采油井抽油泵结垢分析及防除垢措施研究选择

采油井抽油泵结垢分析及防除垢措施研究选择

孙鹏

陕西延长石油机械装备制造有限公司

摘要：油田开采过程中，抽油泵结垢问题是影响采油效率和设备运行的重要因素之一。抽油泵结垢不仅会导致泵的运转效率下降，还会引发设备故障，增加维护成本。传统的防垢研究主要集中在碳酸盐垢方面，对硅酸盐垢的研究相对较少。然而，随着油田开采的深入，硅酸盐垢的影响逐渐显现，尤其是在结垢中后期阶段，硅酸盐垢的含量显著增加。因此，本文以S油田为研究对象，分析抽油泵在不同结垢阶段的垢样组成，探索碳酸盐垢和硅酸盐垢的结垢规律，并通过实验优选出高效的防垢剂和除垢剂，为解决抽油泵结垢问题提供科学依据。

关键词：抽油泵结垢、碳酸盐垢、硅酸盐垢、防垢剂、除垢剂

1抽油泵结垢规律分析

对S油田采油井抽油泵在不同结垢阶段的垢样组成进行了分析，结果见表1。

表 1 目标油田采油井抽油泵不同阶段结垢分析结果

由表1可以看出，在结垢初期阶段，采油井抽油泵不同位置的结垢类型均主要以碳酸盐垢为主，其中泵柱塞、泵筒和脱接器部位的碳酸盐垢组成分别占91.8%、94.2%和96.5%。而在结垢中期阶段，抽油泵不同部位中硅酸盐垢的含量均逐渐升高，碳酸盐垢含量有所降低，其中泵柱塞、泵筒和脱接器部位的硅酸盐垢组成占比分别提高至10.3%、8.4%和2.9%。到了结垢后期阶段，抽油泵不同部位中硅酸盐垢的含量继续升高，并且所占比例迅速增大，其中泵柱塞上硅酸盐垢的占比超过了60%，而泵筒中硅酸盐垢的占比也超过了50%，碳酸盐垢的占比减小，结垢速率逐渐趋于缓和，垢质变得更加致密，由于碳酸盐垢的结垢速率较快，而硅酸盐垢的结垢速率较慢，碳酸盐垢的形成可以提高硅酸盐垢的结垢速率，因此，到了结垢的中、后期阶段，两种垢主要以共沉积的形式存在。

根据以上对目标油田采油井抽油泵结垢规律的分析结果，再结合现场实际情况，认为目标油田采油井抽油泵卡泵的原因主要为：在结垢初期主要是由于碳酸盐垢的形成较多导致的；而在结垢中、后期硅酸盐垢的含量逐渐增大，主要是碳酸盐垢以及硅酸盐垢共沉积的原因导致卡泵。目前，针对碳酸盐垢的防垢研究较多，并且应用效果也较好，防垢率基本都能达到90%以上，能够满足现场应用的需求，而针对硅酸盐垢的防垢研究则相对较少，并且防垢效率较低。因此，需要针对目标油田实际情况，有针对性地开展高效的防除垢措施研究。

2防除垢措施研究

通过对垢样组成进行分析，目标油田采油井抽油泵主要结垢类型为碳酸盐垢以及硅酸盐垢，针对未结垢或者结垢量较少的采油井，及时采用合理的防垢措施能够有效防止结垢卡泵的频率，延长检泵周期；而针对已经结垢的采油井，则需要采用高效的除垢措施来清除抽油泵中的垢物质，使抽油泵能恢复正常的工作。

2.1防垢措施研究

2.1.1实验方法

根据目标油田采出液中离子组成，配制含有一定浓度成垢阳离子（钙离子、镁离子）的A溶液，再分别配制含有一定浓度成垢阴离子（碳酸氢根离子、硅酸盐离子）的B溶液，将A溶液和B溶液混合后在一定温度条件下会生成碳酸盐垢或硅酸盐垢沉淀，通过测定加入不同防垢剂时结垢前后溶液中成垢阳离子浓度的变化情况，来考察防垢剂的防垢效果，并计算其防垢率。

