安塞油井结垢趋势预测与规律研究

姚百胜，毕台飞，田永达，杨 剑，吕 旭

(长庆油田分公司第一采油厂，陕西 西安 710299)

在油田生产过程中，由于压强和温度的变化，井管内固态物质的析出会产生结垢，而垢层的出现与沉积，一方面，会增大流体运动阻力，增加额外能耗;另一方面结垢会堵塞管柱，降低采油效率。此外，垢层的形成与沉积受多种因素影响[1]。首先，当垢层完整时，可以隔绝金属管柱和流体，一定程度上可以减缓腐蚀。其次，当垢层受流体冲击破损，或者部分溶解不完整时，会形成部分金属位置处于阳极，出现局部腐蚀[2]；垢层属于不完全贴合金属的一种膜，当油井中Cl-含量较高时，Cl-的小半径特点使其容易进入到金属与垢层之间，加快腐蚀速度。在酸性气体作用下，容易发生垢下腐蚀[2]。因此,除垢不仅可以提高生产效率，减少经济损失，一定程度对腐蚀也有着正面的影响。本文以安塞部分油井为例。

1 研究区概况

表1 油井水质分析表

可以看出水质偏弱酸性，且Ca2+含量较高，预估可能会产生大量的CaCO3垢。

2 模拟实验探究

在模拟实验中，以Langlier指数为基础分析，考虑气相、卤水、油相以及多个固相平衡，并且可变化离子浓度，支持 350 ℃ 以内和 300 MPa 以内结垢预测。

2.1 探究温度对结垢的影响

温度对结垢的影响，主要通过影响易结垢盐的溶解度来实现。绝大多数盐类的溶解度随着温度的升高而降低，因此温度越高，析出的结晶物越多，垢量越大。

以1#为例，输入温压静态测试数据见表2。

表2 静态温压测试

从表3中看出，井筒中存在CaCO3、SrCO3、BaSO4三种类型的垢，且CaCO3的垢量随着温度的升高而增大，井筒中CaCO3的含量在三者是最多的。随着温度的升高CaCO3更多的析出成垢在温度为 95 ℃ 时，CaCO3的析出量达到了 333.91 mg/L。而SrCO3和BaSO4随着温度的升高逐渐成垢量逐渐减少，在温度为 77 ℃ 时成垢量达到最低为 116.7 mg/L。因此影响最终成垢量的最大因素为CaCO3[5]，其次为SrCO3，BaSO4含量在 10 mg/L 以下，影响最小。

从井口到井底，温度逐渐上升。随着温度的上升，总垢量是不断增大的，意味着井筒底部垢量应最大[6]，应及时清理，防止堵塞井底。

表3 温度对各个类型成垢量的影响 ρ/mg·L-1

2.2 探究压强对结垢的影响

压强和温度可以相互对应，因为随着井筒深度的增加，温度和压强均增加[7]。从图1可以看出，压强的增大，也使得CaCO3垢的含量增加。温度和压强的变化，可以等效为深度的变化。因此，随着井筒深度增加，井筒内温度和压强增加，总的垢量也在增加，意味着越往油井深处，垢层越厚。

图1 压力对井筒结垢的影响

2.3 探究离子浓度对结垢的影响：

表质量浓度对各个 类型成垢量的影响 ρ/mg·L-1

CO2(aq)=CO2(g)

2.4 探究质量浓度对结垢的影响

表离子浓度对各个 类型成垢量的影响 ρ/mg·L-1

3 结论

1)温度增加对CaCO3垢的形成有促进作用，对SrCO3、BaSO4垢的形成有抑制作用。