閆方平

(承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北 承德 067000)

油田注水開發(fā)過程中經(jīng)常遇到結(jié)垢導(dǎo)致的油層傷害、生產(chǎn)能力下降、注水壓力升高、注水井作業(yè)周期縮短、設(shè)備磨損或垢蝕等問題，影響油氣正常生產(chǎn)和油田開發(fā)效益。

中原油田文72塊油藏具有埋藏深(－3 300～－3 800 m)，高溫(120～140℃)，高壓(原始地層壓力57 ～72 MPa，壓力系數(shù) 1.69 ～1.96)，井深(3 900 m)，低滲(滲透率 15.0 ×10－3μm2)，高飽和壓力(43.93 MPa)，高氣油比(原始?xì)庥捅?51.8 m3/m3，559.05 m3/t)等特點(diǎn)，是一個(gè)復(fù)雜斷塊異常高壓低滲透揮發(fā)性油藏，在注水過程中存在較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題，目前已不同程度地影響了注水開發(fā)的正常進(jìn)行。

文72塊注入水及地層水組成如表1所示，從表中的化學(xué)組成來看，油田開發(fā)過程中存在碳酸鈣結(jié)垢和硫酸鈣結(jié)垢的可能。

表1 中原油田文72塊注入水和地層水成分

1 生產(chǎn)井結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)法［1-8］，采用預(yù)測(cè)軟件OFISTP3.0對(duì)現(xiàn)開發(fā)階段生產(chǎn)井的碳酸鈣、硫酸鈣結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，在生產(chǎn)井近井地帶有碳酸鈣、硫酸鈣結(jié)垢的問題，且硫酸鈣結(jié)垢量大于碳酸鈣結(jié)垢量，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)與理論預(yù)測(cè)基本相符。

表2 現(xiàn)開發(fā)階段生產(chǎn)井近井帶結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果表

2 油井防垢實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)用水的配制

實(shí)驗(yàn)采用中原油田實(shí)際注入水和模擬地層水進(jìn)行結(jié)垢實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)用水成分如表3所示，實(shí)驗(yàn)條件及該條件下的結(jié)垢趨勢(shì)如表4所示。

模擬注入水:模擬注入水是不含成垢離子的注入水。根據(jù)注入水的成分，用等量的Na+替代Ca2+，等量的Cl－替代SO2－4和HCO－3配制模擬注入水;

模擬地層水1:在實(shí)際注入水樣中加入0.001 065 mol/L的NaHCO3和0.002 5 mol/L的Na2SO4，即1L注入水中加入89.47 mg NaHCO3和355.1 mg Na2SO4;

模擬地層水2:在實(shí)際注入水樣中加入0.001 065 mol/L的NaHCO3和0.010 4 mol/L的Na2SO4，即1L 注入水中加入89.47 mg NaHCO3和 1 477.22 mg Na2SO4。

表3 中原油田文72塊實(shí)驗(yàn)用水成分

表4 文72塊油水井防垢巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件

2.2 油井防垢巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)流程

1)抽真空，并飽和模擬注入水;

2)注入模擬注入水:調(diào)整回壓為10 MPa，設(shè)定恒溫箱溫度120℃，注入模擬注入水，注水過程監(jiān)測(cè)流量、壓力等參數(shù)，每隔0.5個(gè)PV記錄一次數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率，直到滲透率穩(wěn)定是結(jié)束;

3)注入模擬地層水:注入模擬地層水，注水過程監(jiān)測(cè)流量、壓力等參數(shù)，每隔0.5個(gè)PV記錄一次數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率，直到滲透率變化較小時(shí)結(jié)束;

4)注入加防垢劑的模擬地層水:在模擬地層水中加入一定量的防垢劑SA1320C(20、10 mg/L)，注入加防垢劑模擬地層水，注水過程監(jiān)測(cè)流量、壓力等參數(shù)，每隔0.5個(gè)PV記錄一次數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率，確定最低有效濃度。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照上述實(shí)驗(yàn)流程在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件下(見表4)開展了油井防垢巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)分強(qiáng)結(jié)垢趨勢(shì)(油井防垢實(shí)驗(yàn)1、結(jié)垢量1 781 mg/L)和弱結(jié)垢趨勢(shì)結(jié)垢(油井防垢實(shí)驗(yàn)2、結(jié)垢量408 mg/L)兩種。