2.1.2实验结果

2.1.2.1防垢剂类型优选

根据2.1.1中的实验方法，分别评价了几种不同类型的防垢剂对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的防垢效果，实验温度均为60℃，防垢剂的加量均为200mg·L-1。由上述实验结果可以看出，不同类型防垢剂对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的防垢效果有所不同，针对碳酸盐垢而言，防垢剂T-1、T-3和TG-F的防垢效果相对较好，防垢率均能达到85%以上，其余防垢剂的防垢效果则相对较差；而针对硅酸盐垢而言，防垢剂G-1、G-3和TG-F的防垢效果相对较好，防垢率均能达到75%以上，其余防垢剂的防垢效果则相对较差。综合来看，复合防垢剂TG-F对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的防垢效果均较好，当其加量为200mg·L-1时，其防垢率均能达到90%以上，尤其针对碳酸盐垢的防垢效果更好，防垢率可以达到95%以上。因此，下面选择复合防垢剂TG-F继续进行防垢剂加量的优选实验。

2.1.2.2防垢剂加量优选

依据上述实验结果，选择对碳酸盐垢以及硅酸盐垢防垢效果均较好的复合防垢剂TG-F进行防垢剂加量优选实验，实验温度均为60℃。随着复合防垢剂TG-F加量的不断增大，其对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的防垢率均逐渐增大，当其加量为300mg·L-1时，对碳酸盐垢的防垢率可以达到99%以上，而对硅酸盐垢的防垢率可以达到95%以上，防垢效果明显。综合上述实验结果，认为针对目标油田未结垢或者结垢量较少的采油井，可以采用加注复合防垢剂TG-F的措施来防止抽油泵结垢，推荐其加量为300mg·L-1，通过加注防垢剂可有效降低卡泵风险，缩短检泵周期，提高目标油田采油井的生产效率。

2.2除垢措施研究

2.2.1实验方法

分别称取一定量的目标油田采油井抽油泵现场垢样（碳酸盐垢、硅酸盐垢），按固液比为1∶10的比例加入一定浓度的除垢剂溶液，在一定的温度条件下放置4h后，通过滤纸过滤的方式收集未溶解的垢样，在105℃下烘干并称其质量，与初始质量相比较，来考察除垢剂的除垢效果，并计算其除垢率。

2.2.2实验结果

2.2.2.1除垢剂类型优选

根据2.2.1中的实验方法，分别评价了几种不同类型的除垢剂（均为复合有机酸类）对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的防垢效果，除垢实验温度均为60℃，除垢剂的质量分数均为20%。不同类型除垢剂对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的除垢效果有所不同，其中除垢剂HFSJ-2的除垢效果相对更好，当其质量分数为20%时，对碳酸盐垢的除垢率就可以达到90%以上，对硅酸盐垢的除垢率也可以达到85%以上，除垢效果较好。因此，选择除垢剂HFSJ-2继续进行加量优选实验。

2.2.2.2除垢剂加量优选

依据上述实验结果，选择对碳酸盐垢以及硅酸盐垢除垢效果均较好的除垢剂HFSJ-2进行除垢剂加量优选实验，实验温度均为60℃。随着除垢剂HFSJ-2加量的不断增大，其对碳酸盐垢以及硅酸盐垢的除垢率均逐渐增大，当其质量分数为30%时，对碳酸盐垢的除垢率可以达到95%以上，而对硅酸盐垢的除垢率也可以达到90%以上，除垢效果明显。综合上述实验结果，认为针对目标油田已结垢的采油井，可以采用加注复合有机酸除垢剂HFSJ-2的措施来清除抽油泵的结垢，推荐其加量为30%，通过加注除垢剂能够有效除去抽油泵上已经形成的垢质，恢复抽油泵的正常生产工作。

3结束语

通过对S油田抽油泵结垢规律的分析和防除垢措施的研究，本文得出了碳酸盐垢和硅酸盐垢在不同结垢阶段的变化特点，并优选出了对这两种垢均具有显著防除效果的复合防垢剂TG-F和复合有机酸除垢剂HFSJ-2。实验结果表明，采用适量的TG-F和HFSJ-2可以有效防止和清除抽油泵中的结垢，从而减少卡泵现象，提高设备运行效率和油田生产效益。未来的研究可以进一步优化防除垢剂的配方和使用方法，以应对更复杂的结垢环境，为油田开采提供更加可靠的技术支持。

参考文献

[1]韩昭海,吕文昕,郭立川,等. 采油井抽油泵结垢分析及防除垢措施研究 [J]. 当代化工, 2021, 50 (12): 2881-2884. DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2021.12.025.

[2]王佳音. 浅析三元复合驱结垢卡泵的原因及优化 [J]. 化工管理, 2019, (11): 212-213.