Cb区块油井结垢原因分析与对策研究
2015-09-10杨帆张宝勇孙俊孟章进吴伟林林晶晶江苏油田石油工程技术研究院江苏扬州5009江苏油田试采二厂江苏扬州5000扬州绿源生物化工有限公司江苏扬州5008
杨帆,张宝勇,孙俊,孟章进,吴伟林,林晶晶(.江苏油田石油工程技术研究院,江苏扬州 5009;.江苏油田试采二厂,江苏扬州 5000;.扬州绿源生物化工有限公司,江苏扬州 5008)
Cb区块油井结垢原因分析与对策研究
杨帆1,张宝勇2,孙俊3,孟章进1,吴伟林1,林晶晶1
(1.江苏油田石油工程技术研究院,江苏扬州225009;2.江苏油田试采二厂,江苏扬州225000;3.扬州绿源生物化工有限公司,江苏扬州225008)
针对Cb油田油井结垢问题,通过对油井采出水进行水质结垢预测趋势预测、微生物生长环境、垢样检测等方面综合研究分析,发现结垢原因是SRB腐蚀造成。室内对JS-2除硫抑制剂进行效果评价,在投加浓度100 mg/L时可有效降低采出水中硫化物和SRB的数量。
腐蚀结垢;硫酸盐还原菌;井筒环境;抑制效果
结垢是油田生产中存在的普遍问题,油井结垢会造成泵筒堵塞、凡尔失灵、垢卡等情况,导致油井躺井作业,严重影响生产运行,极大增加维护成本。以江苏油田Cb区块为例,2013年油井检泵作业85井次,其中53井次有不同程度结垢,作业井结垢率为62.3%,结垢问题十分突出。根据作业现场情况发现,该区块油井结垢具有以下特征:(1)大部分结垢井含水在70%以上;(2)垢样外观呈灰黑色或黑褐色,主要为致密片状和颗粒状;(3)部分结垢井腐蚀现象严重,抽油杆、油管表面有明显点蚀坑。
本文通过对江苏油田Cb区块采出水结垢趋势、微生物生长环境和垢样组成分析,明确区块结垢的主要原因,并进行室内防垢药剂的效果评价,为现场防垢治理提供指导依据。
1 材料与方法
1.1水样采集
选择典型结垢油井,进行现场水样采集。根据所需测定水样指标测定选择相应取样用品,SRB、TGB和FB使用250 mL的通过氮气的厌氧瓶进行排气取样,硫化物单独使用500 mL采样瓶(广口瓶)进行固定取样,其他指标的测定使用2.5 L的聚乙烯桶。
1.2水质分析
pH、温度和ORP现场测定;矿化度、氯离子与SO42-的测定使用离子色谱法测定;硫化物含量测定采用《油田污水中硫化物的测定方法(碘量法)》;总磷含量采用《油田污水中总磷的测定方法》测定;NO2-含量采用盐酸a-萘胺比色法测定,NO3-采用紫外分光光度法测定。
1.3水样SRB、TGB、FB种群数量的测定
采用绝迹稀释法,即将欲测定的水样用无菌注射器逐级分别注入到SRB、TGB、FB测试瓶中进行接种稀释,然后放入生化培养箱中37℃培养7 d后,根据细菌平阳性反应和稀释的倍数,计算出水样中细菌的数目。
1.4油井垢样分析
采集Cb区块典型井筒垢样,用X射线衍射(XRD)分析。
1.5除硫抑制剂评价
本实验根据筛选出的一种除硫抑制剂JS-2,主要从两方面来检测药剂效果,(1)通过测定加入JS-2后水样中SRB含量变化;(2)通过测定水样中硫化物的含量变化。具体步骤是:设定抑制剂JS-2为4个浓度梯度(0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L),以Cb区块采出水为实验对象,检测不同浓度和时间水样SRB数量和硫化物浓度的变化,评价除硫抑制剂JS-2的效果。
2 结果与讨论
2.1Cb区块结垢趋势分析
运用Scalechem 3.0垢化学分析软件,对典型油井采出水进行(碳酸钙)结垢趋势计算。从计算结果可以看出,在油藏压力条件下,碳酸钙结垢最高趋势值在20~45,结垢趋势较弱,由此判断碳酸钙垢不是油井结垢的主要类型。
2.2油井垢样分析
据典型油井垢样,应用X射线衍射手段对取得的垢样进行分析,由表2可知,3个油井垢样主要成分为硫化亚铁(FeS)。
表2 油井垢样XRD衍射分析结果
2.3Cb区块SRB生长环境分析
由表3可知,Cb区块部分油井SRB数量很高(>600个/毫升);由表4可得,采出水硫化物含量较高,水体呈弱酸性。
综合分析可知,Cb区块整体水质环境比较适合SRB的生长,主要体现在:区块水体氧化还原电位(ORP)较低,属于较强的还原性环境;含有一定数量的硫酸根,具有能量载体;同时含有一定量的NO3-和总磷等基本营养元素,适应SRB的迅速生长繁殖[4]。
表1 水样离子组成分析表
表3 Cb区块油井采出水SRB计数
2.4Cb区块硫化物变化规律分析
从表5可知,随着开发时间的延长,区块采出水中硫化物的含量逐步上升,与SRB的数量逐渐升高存在正相关性,可以得出Cb区块中硫化物的升高是注水过程中SRB还原硫酸根造成的。
表4 Cb区块油井水样理化指标测定
表5Cb区块采出水硫化物变化情况表
