油田注水开发过程中结垢现象的防治

油田注水开发过程中结垢现象的防治

范军清,薛海强

延长油田股份有限公司定边采油厂 陕西省榆林市定边县 718600

摘要：石油是保障国家能源安全的一种重要的方式，对于促进地方经济，发展国家能源有着非常重要的意义。很多油田在实际开发的过程中，会出现结垢现象，但是结垢现象会容易导致后期的开采出现阻力和细菌的产生，导致开采石油内部的大量细菌滋生，增加了油井内各种设施设备加快腐蚀的速度，给油田企业造成大量的经济损失。基于此，本文将结合油田注水开发过程中结垢现象出现的原因进行分析，并从经济发展的角度分析对于结垢现象的防治措施，促进油田企业的健康发展，获得更好的经济收益。

关键词：油田注水开发；结垢现象；产生原因；防治措施；研究

1.油田注水结垢

现阶段，在油田开发过程中，为了保证储层相应的水压，提高油田开发效益，普遍采用注水技术。目前，油田注水技术一般有三种方法，一是采用清水注入法，即完成油田地下水的注入。二是采用污水注入法，即从油层注水。三是海上油田注水方式，采用海上注水方式。此外，还有混合注水方法。目前，油田注水过程中存在许多问题，如注钙和注二氧化碳的混合。诸多问题导致注钙与注二氧化碳不相容，氢硫基团浓度急剧增加。严重时会出现阻塞油层现象，使油层渗透效率降低，给油田中的油层造成很大的损失；而部分井筒以及井内设备结垢处理会限制管线的流通空间，从而增大摩擦力，也容易为细菌提供滋生的环境，增加了井下油井设备的锈蚀程度，减少了井设备的使用时间，严重时还会发生设备热效率的降低，导致管线爆裂，最后出现大面积停工的现象，严重危害油田设备的正常工作，使采油技术生产急剧减少[1]。目前，我国各大油田公司已经开始就预防结垢处理的对策开展了研究，但问题依然存在。油田地面注水技术措施的实际应用是通过注水井将合格的水注入井底油层，注入后的水流沿水线方向均匀地推向井内，使油流被驱出井外，从而提高油井的产油量。注水过程是人工向地表提供能量的过程，是提高油田二次采油率的主要手段，注采模式已广泛应用于油田企业生产的各个阶段。利用注入水流量的驱替效应，可以快速反映油井增产情况。

2.油田注水开发过程中结垢现象的原因分析

2.1温度原因

油田注水开发过程中首先需要做的一项检查工作就是对开采环境内部的温度进行测量，温度测量的工作最主要的目的就是帮助核算井内温度是否达到开采的标准。一般情况而言，改变流体温度，能够直接影响到碳酸钙的凝结程度，温度越高，液体的稳定性越差，碳酸钙等物质的溶解度就越低，产生的结垢物质就越多。而在上文中说道，二氧化碳（CO2）、硫酸钡（BaSO4）、碳酸钙（CaCO3）等物质的存在会直接导致井内的结垢现象增加，容易造成井内堵塞，影响后续开采工作的进行。对于这一现象如果不能及时采取有效的防治措施，进行净化处理，那么将会造成后续更加严重的结垢[2]。

2.2液体流速和流量原因

有学者对油田注水开发过程中结垢现象产生的原因进行了系统性的分析，研究结果表明，在很多恒常条件不变的前提下，井内指标不变，采用不同的流速和流量，流量、流速越小，结垢形成量越大。造成这一现象的主要原因是由于注水开发过程中注水液体表面的剪切力增强了剥蚀的能力，从而导致整个注水流程的速度加快。注水流程的速度加快的同时就会造成整个井内的剪切力度增大，后续注水时产生的结垢晶子和悬浮物等不会直接留在井壁中，而注水速度减慢时，会直接造成注水时产生的结垢晶子和悬浮物等直接附着在井壁上，产生大量的结垢现象。因此，可以直接从液体流速和流量的方向将结垢现象进行弱化处理，达到去除结垢的目的[3]。