模擬注入水注入時(shí)間為0～2個(gè)孔隙體積(PV)倍數(shù)，模擬地層水注入時(shí)間為2～5.5個(gè)孔隙體積(PV)倍數(shù)，加入20 mg/L防垢劑SA1320C注入時(shí)間為5.5～7.5個(gè)孔隙體積(PV)倍數(shù)，加入10 mg/L防垢劑SA1320C注入時(shí)間為7.5～9.5個(gè)孔隙體積(PV)倍數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。

從圖2中可以看出，中原模擬地層水的滲透率變化明顯，表明其結(jié)垢程度較大，模擬地層水2中加入了更多的Na2SO4，增加了結(jié)垢的程度。在模擬地層水中加入防垢劑后可以有效的抑制結(jié)垢物的生成，使巖心滲透率保持不變。實(shí)驗(yàn)表明，加入濃度為10 mg/L的SA1320C防垢劑可有效抑制垢生成，起到良好的防垢效果。

2.3 防垢劑與抑鹽劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)

由于文72塊地層中含有大量的鹽類，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中，需要加入抑鹽劑防止鹽類引起井筒堵塞，因此要對(duì)防垢劑與抑鹽劑的配伍性進(jìn)行研究。

1)配伍性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)溶液為中原實(shí)際注入水，在溫度為90℃，一個(gè)大氣壓的條件下，分別在濃度為300 mg/L，500 mg/L，1 000 mg/L，1%，2%，3%的防垢劑中加入0.25%的抑鹽劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，300 mg/L和500 mg/L的防垢劑與抑鹽劑基本不產(chǎn)生沉淀，其余均產(chǎn)生明顯的沉淀，說明二者配伍性不是很好。不能同時(shí)擠注進(jìn)入地層，否則會(huì)堵塞地層，造成地層傷害。

2)靜態(tài)防垢率實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕菫榱藱z測(cè)抑鹽劑對(duì)防垢劑防垢性能的影響，實(shí)驗(yàn)溫度為90℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖中可以看出，加入抑鹽劑后防垢率有所上升，但總體相差不大，說明抑鹽劑不影響防垢劑的防垢性能。

3)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)是為了檢驗(yàn)防垢劑與抑鹽劑復(fù)配對(duì)地層的傷害性。首先在模擬巖心中注入120個(gè)巖心孔隙體積(PV)的前置液(NaCl+KCl溶液)，把巖心孔隙清洗干凈;然后注入10～20個(gè)PV防垢劑與抑鹽劑的混合溶液，充分飽和巖心后，關(guān)閉24 h;用后置液(NaCl+KCl溶液)對(duì)巖心中防垢劑和抑鹽劑進(jìn)行驅(qū)替。

通過監(jiān)測(cè)流量和壓力的變化，計(jì)算巖心的滲透率。如果巖心滲透率不降低，說明對(duì)地層無傷害;反之，說明二者不配伍，在地層條件下，對(duì)地層造成傷害。實(shí)驗(yàn)溫度為90℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

從圖中可以看出，巖心的滲透率隨著返排體積的增大而有所減小，說明對(duì)巖心造成了一定的傷害，不能同時(shí)擠注到地層，這也和前面所做的靜態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。建議采用防垢劑井下擠注，抑鹽劑環(huán)空投加的方法。

3 結(jié)論

1)中原油田文72塊油藏現(xiàn)開發(fā)階段生產(chǎn)井近井帶存在較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題，碳酸鈣結(jié)垢量為38.75 ～149.81 mg/L，硫酸鈣結(jié)垢結(jié)垢量為156.86 ～1 240.63 mg/L。

2)油井防垢巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，防垢劑SA1320C在濃度為10 mg/L時(shí)，可以起到良好的防垢效果。

3)防垢劑與抑鹽劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二者的配伍性較差，建議采用防垢劑井下擠注，抑鹽劑環(huán)空投加的方法。

［1］閆方平，董雙波，張紅靜，等.中原油田文72塊注水井結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)研究［J］.油田化學(xué)，2008，25(3):221－223，231.

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