的環(huán)保要求，可代替有機(jī)膦酸鹽型防垢劑進(jìn)行井下擠注防垢現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。 為了研究不同防垢劑之間的協(xié)同效應(yīng)，分別選取了兩種有機(jī)膦酸鹽型防垢劑（SA13和HD-06

5、）與兩種聚合物型防垢劑（C和TH-613）進(jìn)行了復(fù)配實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果分析表明：在復(fù)配防垢劑中，有機(jī)膦酸鹽型防垢劑對(duì)防碳酸鈣垢起主要作用，聚合物型防垢劑則對(duì)碳酸鈣垢具有良好的分散作用，使其不易沉積：SA13與C復(fù)配后的效果最好，復(fù)配后比單劑作用時(shí)的結(jié)垢誘導(dǎo)期略有延長(zhǎng)，且能夠在一定程度上改善防垢劑的吸附-解吸性能，這表明SA13與C具有一定的協(xié)同效應(yīng)，在總用量與單獨(dú)使用SA13相同的條件下，可以達(dá)到減少有機(jī)膦酸鹽的加量，降低污染的目的。

6、 防垢劑在地層中的吸附-解吸特性對(duì)于井下擠注防垢壽命的長(zhǎng)短至關(guān)重要，因此采用靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的方法，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了防垢劑在地層中的吸附-解吸機(jī)理及其影響因素，為有針對(duì)性地延長(zhǎng)擠注壽命提供理論指導(dǎo)。結(jié)果分析表明：防垢劑在石英砂與粘土表面主要通過(guò)氫鍵作用、靜電作用和Ca2+架橋作用進(jìn)行吸附，當(dāng)防垢劑溶液的pH值較低時(shí)，以氫鍵及靜電作用為主，當(dāng)溶液的pH值較高時(shí)，以Ca2+架橋作用為主；Ca2+的存在、溫度的升高、注入防垢劑溶液后保溫靜

7、置一定時(shí)間、吸附介質(zhì)中粘土的存在、驅(qū)替速度的減小及后置液用量的增大都有利于增強(qiáng)防垢劑的吸附性能，延長(zhǎng)其擠注壽命。 防垢劑擠注壽命預(yù)測(cè)能夠指導(dǎo)擠注方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為此在研究防垢劑吸附-解吸作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過(guò)向Langmuir吸附模型中分別引入影響因子及吸附速率常數(shù)，建立了能夠體現(xiàn)防垢劑與H+相互影響的防垢劑和H+的平衡吸附與非平衡吸附經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)向常規(guī)傳導(dǎo)擴(kuò)散方程中引入影響防垢劑擠注壽命的吸附項(xiàng)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情

8、況添加初邊界條件，建立了新的防垢劑擠注壽命預(yù)測(cè)模型，并編制了相應(yīng)的預(yù)測(cè)軟件。利用該模型對(duì)樊41塊2口井的防垢劑返排濃度進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該模型具有較高的準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際預(yù)測(cè)。 根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，針對(duì)純梁油田樊41塊和牛莊油田牛25-C砂體的結(jié)垢情況，應(yīng)用優(yōu)選出的兩種有機(jī)膦酸鹽型防垢劑，采用不同擠注方式對(duì)8口井進(jìn)行了井下擠注化學(xué)防垢現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究，取得了良好的防垢效果。施工最早的井有效期已超過(guò)2