油田结垢预测及防垢技术研究

张鹏飞

（长庆油田分公司超低渗透油藏第一项目部，甘肃 庆阳 745400）

一﹑地层结垢预测方法

具有代表性的预测模型包括：1952年 Stiff和 Davis，1969年 Skillman，1970年 Vetter和 Phlilips，1982年 Oddo和Tomson，1989年Todd和Yuan等。早期预测方法简单，使用方便，但忽略了压力﹑温度﹑离子强度以及其它因素，使应用的有效性受到影响。1994年Oddo和Tomson在以前的基础上得到了更完善的预测模型。我国专业人士也编制了许多预测软件，如袁明东等人的迭代法，吉林油田的PIOS，JHCPS软件及朱义吾等人的SDCQPC系统，都是比较出色的软件。

二﹑油田常见防垢方法

1 工艺法

工艺法防垢措施对于一切可能结垢的流体环境都有其特点和功效。但是，从垢物形成的外部条件来看，采用工艺法是有效的也是必要的。

工艺法的具体措施有：

① 正确选用注水水源，确保注入水与地层水在化学性质上配伍，这就要求事先对地层水进行必要的化学测试，掌握有关性质数据；

② 控制油气井投产流速和生产压差，以免因此而加快垢物形成和生长；

③ 封堵采油井中的大小层段；采用有套层的装置及管柱；

④ 提高管内油水液流速度；

⑤ 人为地使井中油水混合液形成紊流状态；

⑥ 加深泵挂深度；

⑦ 把尾管下至油层底部。

具体实施时，以上工艺法各有利弊，不可多种措施同时使用，应根据油田的实际情况酌情选用。

1.1 油水混合物在井内紊乱

可以使体系更均匀化，避免水相与管子，设备表面的直接接触，从而减小了结垢的可能性。该方法只有形成油包水型双相混合物时才有效，采用专用喷嘴，阻流器等即可形成紊流。不足之处是随着CO2的放出，相应地降低了碳酸盐稳定性，所以液体可能脱气。

1.2 有选择地封堵出水层和夹层

用来限制那些混合时能出现强烈结垢的水流，如果能够避免不相容的水混合，就可以防止产生不溶性的沉淀物。如果一种水高含成垢阳离子，另一种水高含成垢阴离子，那么只要这两种水混合，离子最终浓度达到过饱和状态，就会产生结垢。所以在注水开发过程中，对一般的循环水，可以采用软化水的方法，以减少或除去成垢离子。

1.3 增大油水流在管内的流速

在流体流速高的时候，盐的沉淀过程可以延缓，这是由于过饱和溶液在工艺设备中停留时间缩短以及微晶在设备内表面附着强度有所下降的缘故。可以用这种方法保护个别区段，例如油水井，但是不能避免整个工艺循环中后边和前边区段的结垢，增加了水力损耗。

1.4 采用内表面有涂层的管子及设备

采用内表面有涂层（如玻璃钢﹑特种漆等）的油管，这是转移结垢点的局部措施，在某些重要部件上，如沉没泵，可以采用这种薄膜涂层，会收到明显的效果。

1.5 增加沉没泵的下放深度

杆式泵或者电动沉没离心泵下放到最大深度时多数情况下都能显著地减少这些装置里的结垢。因为这个时候，由于沉没深度的增加而引起泵区压力的提高，即使在高温条件下也可以避免水的蒸发和CO2的释放。

2 物理法

影响结垢的因素有温度﹑压力﹑水中含盐量﹑pH值﹑成垢离子浓度以及水的流动状态﹑管线形状以及其它环境条件等，我们可以控制其中的某些条件，就可以改变盐垢的析出程度。从设计角度来说，输油管线的内壁应光滑或施以涂层，减少弯管，增加水的流速等。采用磁场﹑电场﹑声波以及其它组合处理产出注入水。

2.1 磁防垢技术

水的磁处理方法比较广泛的应用于各种热交换装置和供水系统中，以防止形成致密的无机盐沉淀物。无论装置与设备的结构特点如何，磁处理水的本质都在于使液体流经一个或者几个磁场，因此，实施的工艺流程非常简单。前苏联阿塞拜疆石油科学研究设计院研制了一种磁处理装置，它建立了多级顺序相接的磁力线，这些磁力线极性交错。装置的各部件呈圆筒形，它们保证了磁场强度在工作间隙中均匀分布，同时还保证了混合物在所有工作间隙中等速运动条件下的水力磨阻最小。

2.2 电极脉冲技术

带电离子在直流电场作用下在一定介质中所发生的定向运动就是电泳。单位电场下的电泳速度称为淌度或电迁移率，在无限稀释溶液中（稀溶液数据外推）测得的淌度称为绝对淌度。想象一个带电离子在电场中的运动情景，它除了受到电场力FE的作用外，还会受到溶剂阻力Ff的作用。一定时间（＜10-11s）后，两种力的作用就会达到平衡，即FE =Ff，此时离子作匀速运动，电泳进入稳态。

3 生物法

生物法是最近几年所提出的一项新的技术，是一种比较特殊的方法。在实际生产中对结垢和腐蚀控制观察表明，由微生物产生的一些生物化学剂具有与防垢和防腐蚀化学剂相似的特性。

微生物生物化学剂（例如有机酸）能够使阴离子粘合起来，并且因此限制其形成矿物沉积物的能力。同样，微生物生物表面活性剂（鼠李糖和海藻糖糖质）也有相似的作用。其它微生物化合物可能起生膜剂﹑给表面涂层和防止适于垢生长的晶核形成的作用。

三﹑结论与建议

1安塞油田以CaCO3垢型为主，占90%以上。

2影响结垢形成的因素一般为：成垢离子浓度﹑水的成分﹑压力和温度﹑pH值﹑润湿性和粘附性。而导致这些因素变化的条件有：形成注入水与地层水在地层中混合；原油中的活性水溶性组分扩散到水里；合成的化合物渗入水中；水中的二氧化碳转化为气相；热力学条件的改变；水的蒸发。

3除垢方法与防垢方法一样，对于地面部分，可物理﹑化学方法结合，在地层则化学方法要经济的多。而物理法见效快，作用直接，适合与结垢特别严重的井及地面管线。

4安塞油田在清防垢过程中，采用挤注法﹑坐封器﹑防垢筒等方法，在一定程度上减缓了结垢趋势。对于油田应重点加强防垢，毕竟在形成垢以后再除垢会造成很大的经济损失。

[1] 舒干，邓皓，王蓉沙，油气田防垢技术与应用[J].油气田地面工程（OGSE），1996，15（04）.

[2] 路遥，陈立滇.油田水结垢问题[J].油田化学，1995，12（03）.281—286.