油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究

油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究

侯学林 1 王丽坤 2 梁喜 3 殷剑 4

1玉门油田公司环庆分公司，甘肃省酒泉市肃州区， 735000

2玉门油田公司鸭儿峡采油作业区，甘肃省酒泉市肃州区，735000

3玉门油田公司鸭儿峡采油作业区，甘肃省酒泉市肃州区，735000

4玉门油田公司鸭儿峡采油作业区，甘肃省酒泉市肃州区，735000

摘要：石油是一种重要的能源，在各个领域中都有着广泛的应用，因此石油的开发与生产十分重要。油田开发分为多个阶段，一般情况下到了中晚期阶段，需要逐渐增加注水量来开展油田开发作业，然而这样一来就有可能对油水井筒造成一定程度的腐蚀，并逐渐结构，对油田的开发与利用造成了不良影响。了解并掌握油水井筒结垢的原因，并针对问题采取有效的除垢措施是业内人士十分关注的问题。本文就针对油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺进行研究与分析。

关键词：油水井筒； 腐蚀； 结垢； 防垢；除垢

引言

在油田开发与生产的中后期阶段，需要通过增加注水量的方式来完成作业，目前我国很多油田的多个区块已经达到这一阶段。然而，在长期注水采油的操作模式下，很多油水井筒遭到一定程度的腐蚀，并在其表面逐渐结垢。造成油水井筒结垢的因素很多，其中最为突出的原因是油、气开发过程中的出现的腐蚀，除此之外还在一定程度上受到地质条件、外部环境等因素的影响。相关单位需要结合实际情况采取有效措施做好防垢除垢工作。

1. 油水井筒腐蚀结垢的原因分析

   1. 腐蚀原因

因注水而造成的油水井筒腐蚀，是由多个因素共同影响的，这些因素大致可以分为三类：首先，在油田和集输系统之中，存在着数量不同且组织具有一定差异的水，而这些水大多为海水或者盐水，在原油开采的过程中这些水会被一并带上来。而我国幅员辽阔，油田分布在不同的地区，其气质条件也存在着较大的差异性，差异性的地质条件导致溶解气体的种类也具有多样性，主要包含有氧气、二氧化碳、氯化氢等，这些溶解气体造成了油田井筒的腐蚀；其次，一些有害离子会对油田井筒造成腐蚀作用，例如氯离子、碳酸氢根离子等；最后，一些细菌也会对油田井筒造成腐蚀，常见的与硫酸盐还原菌，它可以对硫酸根进行一定程度的转化，使其成为硫离子，进而对油田井筒造成腐蚀。

1. 2. 结垢原因

实际情况证明，油田井筒结垢的情况难以完全避免，一般情况下油田井筒的结垢量与油田的产出水量呈现出一定的正比例关系，即油田产出水量越多，则井筒的结垢量也越多。在对油田进行开发的过程中，较为常见的出晾凉所带来的水垢，主要包含有BaSO₄、SrSO₄等，除此之外，开采还会带出一定的腐蚀产物，例如FeS与Fe2O₃等，水垢在油田井筒之上的分布并没有十分明显的规律，但以地层表面、设备表面以及管线内的水垢居多。究其原因，主要存在两个方面的因素，一方面是在温度、压力等物理因素或者是化学环境变化的影响下促使水条件也随之发生了一定程度的变化，进而形成了水垢；另一方面是因为水的来源地层化学元素种类与含量方面存在一定的差异性，在混合之后出现了相应的沉淀现象，进而形成水垢。

