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1、第25卷第2期油田化学Vol.25No.2OilfieldChemistry25June,20082008年6月25日文章编号:100024092(2008)0220193206Ξ油井防垢:防垢剂挤注技术左景栾,任韶然,樊泽霞,丁岗,闫方平,郑强(中国石油大学石油工程学院,山东东营257061)摘要:综述论题如下。前言:油田结垢原因、类型、对生产的影响及防垢方法分类(物理、化学、工艺方法)。①油田用防垢剂概述:有机膦酸类,聚合物类。②防垢机理简述。③防垢剂投放方法,特别是近井地层挤注法及其工艺。④挤注技术应用实例,包括:英国北海Miller油田(钡锶垢);挪威北海
2、Asgard油田(钙垢),Heidrum油田(钡锶垢);沙特阿拉伯H、Z、Ghawar油田(钙垢);中国河南油田(碳酸钙垢);长庆油田(碳酸钙/硫酸钙垢);胜利油田(高温、钙垢)及江苏油田。图3表4参46。关键词:油井;结垢;防垢;化学防垢;防垢剂;挤注技术;近井地层;应用实例;综述中图分类号:TE358+.5:TE39文献标识码:A油田生产过程中,压力、温度的变化或不相容的水相混合,会造成地层、井筒和管线表面结垢,影响原油生产。目前我国很多油田已经进入高含水期,结垢问题日益突出。油田结垢有两大原因。一是地层水中含有高浓度易结垢盐离子,在采油过程中压力、温度或水成
3、分变化改变了原先的化学平衡而产生垢,主要垢成分是碳酸钙,可混有碳酸镁、硫酸钙/镁等,我国陆上油田结垢大都由此引起。二是两种或两种以上不相容的水混合,结垢离子相互作用而生成垢1,最为常见的有硫酸钡和硫酸锶垢。特别是海上油田注海水开采过程中,地层水常含有钡锶离子,而海水含有大量的硫酸根离子,两者混合产生难溶的硫酸钡锶垢。垢内通常含有腐蚀产物(如碳酸亚铁、硫化亚铁等)以及在一定条件下析出的盐(如氯化钠等)。结垢对油田生产的影响包括2～5:①油层及近井地带结垢,会堵塞油气通道,降低油层渗透率,使油井产液量下降(低渗透油田更加严重);②井筒结垢,会增加抽油杆的负荷,降低泵效
4、,或者造成卡泵现象;③集输管道和设备表面结垢,会造成垢下腐蚀,甚至穿孔;④注水系统结垢,使注水压力上升,能耗增加而生产能力降低。传统的控制碳酸盐垢的方法主要是酸洗,劳动强度大,对管柱和设备有损害,且酸液排放是环境保护的一大隐患。钡锶垢坚硬难溶,酸洗无效,大都采用防垢技术来控制。国内外防治油田结垢的方法有很多种,主要分为物理方法、化学方法和工艺方法6。不同方法的机理及应用见表1。在各种抑制和减缓结垢的方法中,化学防垢剂防垢具有成本低、效果明显的优点,因而被国内外油田普遍采用。1油田用防垢剂防垢剂是指加入水中、能抑制垢生成的化学药剂。自20世纪30年代以来,防垢剂经历
5、了从无机物到有机物,从小分子到高分子聚合物的发展历程。近年来,国内外主要采用的是有机膦酸型防垢剂和聚合物型防垢剂。1.1有机膦酸型防垢剂用作防垢剂的有机膦酸盐多数是有机多元膦酸盐,由于分子中碳磷键比较牢固,因此具有较好的化学稳定性,不易被酸碱破坏,也不易水解,且耐较高Ξ收稿日期:2007206230;修改日期:2008206218。作者简介:左景栾(1981-),中国石油大学(华东)石油工程专业学士(2004)、中国石油大学(华东)石油工程专业硕博连读博士研究生(2004-),主要从事油田防垢防腐方面的研究工作,通讯地址:257061中国石油大学石油工程学院,E2
6、mail:zuojingluan@163.com。194油田化学2008年表1油田防垢方法及应用防垢方法防垢机理物理法防垢超声波处理磁处理超声波频率振荡,使微晶分散而难于长大沉淀,降低结垢速度外加强磁场可影响水中离子间吸引力,改变无机盐结晶,适用于含盐<3000mg/L的水溶液加酸或注CO2加防垢剂加盐酸或注CO2等使pH控制在6.5～7.2,防止碱性垢;加酸量不易控制,过多会造成腐蚀防垢剂可螯合成垢离子,改变结垢状态,使垢变软,对钡锶垢和钙垢均有效化学法防垢工艺法防垢选择与地层水配伍的注入水,选择性封堵地层产出水控制油气井投产流速和生产压差,以免加快垢物生长提高
7、流速,使井中油水混合液处于紊流状态温度。在一定条件下可与其他水处理剂复合使用,有明显的“溶限效应”和“协同效应”,具有防垢缓蚀作用。在有机膦酸中,氨基三甲叉膦酸(ATMP)和羟基乙叉二膦酸(HEDP)是20世纪60年代开发的,至今仍在水处理中广泛使用。80年代研制了有机膦羧酸,其中22膦酸基丁烷21,2,42三羧酸(PBTCA)在高温、高硬度、高pH值等苛刻条件下的防垢性能突出,22羟基膦基乙酸(HPA)则具有高效缓蚀性能。90年代,大分子有机膦酸多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)问世,其相对分子质量达600左右,分子中引入了多个醚键,因而有很高的钙容忍度和防
8、垢作用,防
