油田结垢机理及防治技术.ppt

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1、油田结垢机理及防治技术2007年4月·西安油田进入含水期开发后，由于水的热力学不稳定性和化学不相容性，往往造成油井井筒、地面系统及注水地层的结垢问题，给生产带来极大的危害。由于结垢等影响，造成油井产液量下降，管线及加热炉堵塞，同时结垢也增加了油井的起下作业，严重者造成油井停产或报废，造成经济损失。注水油田结垢机理及防治油田结垢概况（以长庆油田为例）长庆马岭、安塞等油田，525口井、100多个站存在结垢问题。极个别井的修井周期仅一个月或十天左右；有的井套损后，结垢严重，隔水采油封隔器座封困难；有的井因结垢堵死，抽油杆被拉断，油井被迫关井。注水地层结垢，则可堵塞油层，使采油指数下降，

2、从而影响油田的开发效果与经济效益。一、油田结垢的分布规律●Ba(Sr)SO4垢Ba(Sr)S04垢一般在油井中少见，尽管马岭南区调查112口生产井，产出水含Ba2+的井有57口，且Ba2+含量很高，但这些井却并不结垢，如南11井、南75井，Ba2+高达1600mg／L以上，因无S042+，未见结垢。调查的86口结垢井，结BaS04垢仅有5口，水型为CaCl2型，结垢部位在井下油管及筛管外。Ba(Sr)S04垢绝大多数出现在地-面集输(计量)站，如马岭油田中区及南区20个站中，结BaS04垢的有11个站。结垢部位为集油管线管汇、收球包及输油泵内。Ba(Sr)SO4结垢完全是两种不相

3、容水混合的结果。分布规律CaS04垢在调查的86口井中，有l1口，占12.8%，水型多为Na2SO4型。也有CaCl2型的。油井CaS04结垢一般在井筒底部的油管外或套管内壁。CaS04结垢，主要由于两种不相容水的混合，如南176井，Na2S04水型，采油层位为Y4+5与Y9，即不同层位合采；岭405井，采油层位Y4+5，Y8及Y10，这两口井都在井筒油管内(外)结CaS04垢。岭212井在采油初期生产层位Y7，Na2SO4水型，Y10系CaCl2型，但产出液中不含水，无结垢，后来Y10层位见水，两层合采，即在尾管发现CaSO4结垢。在地面站，也常因不同层位的生产井来水混合而结C

4、aS04垢，主要结垢部位在收球筒及总机关处。●CaS04垢分布规律分布规律2．近井地带与注水地层结垢依据室内水驱模拟试验资料、结垢机理研究结果、现场防垢试验和结垢取芯井岩矿鉴定资料，已有充分论据说明地层结垢是存在的。尤其是结垢检查井从1300多米以下地层所获得的岩芯及其分析资料，说明马岭注水地层结垢的主要机理是富含S042—的注入水与地层水中的Ba2+、Sr2+、Ca2+混合后发生化学沉淀引发的。结垢的分布规律与过去仅以热力学理论为基础所进行的物理模拟和数值模拟不尽相同，地层中发现有大量与粘土伴生的硫酸钙、硫酸钡垢。一般距油井井筒50～330米。分布规律马岭油田水化学特征与结垢关

5、系二、油田结垢机理及影响因素①碳酸盐结垢机理碳酸盐垢[CaC03，CaMg(C03)2]是由于钙、镁离子与碳酸根或碳酸氢根结合而生成的，反应式如下：Ca2++C032-=CaC03↓Ca2++2HC03—=CaC03↓+C02↑+H20Mg2++2HC03-=MgC03↓+C02↑+H20结垢机理结垢机理碳酸盐垢是油田生产过程中最为常见的一种沉积物。常温下，碳酸钙溶度积为4.8×10-9，在25℃，溶解度0.053g／L。在油田地面集输系统，由于温度升高，压力降低，C02释放，使CaC03沉淀的可能性增加；而在油井生产过程中，当流体从高压地层流向压力较低的井筒时，C02分压下降，

6、水组分改变，就成为CaC03溶解度下降并析出沉淀的主要原因之一。马岭油田中12井水含Ca(HC03)2为1l.81mmol／L，如果这些盐在加热炉中全部分解成为CaC03，则可能有ll.81mmol／L的CaC03生成，CaC03溶解度仅为6.9×10-5mol／L，即每吨水中可产生l.173kg的垢。结垢机理②硫酸盐结垢机理油田硫酸盐垢主要有CaS04，BaS04和SrS04，而以CaSO4最为多见。硫酸盐从水中沉淀的反应式如下：Ca2++S042-=CaS04↓Ba2++S042-=BaS04↓Sr2++S042-=SrS04对于CaS04垢，在38℃以下时，生成物主要是石膏

7、CaS04·2H20，超过这个温度主要生成硬石膏CaS04，有时还伴有半水硫酸钙CaS04·l／2H20。由于油田地层水中Ba2+较Sr2+高，所以生成的钡垢(重晶石)较锶垢(天青石)为常见。结垢机理马岭油田岭77井延10地层水中CaS04的含量为19．1×10-3mol／L，而在常温下，CaSO4的溶解度为7．8×10-3mol／L，显然此水是CaS04的过饱和水。但在单一层水中，未发现CaS04垢。而当该井水与含S042-11.7g／L的中212井产出水混合则在地面系统的收球