油井井筒结垢机理和防垢措施研究进展

张智博　樊海龙　张浩　何欢

摘要：通过对油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术措施的研究，分析形成油田井筒结垢的成分，在油田生产过程中，合理控制结垢的成分，并结合井筒的运行条件，设法提高井筒的温度和压力，减轻结垢的现象。一旦形成垢，采取必要的处理措施。实施油井的防垢阻垢技术措施，有效地防止油井结垢对油田生产的危害。尽可能减少结垢的影响，提高油田生产的效率。

关键词：油井井筒;结垢机理;防垢措施

目前，油井的开采进入到高含水的中后期，不断的开采过程中井筒的结垢现象会越来越严重，大大降低了油井的原油产量，这就需要相关从业人员加大井筒结垢的研究，从其结垢机理出发制定高效的防垢技术。

1油井井筒结垢机理和原因

当地层流体从油层经过射孔的孔眼流入油井井底时，液体的压力及液体的温度急剧下降，因而地层流体在地层深部的水化学平衡被打破，因此油井的整个井筒之中，包括抽油杆、筛管孔眼、抽油泵活塞、沉砂管、油管内壁、套管等井筒内的井下工具发生结垢。从油井井筒结垢的发生原因来看，主要体现在以下三个方面：

（1）热力学条件的变化

油井产液中存在镁离子、硫酸根离子、钙离子等成垢离子，以及难溶盐类溶解于水中，在地层状态下通常处于饱和状态。当其伴随水体进入井筒以后，由于环境的变化（如温度、压力下降等），使其中在水体中的溶解平衡发生变化，于是这些难溶盐类溶解度下降，溶液出现饱和现象，在管壁沉积导致井筒结垢。

（2）流体动力学因素

影响结垢的流体动力学因素主要是液流形态（层流或紊流）、流速及其分布。紊流使水质点相互碰撞，流速增加使液流搅动程度增大，沉淀晶体凝聚加剧促使晶核快速形成。在油田结垢环境中，管线内不光滑表面和已腐蚀表面附近易出现紊流状态，从而使局部过饱和度增大而产生结垢。

（3）固液界面压力场吸附

当产液中离子处于过饱和状态时，溶液处于亚稳态，这时液固界面能降低成垢离子结晶所需的能量，形成固液界面压力场吸附，使固体晶体自发的沉积在管壁上。

2油井井筒结垢的防治措施

2.1化学防垢阻垢技术

对于油井的生产作业而言，由于受到地层水的成分不稳定因素的影响，且在生产过程当中还会和各种辅助生成物以及井底机械设备之间发生一些化学反应，进而产生了井筒结垢的现象，要想从源头上防止垢状物质的出现，需要对油井底水防阻垢的工作予以高度的重视，需要在油井的注水中添加阻垢剂。通常情况下，可以选取磷酸盐和聚合物这两种物质作为阻垢剂，其作用效果十分明显，且化学性质较为稳定，不会和石油原液以及地下设备之间发生反应，对于垢状物质的形成产生了积极的防阻作用。

2.2改进油井生产方式，实现综合防治

从油井井筒结垢的机理来看，要想实现对其问题的综合防治，还需要采取改善油井生产方式的措施，实际上就是对井内流体的流动环境予以完善。一般情况下，在油井生产作业的过程当中，采取油套环空加破乳剂的方式来降低井下的负荷，使得集输站原油的脱水效果得以提升，从而将原有的乳化水转变成为游离水，但是这样的做法可能会加剧油井井筒的结垢问题，因此要适当控制对破乳剂的添加。除此之外，当油井所采用的是强采的生产方式，极易出现地层产液能力和油井生產参数之间的不相适合，因此要加强注水的效果，对各项生产参数实现准确的控制，从而充分的提升井底流压和地层压力，最终降低油井井下的结垢速度。

2.3优化油井的生产运行参数

为了提高井筒的温度，防止石蜡结晶析出，而引起井筒的结蜡现象，加之结垢，将油流的流通面积缩小很多，严重影响到油田的正常生产。因此，优化油井的生产参数，通过各种技术措施，提高井筒油流的温度，降低油流的粘度，有效地防止结垢和结蜡，达到阻垢的效果。依据油井的生产特点，合理控制油井的生产参数。避免油井井筒的温度下降，使原油中的石蜡结晶析出，导致结蜡的现象。而使结垢越来越严重。采用热力采油技术措施，将热蒸汽等注入到油层中，提高油流的温度，降低垢的形成，采取最佳的方式，更好的防垢阻垢，不断提高油田生产的效率。

2.4物理防垢阻垢技术措施

采用物理的阻垢防垢技术，如在井筒内安装强磁的防垢阻垢器，通过强大磁场的作用，抑制垢的形成，即使形成垢后，也无法粘附在井筒管壁上，随油流带到地面上来，减少油井结垢的影响。也可以对油管进行内壁涂层处理，或者选择玻璃衬里油管，防止结垢、结蜡粘附在油管内壁，而缩小油流通的面积，增大油流的阻力，降低油井的生产能力。

2.5在油井井筒的管柱中增设强磁防腐阻垢器

当油井井筒结垢问题较为严重的情况之下，需要在油井井筒的管柱中增设强磁防腐阻垢器，通过元件来有效的阻止管道出现腐蚀的问题。当强磁防腐阻垢器在工作运行的状态之下，在元件的周围会形成一个强烈的磁场，具有显著的杀菌功效，特别是井筒结垢和细菌繁殖之间存在着紧密的联系，而强磁防腐阻垢器能够较好的显示出井筒内结垢的环境，通过对其予以改变，以此来有效的减少垢状物质的产生;另外借助磁场效应还会在管道周围形成磁流体动力波，其具有较好的抛光作用，能够有效的处理管道内部的污垢，从而保证管道内部的光滑，对于垢物质的再次凝结起到了一定的防止作用。对于强磁防腐阻垢器而言，其同时具有阻垢和防腐的双重功能，且成本低廉、使用简单、寿命长，不会对生态环境造成污染。

3 结论

综上所述，针对于油井开发中后期阶段所出现的油井井筒结垢问题，以上首先对其现象的发生机理和原因进行了简要的分析，之后以此为根据提出了针对性的防治措施，包括在油井的注水中添阻垢剂、在油井井筒的管柱中增设强磁防腐阻垢器以及改进油井生产方式等，从而实现综合防治。当然，要想从根本上防止出现油井井筒结垢的现象，石油企业还需要实现进一步的研究，从而实现经济效益的高效获取，并促进我国石油行业领域的可持续发展。

参考文献：

[1]蒋伟，何颖华，桂静。油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨[J].中国化工贸易，2014（13）。

[2]孙溢翔。管道结垢机理及影响因素分析[J].云南化工，2017，44（12）：52+54

[3]郑琳。油井腐蚀结垢原因分析及缓蚀阻垢棒的应用[J].低渗透油气田，2017（1）：132-136.