综合分析可知,Cb区块油井SRB含量很高,SRB将水中的硫酸根还原成硫化氢[5],腐蚀油井管材设备,产生大量的腐蚀产物(典型的如黑色FeS沉淀),因此Cb区块结垢的主要原因是因为SRB腐蚀造成的。
2.5高效除硫抑制剂室内评价分析
针对Cb区块SRB腐蚀造成油井结垢的问题,室内筛选了一种除硫抑制剂JS-2,并对现场水进行了4个浓度梯度的(0、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)效果评价实验。
由图1和表6可知,投加JS-2浓度为(50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)的水样样品中,3 d后硫化物和SRB均有较大程度下降,同时原水中SRB和硫化物基本不变(原水SRB为7 000个/毫升,硫化物为32.5 mg/L);投加浓度在50 mg/L时,在第5 d~10 d硫化物和SRB含量会先降后升,出现波动;而投加浓度在100 mg/L、200 mg/L时,硫化物和SRB则稳定下降在0 mg/L和0.6个/毫升;分析认为除硫抑制剂对于水样中硫化物和SRB有较好的抑制作用,作用浓度在100 mg/L及以上时效果稳定,不会出现反弹。
图1 不同抑制剂浓度下水样硫化物变化图
表6 不同抑制剂浓度下SRB变化情况表
3 结论与认识
(1)Cb区块采出水氧化还原电位(ORP)较低,含有一定数量的硫酸根,具有能量载体;同时含有一定量的NO3-和总磷等基本营养元素,适应SRB的迅速生长繁殖。
(2)Cb区块采出水中SRB的生长导致硫化物的产生,硫化物和SRB腐蚀管杆形成的腐蚀产物硫化亚铁,是油井结垢的主要原因。
(3)除硫抑制剂JS-2可以有效降低油田采出水中硫化物和SRB的数量,有效作用浓度为100 mg/L。
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Analysis and countermeasures of well scaling in the Cb block
YANG Fan1,ZHANG Baoyong2,SUN Jun3,MENG Zhangjin1,WU Weilin1,LIN Jingjing1
(1.Petroleum Engineering Technology Research Institute,Jiangsu Oilfield,Yangzhou Jiangsu 225009,China;2.Oil Production Plant 2 of Jiangsu Oilfield,Yangzhou Jiangsu 225000,China;3.Yangzhou Luyuan Bio-chemical Co.,Ltd.,Yangzhou Jiangsu 225008,China)
The oil wellscalingwas prominent,which resulting card pumps,gathering pipeline blockage,etc,after Cb oilfield water rises and to analyze the reasons for scaling.In order to analyze the reasons for scaling,it were studied that scaling ion distribution,wellbore corrosion,produced water microbial growth environment,the X-ray diffraction and fluorescence probe of typical scalesample in 32 oil wells.It was found that scaling primarily caused by stratigraphic incompatibility and waterborne bacterial corrosion.The efficient inhibitor screening and biological preservativescan relieve produced water scalingeffectively.
corrosion and scaling;sulfate-reducing bacteria;wellbore environment;inhibitory effect
10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.027
TE358.5
A
1673-5285(2015)01-0107-04
2014-11-26
中国石化集团公司科研项目:油井生物防腐综合技术研究,项目编号:P14071;江苏油田局科研项目:油井生物防腐工艺研究,项目编号:JS13039。