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淺談油水井套管除垢方法研究

2016-12-09 09:47:08張銳
中國科技博覽 2016年23期
關鍵詞:結(jié)垢

張銳

[摘 ?要]油田油水井井下各種作業(yè)過程中,經(jīng)常遇到由于腐蝕、沉淀、結(jié)膠、積炭、細菌繁殖等造成管柱內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象,給油水井正常生產(chǎn)、測試造成極大的影響,對于結(jié)垢嚴重,頻繁卡泵井如果單采用機械方法或化學法去除結(jié)垢,去除不徹底且處理時間長。所以必須混合使用兩種方法將套管內(nèi)垢溶解后去除,這樣除垢將更加容易、徹底,減少了頻繁檢泵費用,確保正常生產(chǎn)。

[關鍵詞]結(jié)垢,套管除垢,油水井

中圖分類號:Z88 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)23-0017-01

一、油水井的結(jié)垢與除垢措施

(1)油田垢的成因

油田的各種水可稱為油田水。采油時,處于各種環(huán)境和條件下的油田水可能存在著某些化學反應和物理變化,能導致生成沉淀物,這些沉淀物沉積或聚集在地層中、油套管上以及各種設備的表面上即是結(jié)垢,也叫做積垢或垢鹽。有的油田,將蠟、瀝青、膠質(zhì)的混合沉析物俗稱為有機垢,將出砂及有機垢的混合物俗稱為泥垢,還有細菌垢等。

油水井壁垢樣主要成分:鈣、鎂、鐵離子、碳酸鹽、硅類、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等。其中還有少量的硫化物、鎳和錳的氧化物。

油田各類設備上的結(jié)垢,雖然是附著在設備的金屬表面上,正是在這些地方,金屬容易被腐蝕,這類腐蝕多是點腐蝕,致使設備穿孔、毀壞 。

(2)油田除垢技術

油田防垢技術可分為物理法、化學法和工藝法三種。物理法防垢是應用物理儀器設備的功能抑制垢的形成,常用的有磁力防垢;化學防垢是通過加入化學防垢劑,利用防垢劑的絡合增溶、分散、作用阻止垢物形成;工藝法防垢是通過改變作業(yè)工藝來破壞或減少垢的生成機會。

垢物的清除主要有機械法和化學法兩種。

第一種為機械除垢法:

清除積垢可以使用機械方法,例如應用特殊的工具或設備對積垢進行高壓水射流,鉆、鏟、刮、搗碎等處理,可以清除設備和管線中的積垢,但目前還難以被用于清除套管中的積垢。

高壓水射流清洗除垢技術是近年來國際上崛起的一項新興技術,射流出的高壓水不僅能有效的清除積垢,而且不污染環(huán)境。它通常由高壓泵、驅(qū)動裝置、調(diào)節(jié)壓力設備、高壓軟管、各種噴嘴等組成,可集中裝置在一輛卡車上,機動靈活,便于除垢作業(yè)。

第二種為化學除垢法:

除垢劑可以是單一組分,也可能由幾種組分復配而成,它的除垢作用可能是以一種機理為主導,也可能是幾種除垢機理同時起作用。除垢劑品牌繁多,油田常用除垢劑可按分子結(jié)構(gòu)進行分類,主要有無機多磷酸鹽除垢劑、聚合物除垢劑、有機磷除垢劑。

(1)無機多磷酸鹽除垢劑

這類除垢劑主要有六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉等,是一種高效除垢劑。正磷酸鹽與水中兩價陽離子可生成正磷酸鹽沉淀物,此時的無機多磷酸鹽沉淀物不再具有除垢性能。

(2)聚合物除垢劑

無機多磷酸鹽除垢劑由于水解作用限制了它的應用范圍,有一種聚合物類除垢劑在水中不水解,不會產(chǎn)生沉淀物,應用時不受溫度等條件限制。這類除垢劑主要有聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐、聚丙烯酸鈉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐與乙烯類單體的共聚物等。

(3)有機磷除垢劑

有機磷除垢劑不僅是一種高效除垢劑,而且它與其它除垢劑復配使用時還具有協(xié)同效應,有機磷除垢劑主要包括有機磷酸、有機磷酸鹽、有機磷酸酯等3種類型,它們的分子結(jié)構(gòu)通常比較復雜。

目前使用的阻垢除垢劑幾乎都是各種藥劑的復合配方,這主要是因為各種藥劑都有一定的局限性,同時也是為了利用各種藥劑的協(xié)同效應。

因此看出,機械除垢是利用特殊工具、專用設備和水力沖洗的辦法除垢,但對于結(jié)構(gòu)嚴重的井段除垢往往不徹底,并且需要花費大量人力,而化學除垢是利用除垢劑通過熱液循環(huán)或浸泡的辦法使垢物溶解或變得疏松易于脫落,但它也有除垢不徹底、作業(yè)時間長的缺點,同時,由于井內(nèi)各部位結(jié)垢情況不同,浸泡時間不好掌握。因此,若想提高產(chǎn)量、提高射孔井段滲透率,機械法與化學法除垢必須結(jié)合使用才能達到最好效果。

二、油水井管柱結(jié)垢清理措施研究

(1)機械法(螺旋推進式刮垢器)應用研究

對一口油井進行刮垢試驗,該井結(jié)垢嚴重,僅2015年一年就因卡泵上作業(yè)5次,年平均檢泵周期86天。此次施工共用9天,進行刮垢4天,刮垢2次,平均刮垢1次用時3.5天,刮垢過程中中途遇阻數(shù)次,上提下放均無法通過,后用循環(huán)熱水替出大量垢塊配合活動管柱才得以繼續(xù)刮垢施工。此次施工后日增液10噸,年平均檢泵周期提高到165天。

從本次施工中可以看出,螺旋推進式刮垢器的除垢效果是較為顯著的,但同時也存在些許問題:刮垢過程費時費力,因為工具外徑于套管間只有8mm空隙,遇到結(jié)垢嚴重且致密的井段時工具通過異常困難。如果在進行刮垢施工前或者施工中進行化學除垢,讓結(jié)垢井段反應充分、軟化,然后再用機械法刮除套管內(nèi)壁垢,這樣既會減少工具遇阻的幾率加快施工進度,同時也會讓刮垢更加徹底,但是,何時注酸、如何注酸又成為一個新的問題。

(2)化學除垢法應用研究

化學除垢劑采用有機酸體系,克服了強酸的強腐蝕性、強刺激性和生產(chǎn)使用不方便等缺點,保持了其強溶解性、弱酸性等優(yōu)點,使其能夠有效除垢,對管柱、膠筒腐蝕小,反應產(chǎn)物均是可溶性鹽,無二次沉淀產(chǎn)生。在實際解卡作業(yè)中是將除垢劑倒入溫水的罐車中,用水泥車泵入油套環(huán)形空間內(nèi),反應四小時后活動桿柱,若沒解開就將進行檢泵作業(yè),除垢劑溶垢率隨時間增加而增大,初期反應速度較快。

總之,使用機械法除垢與化學法除垢需配合使用才能達到除垢的最好效果,施工時省時省力,除垢更方便、徹底,明顯增加油井產(chǎn)量降低檢泵率;在進行刮垢除垢施工前24小時或不施工的晚間、解卡作業(yè)前24小時,應提前注除垢劑,使其反應充分,降低刮垢難度、增加解卡成功率。

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