井下擠注化學防垢技術研究.pdf

1、生產系統(tǒng)結垢是我國油田開發(fā)過程中普遍存在的問題，在注水開發(fā)中后期尤為突出，嚴重影響了油田的正常生產。采用化學防垢劑是防止結垢的有效方法。對于油井內防垢，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垢。本文以勝利油田生產系統(tǒng)的結垢工況為依托，研究了防垢劑井下擠注技術，以期將防垢劑一次性擠入近井地層，達到同時防止近井地層、井筒和地面管線結垢且長期有效的目的。 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，進入注水開發(fā)階段后，生產系統(tǒng)結垢問題日益突出，造成油井產量大幅度下降、酸洗和檢泵作業(yè)頻繁，嚴重影響了區(qū)塊經濟效益。因此，結合樊41塊和牛25-C砂體的油藏特點及結垢現(xiàn)狀，分析了其結垢機理及影響因素，并對結垢趨勢進行了預測。結果分析表明：樊41塊和牛25-C砂體垢型主要為碳酸鹽垢；結垢部位包括地層、生產井近井帶、生產井筒及地面管線；結垢是水質、熱力學、結晶動力學等多種影響因素綜合作用的結果

3、。 針對樊41塊和牛25-C砂體的主要結垢部位，通過碳酸鈣結垢的靜態(tài)實驗和巖心流動實驗，進一步從結晶動力學角度分析并確認了這些部位存在碳酸鈣結垢的趨勢。 根據目標區(qū)塊結垢的具體情況及井下擠注法對化學防垢劑的要求，通過鈣容忍度實驗、配伍性實驗、靜態(tài)防垢率實驗、防垢劑壽命實驗、動態(tài)結垢誘導期實驗和動態(tài)吸附-解吸實驗，系統(tǒng)研究了國內外多種有機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)場試驗。 同時，鑒于聚合物型防垢劑具有低磷或無磷、對生態(tài)環(huán)境比較友好的優(yōu)點，從國內外選取了11種無磷聚合物型防垢劑，并對其防垢性能進行系統(tǒng)研究，評價了其應用于井下擠注技術的可行性。通過實驗優(yōu)選出了一種綜合性能較好的聚合物型防垢劑，能夠滿足目標油田防垢和較為嚴格的環(huán)保要求，可代替有機膦酸鹽型防垢劑進行井下擠注防垢現(xiàn)場應用。 為了研究不同防垢劑之間的協(xié)同效應，分別選取了兩種有機膦酸鹽型防垢劑（SA13和HD-06

5、）與兩種聚合物型防垢劑（C和TH-613）進行了復配實驗研究。結果分析表明：在復配防垢劑中，有機膦酸鹽型防垢劑對防碳酸鈣垢起主要作用，聚合物型防垢劑則對碳酸鈣垢具有良好的分散作用，使其不易沉積：SA13與C復配后的效果最好，復配后比單劑作用時的結垢誘導期略有延長，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，在總用量與單獨使用SA13相同的條件下，可以達到減少有機膦酸鹽的加量，降低污染的目的。

6、 防垢劑在地層中的吸附-解吸特性對于井下擠注防垢壽命的長短至關重要，因此采用靜態(tài)與動態(tài)相結合的方法，通過室內實驗研究了防垢劑在地層中的吸附-解吸機理及其影響因素，為有針對性地延長擠注壽命提供理論指導。結果分析表明：防垢劑在石英砂與粘土表面主要通過氫鍵作用、靜電作用和Ca2+架橋作用進行吸附，當防垢劑溶液的pH值較低時，以氫鍵及靜電作用為主，當溶液的pH值較高時，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、置一定時間、吸附介質中粘土的存在、驅替速度的減小及后置液用量的增大都有利于增強防垢劑的吸附性能，延長其擠注壽命。 防垢劑擠注壽命預測能夠指導擠注方案的優(yōu)化設計，為此在研究防垢劑吸附-解吸作用機理的基礎上，通過向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驗模型；在此基礎上，通過向常規(guī)傳導擴散方程中引入影響防垢劑擠注壽命的吸附項，并根據現(xiàn)場實際情

8、況添加初邊界條件，建立了新的防垢劑擠注壽命預測模型，并編制了相應的預測軟件。利用該模型對樊41塊2口井的防垢劑返排濃度進行了預測，并與現(xiàn)場實測數(shù)據進行對比，驗證了該模型具有較高的準確性，可應用于現(xiàn)場實際預測。 根據室內實驗研究結果，針對純梁油田樊41塊和牛莊油田牛25-C砂體的結垢情況，應用優(yōu)選出的兩種有機膦酸鹽型防垢劑，采用不同擠注方式對8口井進行了井下擠注化學防垢現(xiàn)場應用研究，取得了良好的防垢效果。施工最早的井有效期已超過2