2. 油水井筒的防腐与除垢工艺

   1. 防腐工艺

对于油水井筒而言，其出现结垢的情况从本质上来看也是一种对自身的腐蚀，而腐蚀所导致的结果便是油水井筒结垢，且结垢会在一定程度上进一步加剧腐蚀。腐蚀主要表现在孔蚀上，情况严重者甚至会导致穿孔。当前状况下，油水井筒的防腐工作主要从两个方便入手：第一为化学防护法，化学防护法主要借助化学药剂进行防腐，具有经济性好、操作方便快捷等优势。在运用化学防护法时，首选需要充分结合油田井筒结垢的物质组成元素，并在此基础之上对缓蚀剂药剂的品种进行合理有效的筛选，较为常见的缓蚀剂主要有KWN-2、FD-1、TZ-701等。选择好缓蚀剂之后，则需要针对具体的投药量进行一定程度的试验，并依据试验结果最终确定最为合理的投药量，并投入使用。第二是内防腐涂料技术，这一技术具有成本低、效果好的优势，目前较常使用的涂料主要有SN222等，这一涂料的主要作用是针对石油钻杆以及油管内壁进行防腐与防结蜡，SN222固体含量相对较高，且为单组分，因此在常温下也能进行很好的保存，应用时对其进行一定程度的加热，使其固化成膜，进而起到良好的防腐作用。

1. 2. 防垢除垢工艺

在油水井筒防垢除垢方面，传统的工艺是酸洗法，即对结垢情况相对严重的油水井管用酸进行清洗，并在此基础之上进一步使用酸化压裂的方法对油层急性结垢处理。传统除垢方法存在较大的弊端，主要表现为经济效益不佳、操作繁琐且频繁、酸洗会对油管井筒等造成一定程度的腐蚀。在采油的过程中，当液体从高温高压地层向井筒流入时，压力与温度都发生了较大程度的下降，在这种情况下便会产生以碳酸盐为主的结垢，这些结垢往往聚集于油管的内外壁、筛管以及尾管之上。在油井生产的过程中，地层水之中的二氧化碳会不断溢出，如果其含量低于碳酸盐垢溶解平衡所需量时，就极易出现结构的情况。除此之外，在井流物之中存在着一定的杂质微粒，它可以在一定条件之下析出晶体，这些晶体慢慢沉积最终形成垢。针对上述油水井筒的结垢机理，可以采取如下几个方面的防垢除垢措施。

①化学除垢：即利用化学药剂进行除垢处理，所用到到的化学药剂主要包含有无机磷酸盐防垢剂、聚合物防垢剂以及有机磷防垢剂。

②磁防垢：磁场能够对水垢的生成与聚集起到一定程度的限制作用，但磁防垢的应用机理复杂程度相对较高。实践证明，未经磁化的水滴中水垢的颗粒相对较大，且大多集中在水滴的表面，而对水滴进行有效的磁化处理之后，水滴内的水垢颗粒变小，且不会在集中于水滴的表面，而是悬浮于水中，这样一来，其与钢铁表面的接触则会减少，减少结垢发生的可能性。

③机械清垢：机械清垢指的是运用一些特殊工具或者设备对结垢进行处理，例如高压水射流等，它可以对相关设备以及管线之中的积垢进行清除。高压水射流技术具有效果较好、环保性高的特点，它主要是由高压泵、驱动装置、调节压力设备、高压软管、喷嘴等共同组成的，可以将这些构件配置在一辆卡车之上，可以十分便捷地开展除垢作业。但是这样技术也存在着一定的不足，它无法对近井地层中的积垢进行有效清除。

④超声波除垢技术：超声波除垢技术是利用高频震荡的产生可使器皿内的溶液溶解能力增大,可以理解为,高频震荡能提高流动液体和机构物的相溶成度,破坏积垢行成的条件, 缓解了积垢形成的时间。配合一定的除垢剂，使之发挥最大功效，很容易与钙、镁、碳酸盐水垢发生反应，生成易溶化合物，使水垢溶解。超声波除垢具有传播性好、穿透性强的特点，且能够对一些介质进行有效的除垢处理。

3.结束语

本文主要针对油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺进行研究与分析。首先对油水井筒腐蚀结垢的原因进行了一定程度的阐述，然后在此基础之上有针对性的提出了相应的防腐蚀与防垢除垢工艺，其中防垢除垢工艺主要包含有化学除垢、磁场防垢、机械洗垢以及超声波除垢。综上所述，积垢的存在一定程度上影响到了油田的生产与开发，相关单位了解并弄清积垢产生的原因，选择针对性较强且行之有效的除垢措施予以解决，能够保证油田生产与开发的正常进行。

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