结垢是垢质的积聚过程, 是外来流体的化学成分与储层自身流体的化学成分不配伍时, 将会导致油气储层的结垢、沉积等现象。也就是油水井中有机物和无机物固体累积过程, 它们会附着在采油设备表面、射孔孔道、储层空隙等空间。所以采取适当的方法对近井地带进行防垢措施以及对已产生沉淀和堵塞的井筒进行及时的清理非常重要。这里介绍有机垢 (如沥青质、胶质与石蜡) 和无机沉淀 (以碳酸钙为例) 的预防和治理。
有机垢指石蜡、胶质和沥青质在储层中的沉积。该类沉积将会堵塞储层运移通道和采油设备, 许多油井产量都受到有机垢的影响。对还没有沥青质沉积的油井, 可预先向储层中注入适量的化学添加剂来阻止沥青质发生絮凝和沉积。对于油井结蜡, 一是可以通过提高井筒流体的温度, 使得油流温度高于蜡的初始结晶温度来阻止蜡晶的析出, 二是可以在含蜡原油中加入防止和减少石蜡聚集的某些化学剂—抑制剂, 来使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。同时, 也可以通过提高沉积表面光滑度等创造不利于石蜡沉积的条件的方法来防蜡。
对于沥青质的清除, 在某些情况下, 还有可以加入能胶溶沥青质的胶溶剂以防止沥青质沉积的方法。对于有机垢, 除了常规的解堵措施, 如机械法, 化学溶剂法, 热力清除法等, 对于有机垢的清除还有如下方法:
利用高能气体的热力作用, 可清除近井地带的沥青质、胶质、石蜡等沉积物的堵塞。而利用其物理化学作用, 化学反应的生成的携带热力学能的易溶于原油的气体如CO2, N2进入地层, 能提高原油溶解蜡及胶质、沥青质的能力。
该项技术是利用了超声波的振动以及空化等作用原理, 解除近井地带的污染和堵塞。
该技术是利用地面人工震源产生强大的波动场作用于油层进行振动处理, 振动使孔隙表面的某些沉淀污染物脱落分散并被液流带走, 疏通通道。
常见的无机垢有Ca CO3、Mg CO3、Ca SO4、Ba SO4、Sr SO4等。无机垢的生成机理主要是由于外来流体与储层流体的不配伍性及开采条件的变化 (温度、压力、PH值等) 等引起的。
由于碳酸钙溶解度很低, 但仍存在着溶解平衡, 反应为:
污水中碳酸根离子的浓度受注入水中二氧化碳含量以及污水pH值影响, 二氧化碳在水中离解平衡反应方程式如下:
污水中碳酸氢根离子的浓度受注入水中二氧化碳含量及污水pH值影响, 碳酸氢钙在水中离解平衡反应方程式如下:
Ca (HCO3) 2↔Ca CO3+CO2+H2O
当此可逆反应处在稳定状态时, 就不会产生沉淀。温度, 压力, PH值等都会影响碳酸钙溶解平衡, 从而导致沉淀产生。
化学酸液除垢就是利用化学药品与套管壁上的垢起化学反应, 生成可溶性盐类或使垢质变软变薄, 从而利用通井规或套管刮削器将套管上的垢清除。缺点是会造成环境污染, 且会降低设备工作效率。
机械除垢就是利用转盘或螺杆钻具带动井下管柱转动, 利用接在最下部的钻头、磨鞋或铣锥的转动钻去套管壁上的垢, 然后用水泥车冲洗带出地面, 达到除垢目的。
超声波对流体介质的空化作用, 使流体内产生空穴, 当其破裂时产生的强大压力, 可以加速Ca2+、Mg2+等的析出, 并能够将已析出的碳酸盐垢及颗粒杂质击成细小的颗粒悬浮于介质中, 从而起到防垢除垢的效果。
采用电磁技术的优点在于它的绿色环保, 易于操作, 价格便宜等。电磁除垢防垢装置具有除垢、防垢的功能, 其效果与电磁波的频率、水体组成成分有很大关系。随着环境保护的日益严格和水资源的日益短缺, 电磁除垢防垢技术越来越得到重视, 具有很大意义。
如今, 随着石油开采技术的不断发展, 防垢解垢方面也有了很多新技术得产生。从预防到治理方面都有比先前取得更有效的成果。但污染物对采油率与设备工作效率有不小影响, 而且为了对储层尽量减小损害以及保护环境以实现无污染高效率的石油开采, 在防垢与除垢措施上将需要不断改进。
摘要：油井开采过程中将会使地层受到污染, 发生结垢堵塞现象, 这会使采油量和注水量受到影响, 增加油气开采和作业成本, 同时也会对地层造成很大损害。只有采取有效的措施预防和清除堵塞物, 才能够提高采收率, 获得更好效益。本文在石油前辈们的研究基础上主要是重新对无机垢如碳酸钙与有机垢的预防和清除措施进行了概述。
关键词：有机垢,碳酸钙,预防,措施
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