三元复合驱油井pH值与钡结垢的关系*

钱慧娟 张寅曼 侯志峰 罗忠贵 陈新萍

1东北石油大学2大庆师范学院3大庆油田采油一厂

三元复合驱油井pH值与钡结垢的关系*

钱慧娟1；2张寅曼3侯志峰2罗忠贵2陈新萍2

1东北石油大学2大庆师范学院3大庆油田采油一厂

为研究三元复合驱油井pH值与钡结垢的关系，对大庆油田采油四厂杏六区的5口三元驱油井进行了跟踪取样分析。结果表明：每口井三元复合驱油井采出液中钡离子浓度略有差别，但总体趋势是随pH值的增加钡离子浓度也增加，当pH值达到9.5左右时，钡离子浓度下降明显。对于采出液中钡离子含量高的区块来说，pH值升高，BaCO3结垢速度加快；当pH值达到9.5左右时，BaCO3结垢的相对量会有质的提高。

三元复合驱；pH值；钡；结垢；溶度积

1 技术背景

随着油田开采进入中后期，油井结垢问题日益突出。结垢可发生在从地层到地面管网的各个部位[1]。油田生产过程中最为常见的垢质类型有碳酸钙(镁)、硫酸钙(镁)、碳酸钡、硫酸锶、硅酸盐等[2]。目前，对于碳酸钙（镁）的结垢规律研究的很多，对其结垢危害已取得广泛共识；但对于碳酸钡的研究相对较少些，对其结垢危害的认识还很少。国内某些油田和区块，尤其是三元复合驱油井，已发现个别油井采出液中钡离子含量高于钙离子含量。

碳酸钡的溶度积为8.1×10-9（25℃），而碳酸钙的溶度积为8.7×10-4（25℃），溶度积小的先沉积。采出液中钡离子含量高的油井，其结垢速率要比没有钡的更快。因此，分析三元油井pH值与钡结垢关系意义重大，可以为除、防垢措施的开展提供重要依据。

2 油井钡结垢与pH值的关系

为研究三元复合驱油井pH值与钡结垢的关系，对大庆油田采油四厂杏六区的5口三元驱油井进行了跟踪取样分析。自2012年11月至2014年2月期间，对5口油井的采出液和垢质成分进行分析，总结出三元油井pH值与钡结垢的关系。

2.1 三元复合驱油井中钡离子浓度的变化

由5口三元复合驱油井钡离子变化特征可知：采出液中Ba2+浓度先上升后下降，主要原因是NaOH与岩石矿物反应，使岩石矿物中的Ba2+溶出，导致Ba2+浓度升高；生成的Ba2+与采出液中的CO32-生成沉淀，随碱液注入，CO32-浓度持续升高，生成的碳酸钡含量增加，因此导致Ba2+浓度下降。

2.2 钡离子浓度与pH值的变化特征

由5口三元复合驱油井垢样中的BaCO3含量和钡离子浓度与pH值的关系可知：

（1）在井1中，随采出液pH值升高，钡离子浓度增加；当pH=9.65左右，钡离子浓度下降明显。

（2）在井2中，当pH=9.65左右，钡离子浓度下降明显。垢样分析结果表明，因垢检泵前后油井采出液pH值在9.5～9.8范围内，垢样中BaCO3为7%左右。

（3）在井3中，当pH=9.92左右，钡离子浓度下降明显。垢样分析结果表明，因垢检泵前后油井采出液pH值在9.3～9.6范围内，垢样中Ba-CO3为1%左右。

（4）在井4中，当pH=10.35左右，钡离子浓度下降明显。垢样分析结果表明，因垢检泵前后油井采出液pH值在9.8～10.6范围内，垢样中BaCO3为15%左右。

（5）在井5中，随pH值增加，钡离子浓度增加；目前，该井pH值平均值为8.43，最大值达到9.69；由于该井pH值的水平较低，因此，现场还未见垢。

3 结论及认识

经对喇嘛甸油田北东块二类油层强碱三元复合驱观察井结垢情况的跟踪调查及现场试验，以及对采油四厂杏六区的5口三元驱油井的采出水跟踪取样分析及垢样检测分析，取得如下认识：

（1）每口井三元复合驱油井采出液中钡离子浓度略有差别，但总体趋势是随pH值的增加钡离子浓度也增加，当pH值达到9.5左右时，钡离子浓度下降明显。

（2）垢样中BaCO3的含量随pH值的增加而增加，当pH值达到9.5左右时，BaCO3的含量由1%左右迅速升高，即结垢达到中期时，BaCO3的成垢速度增加。

（3）三元复合驱油井结垢过程中，钡结垢过程与油井采出液pH值存在一定关系。对于采出液中钡离子含量高的区块来说，pH值升高，BaCO3结垢速度增加；当pH值达到9.5左右时，BaCO3结垢的相对量会有质的提高。

[1]宋时权，蒋绍辉，张云芝，等．油田防垢概况[J]．石油化工腐蚀与防护，2011，28（1）：5-7.

[2]钱慧娟，孙赫，侯志峰，等．油田用碱性除垢剂的研制[J]．油气田地面工程，2012，31（12）：103-104.

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.015

基金论文：黑龙江省自然科学基金面上项目“三元复合驱举升系统分子态垢形成及化学控制技术研究”（B201117）。