油田结垢分析与防治研究

油田结垢分析与防治研究

姚昊,魏弘,蒋仕娟

长庆油田分公司第四采油厂  陕西靖边  718500

摘 要：

在原油生产过程中会产生各种问题，从而导致原油产量递减。其中油田结垢就是影响原油产量的一个因素。由于结垢导致生产效率下降，且危害着油田安全生产。目前在大部分油田开发中，结垢问题都不可避免，是每一个开发技术人员需要面对的。针对垢的形成，我们主要通过对其地质条件、采出水成垢化学因素等进行分析。从而制定相应的除垢措施，通过物理、化学等方法达到清垢的目的，进促使原油增产增效。

关键词：原油生产；结垢；除垢；增产增效；

一、油田除垢工艺简介

油田开发生产中常用的除垢工艺主要分为化学除垢和物理除垢。常见的物理除垢主要有电磁波除垢、机械除垢、永磁除垢等方法。化学除垢主要包括直接处理、交叉处理、混合处理等方法。

1.1物理除据方法

（1）电磁波除垢技术

什么是电磁波除垢技术，顾名思义就是应用电磁波作用对井筒内壁或者管道内壁形成的垢物进行处理。其基本原理就是通过某种信号发生器产生一定频率范围内的高速振荡波，从而形成振荡场，随着振荡场强度的不断变化在井筒内或者管道内形成感生电磁场，然后利用其产生的雪球效应及变频共振作用达到除垢的目的。然而针对结垢较为严重的管道，该方法就会显得较为局限，除垢效果不佳。

（2）机械法除垢技术

针对机械除垢方法，我们主要是应用高压水射流除垢、其他机械除垢方法。采用高压水射流除垢主要是应用柱塞泵形成高压射流水，通过将这些高压水流喷射至管线壁内，从而完成物理除垢。但是此项方法有一定的限制性，首先水资源消耗过高，存水处理问题无法解决。除此之外我们可以应用强力清管器、有磁力清管器、钉轮清管器和刷轮清管器等，但是由于清管器为直线运动，要清理干净管内垢层一般需好几遍，清管效率低，效果较差。[1]

（2）永磁除垢法

永磁除垢就是应用永磁除垢器对产生的垢物进行清楚。一般主要是针对易结垢的部位安装永磁除垢器。通过产生的磁力线作用在沉淀垢物上，从而形成电动势，我们知道无机盐沉淀在水中是具有一定的电离度的，受到电场作用后，油田水则会被磁化，从而增大无机盐沉淀的电离度，最终破坏垢的生成，并将其溶解，从而达到除垢目的。

1.2化学除垢方法

（1）直接处理

当油田中的垢主要是以酸溶性无机盐垢为主，那我们可以直接利用无机酸来进行除垢。并且如果只是少量结垢，也可以直接用无机酸来处理。通过酸洗能够除掉大部分垢物。

（2）交叉处理

化学交叉处理是指应用溶垢剂和渗透剂混合配置溶液进行的。交叉处理主要应用在水垢、凝固油类、砂子混合物之中。混合溶液遇见水垢则可以促进水垢溶解，遇到油类，渗透剂则可以溶油。复合配置溶液能够将垢物全部溶解。另外也可以在复合配置溶液中加入缓蚀剂，从而起到保护管道的作用。

（3）转化处理

转换处理是应用Na+、K+等氢氧化物及碳酸盐、渗透剂、润滑剂等复合液与难溶于酸的垢物进行反映，从而将其转换为易溶的物质，最终达到除垢的目的。

（4）多级处理

多级处理是将除垢分为三级进行层层除垢，一级即为剑华处理，二级则为酸处理，三级则为EDTA处理。经过三级处理大部分垢物是可以被溶解的。此发放中的化学药品多为转换剂和溶解剂。

二、影响结垢的因素

影响结垢的因素主要大致分为以下几种，分别是水中成分，成垢的离子浓度、温度和压力、溶液酸碱度、溶液内盐的含量等。例如当油田水中含有高浓度的碳酸盐、硫酸盐、氯化钙和氯化钡盐时，此时就有了形成碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡水垢的基本化学条件，因此当环境发生变化则就打破了原有的溶液平衡，从而形成结垢。另外如果溶液离子浓度发生变化，例如水中成垢离子含量越高，其成垢的可能性就越大，当成垢离子浓度超过其在一定温度条件下的可溶界限，那么就会产生结垢。还有溶液温度的变化，压力的变化也能够形成垢物，油井在生产过程中，流体从地层流入井底，随着流体环境压力逐渐降低，油田水中的碳酸氢钙就会不断被分解。如果是在密闭系统，二氧化碳不易扩散逸出，压力保持平稳，一般不会产生碳酸钙垢，但在油井中的抽油泵，由于抽汲作用造成脱气现象，因此在油井的井筒内会发现碳酸钙垢。例如硫酸钙的溶解度随着温度的升高而增大，硫酸钙的溶解度随着温度的升高和压力的降低而减小。

三、油田结垢的控制方法

（1）避免不配伍的水混合

当出现不配伍的水混合时，这会形成不溶性的沉淀物。其主要成垢因素是因为溶液中含有较高成垢阳离子，例如钙离子、钡离子、镁离子等。另外含有高浓度成垢阴离子，如碳酸氢根离子等。两种离子融合就会形成垢物沉淀，因此需要采取隔采工艺。在采出水回注过程中量采取分开回注的方法，从而减轻地面系统的结垢与腐蚀。

（2）除去成够离子

对水质进行处理，主要通过软化工艺，降低或者减少成垢离子。例如我们在转油站、增压点的加热、循环系统，采用软化水。主要应用的软化方法有加热软化法、化学沉淀软化法和离子交换软化法。

（3）降低水的PH值

降低水的PH

值会增加碳酸盐垢和铁化合物的溶解度，PH值对硫酸盐垢溶解度的影响相对较小。但是过低的PH值又会形成一定的腐蚀，在实际生产中，通过控制PH来除垢相对较难。

（4）控制物理条件

影响结垢的因素有压力、温度、成垢离子浓度、水中含盐量、PH值以及水的流动状态、管线形状及其它环境等条件。[2]从设计角度考虑，要控制垢的生成，输油管线的内壁应光滑或施以涂层，减少弯管等。通过物理条件的优化从而进一步抑制垢物的产生。

（5）使用除垢剂

通过配置除垢剂溶液，将除垢剂加入油井内，利用化学反应达到除垢效果。例如在抑制井下管柱结垢时，我们主要使用长效的固体防垢块，主剂为粉状防振剂和防结蜡剂PE（聚乙烯），用矿物油作溶剂，铸塑成型。这种防垢块兼具防垢和防结蜡作用。[2]

四、结语

油田除垢在油田生产中尤为重要，垢的防治是一个体系工程，目前的除垢技术主要还是以物理和化学除垢为主。但是在除垢过程中又会带来新的问题，例如结蜡腐蚀等问题。因此在今后的工作中，技术人员应该多思考混合处理措施，以便达到平衡，探索出针对性更加抢的防治措施，从而做到以防为主，防治与清防相结合的预防与新思路。

参考文献

[1]马广彦.采油井地层深部结垢防治技术[J].石油勘探与开发，2002，10:82

[2]巨全义.油田地层水中硫酸钡结垢的化学防治[J].油田化学，1987，2（2）20~22