注水开发油田油层结垢机理与防垢措施

注水开发油田油层结垢机理与防垢措施

【摘要】近年来，随着注水开采技术的逐渐成熟，油田的采油率得到了显著的提高。然而因注水过程中引起的原有油层平衡的打破，造成了各种油层伤害问题的出现，最为典型的就是油层的结垢问题。本文针对目前国内油田所面临的因注水开采而引起的油层结垢问题，通过试验模拟分析讨论了这类情况下的结垢机理，并对比以往的防垢措施，提出油田水源混配防垢法。此种方法的工作机理是在地表通过采用地表水或油田污水与注入水以一定比例混配，提前去除水中的成垢离子，从而达到防垢的目的。

【关键词】注水油田油层结垢结垢机理防垢措施

1 油田结垢机理分析

1.1 油田结垢理论分析

油田注水开采系统结垢因素很多，但从结垢物的物质本质分析，其结垢物主要是由baco3、srco3、mgco3、caco3、caso4 、mgso4、srso4、baso4等物质组成，而这些沉淀的形成主要是注入水中的成垢阴离子与地层水中的成垢阳离子结合形成，即为采油系统中结垢的最直接原因。鉴于此，要想有效的防止结垢的出现，只有最大限度的排除掉注入水中的成垢阴离子，并防止后续的baco3、srco3、mgco3、caco3、caso4、mgso4、srso4、baso4形成即可。

1.2 试验论证

试验设备主要包括：显微照相系统（主要包括高级体视显微镜，配摄像机、录像机、监视器、照相机等，可随时观察模型中流体运

行状态，随时录像、照相等），加压测试系统（通过采用氮气瓶或电子蠕动泵加压，从而用数字压力仪测量压力）以及辅助设备（主要包括机械真空泵、721分光光度计、数字浊度仪、过滤装置、加热装置等设备）。

试验模型主要采用曲志浩的真实砂岩微观模型制作技术方法，制作砂岩微观孔隙模型，进行试验验证。

试验方法主要是：在常温常压下，将地层水（油田污水）与注入水以不同的比例混合，静置一小时后，观察沉淀物的生成情况并记录；对沉淀生成完毕的上清液进行ph值测试并记录；在不同ph值下，上清液与地层水再次接触后，生成沉淀的情况进行比对分析记录；取出沉淀完全且静置后的上清液两等分，分别加入ca（oh）2，调节溶液ph值使其大于8.4，并对两份溶液同时加以高温高压（接近真实油层温度压力）处理，一段时间后对比观察现象并记录。最后，进行驱替试验，采用真实的油田污水、注入水和砂岩微观孔隙模型，进行地层水—注入水反复驱替试验，在显微镜下观察发现：有大量结垢物出现，且由于结垢物的沉积堆叠，使得原来的大孔隙变成小喉道，甚至一些小的喉道被完全堵塞，且大通道中的沉积物对流体产生明显的阻力作用。通过用地层水与防垢处理过的混合水在砂岩微观孔隙模型中混合，进行反复驱替试验，未出现结垢现象。通过一系列的试验测试得出：混合水（注入水与地层水）结垢倾向远大于单一的地层水和注入水；当温度和气压上升时（接近地下真实油层气温气压），未加ca（oh）2调节ph值的上清液仍然会继

续产生沉淀，而对上清液加入ca（oh）2溶液，调节ph值达到8.4以上的碱性时，溶液中的成垢阳离子可最大化的生成沉淀；将地层水与注水以1：5的比例混合时，混合水的沉淀生成最完全，此时溶液中的结垢阳离子与结垢阴离子可充分接触反应，结垢完全；用经过试验处理过的上清液（混合水）作为油田注入水，可以有效防止结垢的产生。

2 新型油田防垢措施

通过上面实验的验证，可以得出新型油田防垢措施--油田水源混配防垢法。此种防垢措施的工作机理是：通过对注入水在下井前进行预处理，去除注入水中的结垢阴离子，从而最大限度的阻止了其在井下的结垢。其具体实施方法为：

（1）对当地油田的进行客观考察分析，充分了解其地层水以及注入水的基本构成以及一些特殊情况，核算出具体的混合比例，使两者在常温常压下充分混合后能够最大化的生成结构物（即沉淀），从而有效的去除混合水中的成垢阴离子；

（2）按照事先计算好的比例将注入水和地层水（或采油污水）进行充分混合静置，去除结垢物后，加入ca（oh）2调整ph至8.4以上，继续静置一小时以上；

（3）将静置一小时后混合水采样，进行物质组成分析。将分析结果与初步设定注入水要求进行比对，调整相应配比参数，直至最后混合水达到注入水标准。

（4）按照合格调配比例，进行批量混配，从而得到除垢后的注

入水，即可用于油田注水生产。

3 结语

油田水源混配防垢法最大的优点在于改变了传统的先结垢再除垢的思路，防患于未然。同时，它是把当地油田的地层水或油田污水作为除垢剂，通过在下井前提前消除注水中的结垢离子，从而提前清除了像碳酸盐垢、硫酸盐垢、铁的化合物等各种成垢物。此种方法不仅摆脱了不同地质环境的限制，而且不再受气压温度等因素的影响，由于又是采用当地的油田污水作为除垢剂，因此适用于各种类型的油田。在节省了大量的采油成本的同时，提高了油田的采出率，是一项十分值得推广的油田除垢新措施。

参考文献

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作者简介

刘亮（1983—），男，助理工程师，本科，于2008年毕业于大庆

石油学院应用化学专业，现任职于延长股份有限公司定边采油厂，从事化验工作。