2.3水质原因

油田注水开发过程中想要达到较好的注水效果，对于注水水质的选择也是非常重要的一个部分。油田注水开发过程中结垢产生一般主要是集中在井壁的底部，按照从下到上的顺序，随着高度不断增加，结垢的厚度也会相应增加。加上井壁底部的温度一般会比较低，就导致底部的结垢会多于上部的结垢。除此之外，还有一个重要原因，很多注水时使用的水本身含有较高的盐分，这些盐分在挥发的过程中容易产生较为丰富的离子，影响水垢的溶解。有学者对其进行了相应的研究，研究结果表明，一般条件下注水中含盐量越高，注水结垢产生的可能性就会增大。但超过2.5mol/L时，溶解度又会下降，下降之后注水中含盐量就会减少，减少时会产生大量的结垢，这些结垢的产生都会造成井壁内部出现堵塞或者是腐蚀的现象发生。

2.4成垢离子浓度原因

成垢离子浓度原因对油田注水开发过程中结垢现象产生的影响是较大的，同时也是最为直观和直接的一种影响。很多油田本身的成垢离子浓度相比较一般环境而言都会有大量的成垢离子浓度，在开展相关的注水开发的同时会造成油田内部的成垢离子浓度偏高，这一现象很容易导致结垢现象的产生。例如，有的污水处理厂中，如果钙离子含量达到450mg/L，而注水中本身的碳酸氢根浓度就会直接受到影响，导致两者相混合容易产生大量的碳酸钙沉淀，沉淀之后就会产生结垢现象。如果对于这一现象不能及时采取有效的防治措施，那么会直接给后续的治理工作带来一定的难度，造成更加严重的结垢现象。

3.油田注水及开采过程中结垢现象的预防

由于很难解决岩石结构深层的结垢问题，因此，需要采取预防结垢的措施。然而，由于某区块岩石结构的深水盐度极高，最大值为32×104mg/L，远远超出了普通预测软件的应用范围。根据实际情况，开发了一套适用于高浓度土壤水盐结垢预测的软件系统。与室内实验结果对比表明，该方法能及时、准确地给出水盐结垢信号，并用于指导采取防垢措施，从而减少对地层结构的影响。

3.1清管器技术清洁结垢

清管器工艺是现阶段油井除垢的一种重要使用技术，也是一种行之高效的大型油田设备清理除垢控制系统，一般由清管器、发射装置、接收设备、测量装置等部门构成，利用电机背压原理和动力设备驱使清管器在井管内慢慢地往前移动，把油田井底管冋下沉井壁部的结垢和杂质全部清除。这种方法具备了清理适用范围较广、环境保护性好、干净性好、对管壁毫无侵蚀性等优势，不过该方法所使用的仪器装置较多，且生产成本也较贵。

3.2除垢剂清除结垢方法

除垢药剂法是油田注水化生产工程中较为普遍的方式，因为该法具备了成本低、见效快、生产实现能力强的优势。在采用除垢药剂法时，选定除垢药剂的品种十分关键，而除垢药剂的种类则主要有有机磷酸盐系列的除垢药剂、有机麟碱式盐和聚敖碱式盐复合类型除垢药剂、高分子多聚物类型除垢药剂等，选择时还需要依据油田形成的具体物理环境与化学情况进行选择，比如环境温度、土壤孔隙情况、压力条件、岩层的水酸碱值、水质盐性状况等。

3.3控制物理、化学结垢条件的方式

油田注水开发过程中，结垢现象的形成条件通常都是由物理因素或者化学原因所造成，比如结垢分子的含量、岩层水酸碱值、岩层水中含盐量、液体流动速率、压强以及水温等。当对于形成结垢的因素一一控制了之后，就可以从根源上防治结垢问题，达到理想的除垢效果。

4.结语

油田注水开发过程中结垢现象是无法直接避免的一种现象，但为了更好地提升油田开采的效率，确保石油企业的经济收益达到一定的标准，可以从结垢现象产生的根本原因的方向进行分析，结合实际情况选择适宜的防治措施，将各类清洁器械使用在除垢工作当中，确保石油开采工作在安全、高效的状态下进行，促进石油企业更好地发展。

5.参考文献

[1]刘育才，覃玉成，韩学敏.油田注水开发过程中结垢现象的防治[J].中国石油和化工标准与质量，2018(22):1.

[2]吕江海.注水开发油田结垢分析及防治技术[J].工程技术(全文版)，2019(12):190.

[3]李宗强，张海莹.油田开发水井结垢及防治技术研究[J].内蒙古石油化工，2018,40(20):5.