葛乐清
(大庆职业学院机电工程系,黑龙江大庆 163255)
弱碱体系三元驱抽油机井防垢技术的研究及应用*
葛乐清
(大庆职业学院机电工程系,黑龙江大庆 163255)
弱碱体系三元驱抽油机井防垢技术是在研究该体系三元驱抽油机井防垢泵进行的,通过对其防垢技术研究,明确了弱碱体系三元驱抽油机井结垢的成因,以便在弱碱体系三元驱抽油机井进一步进行采取防垢措施,解决了由于因结垢影响该体系三元驱抽油机井的正常生产问题。
弱碱体系 结垢 防垢
1 抽油机井结垢的成因与危害
大庆油田进入中高含水开发后期，作为大庆油田三次采油的接替技术——三元复合驱驱油成为提高采收率的一项重要技术措施，但随着采出液中聚合物浓度、弱碱浓度和表活剂浓度的升高，抽油机井的结垢成为问题之一。从试验区情况来看，油井结垢已影响了正常生产。引起设备腐蚀结垢的事件不断发生，轻者表现为加快井下油套管腐蚀速率，缩短井的寿命；引起抽油机井举升设备中抽油杆、管断脱和偏磨现象，造成三元复合驱抽油机井检泵率升高，增加了油井作业费用；重者因结垢堵塞地层，降低地层的渗透率，减少产油量，甚至油井堵死无法处理而报废。严重影响了试验区的正常生产，因结垢造成生产油井停产，使油田受到严重的经济损失。
2 抽油机井防垢技术
经过国内外多年的研究和实践，在防垢和除垢方面，有些技术起到了一定的作用。目前，国内外对油田抽油机井结垢的防治技术分为化学技术、工艺技术和物理技术。化学防垢技术是应用化学防垢剂的某些特性阻止垢的生成；工艺防垢技术是改变或控制某些作业工艺条件来破坏或减少结垢的生成条件；物理防垢技术是应用某些物理仪器设备的功能抑制垢的形成。
2.1 化学防垢技术
化学防垢技术是将化学防垢剂注入合适的抽油机井部位，通过防垢剂的低限抑止机理或晶格畸变机理破坏和毒化已形成的垢晶体，达到抑止垢生长的目的。也可通过防垢剂的鳌合作用使其和游离的钙、镁离子结合，形成稳定的可溶于水的五元化合物或六元化合物，减少水中的钙、镁离子浓度。包括酸洗、鳌合剂溶剂清洗和大环聚醚化合物清洗等[2]。
针对国内各油田的不同的地质、结垢情况，经过几十年的发展，国内一些企业和研究机构已经研制出多种防垢剂。由于成本低、应用方便，在油田防垢上被普遍采用。
防垢剂在实际应用中有一定的局限性:
(1)使用效果取决于是否均匀分散在水中，在某些工况下如斜井和定向井中，防垢剂分散不均匀，效果较差；
(2)需要额外的设备来添加药剂，增加了费用，另外，药效较短也导致了药剂费用较高；
(3)使用化学防垢剂对油层造成一定的污染，这与当前绿色环保相违背。
2.2 工艺技术
(1)缓蚀剂防护技术。针对油井腐蚀问题，常采用油井投加缓蚀剂，从油井环空中加入，利用缓蚀剂自重沉入井底，随采出液返出，使流经的管网受到保护，从而延长油、套管以及井下工具及管线的使用寿命[1]。
表1 三元复合驱防垢泵下井应用前后生产数据对比表
(2)固体防垢和液体防垢防护技术。通常药剂防垢法可分为固体防垢和液体防垢。其防垢原理是药剂与成垢离子可以起到良好的鳌合、分散作用，从而阻止离子结合成垢[3]。
液体防垢药剂容易研制，可在油水井中环空加入，或在注水泵及油田污水水区中投加。固体防垢药剂是一种固体防垢块，使用时用自制的防垢工作筒封装，随作业时下到井中。当液流通过防垢块时，防垢剂溶于水和油中，起到缓慢溶解、长时间有效的功能。但是高温下防垢块容易破碎，易造成堵井，因此应用不多。
(3)注入水质改性技术[4]。通过在热力学、结晶动力学和流体动力学三方面进行分析，得到垢的形成过程:油水混合液是含有CO2和HCO3-构成的弱酸性缓冲水体，油水混合液——过饱和溶液——晶体析出——晶体生长——结垢。水质改性的基本出发点就是破坏这种水体，但方法较复杂，费用较高。
除此之外还有选择耐蚀材料及工程防腐技术、采用阴极保护，但防腐防垢效果不太理想或不甚经济。
2.3 物理防垢技术
物理法除垢包括高强声激波处理法、永磁除垢法、应用水中结晶动力学原理除垢等。
高强声激波处理法是利用声激仪产生的高强声激波震掉和击碎松散的垢物，然后由液流带出地面，当垢物致密而坚硬时，这种方法并不凑效。永磁除垢法主要用于油气管道。
应用水中结晶动力学原理除垢的具体操作方法和使用仪器未见详细报道。目前国内外采用物理法除垢的还不多，更多的是物理法防垢。
3 弱碱体系三元驱抽油机井的防垢技术应用
大庆油田第三采油厂没有特定哪一类防垢技术，基本上都是针对不同的区域地质情况，采取综合使用上述技术。
从2010年实行绿色油田以来，采用很多物理方法进行防垢，如研制了井下固体防垢器、井下防蜡阻垢降粘装置、防垢泵用于弱碱体系三元驱抽油机井。
从生产情况看，这些技术各有不同的应用范围，长期的跟踪实验数据看，都能稳定地解决防垢问题。详见表1。
[1] 温淑新,杨建平,孙海杰,等.前大油田腐蚀结垢的原因及对策[J]腐蚀科学与防护技术,2002.
[2] 陈卫东,于会宇,等.萨北油田三元复合驱防垢技术研究[J].大庆石油地质与开发,2001年第20卷第4期.
[3] 姜民政.三元复合驱油井结垢分析及防垢剂研制[J].石油化工腐蚀与防护,2003年第20卷第3期.
[4] 于智明.降低弱碱三元驱抽油机井检泵率.内蒙古石油化工. 2013年第14期.
⋆黑龙江省教育厅高职高专院校科学技术研究项目,编号为12535012。
