浅谈油井酸化除垢技术

浅谈油井酸化除垢技术

张晓艳 胡明 尹恬恬

中石化胜利油田分公司滨南采油厂 山东滨州 256600

摘要：油田开发后期油井结垢现象非常普遍，油井结垢后会造成近井地带堵塞，制约油层潜力发挥，也会导致油井生产不正常，影响免修期。因此防垢、除垢是当前油田急需解决的问题。本文通过对酸化解堵机理研究，制定了依靠酸化解堵除垢的技术思路，同时通过对垢样分析，优选酸化配方体系，优化施工工艺，取得了较好的效果，为油田稳产提供了一条保障油井正常生产，增产创效切实可行的技术建议。

关键词：油井；酸化；除垢技术

1油井结垢造成的危害

油井结垢严重影响免修期的提高和采油时率。

1.1　保护储层减少油层伤害能保证油井产能发挥

地层伤害普遍存在于地层、孔眼、举升系统、管路中，阻碍流动通道，油层伤害降低油井的生产和水井注水能力，地层伤害可划分为自然伤害和诱导伤害。

自然伤害是指当生产油藏液体时初次产生的伤害，包括：微粒运移；膨胀粘土；水垢；石蜡或沥青的有机沉积物；混合的有机或无机沉积物；乳状物等。

诱导伤害是指对井实施作业的过程中，外部操作引起的伤害，包括：注入液体中的固体或聚集物等进入颗粒的堵塞；由于注入液体或油基钻井液引起的润湿性改变；酸及副产品反应；铁沉淀物及催化剂；细菌等。

1.2　油井结垢会引起地层伤害

油田开发后期，结垢现象非常普遍，它能存在于油管、孔眼和地层中，油田最常见的垢：CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、铁垢、氯化物垢、硅垢等。

（1）碳酸钙垢，当富含钙离子和碳酸氢根离子的水的压力降低时，通常形成CaCO₃。这种沉积作用受CO₂脱气的影响，它能增大pH值并使高浓度的钙不稳定。

（2）石膏，是石油工业中最常见的硫酸盐垢。石膏的化学式为CaSO₄·2H₂O，故它与半水石膏CaSO₄·1/2H₂O）的组分相似，通常称为熟石膏。它的分子式也与蒸发矿物无水石膏（CaSO₄）相类似。BaSO₄是较少见的硫酸盐沉淀物，但它能引起严重的伤害问题。几乎所有钡和硫酸盐离子结合都能产生沉淀，它并不明显溶解于酸和溶剂中，因此难于消除。

（3）硫酸钡（BaSO₄）。像CaSO₄一样，BaSO₄通常被认为是不配伍水相混合的产物，这种水由于压降、脱气或紊流而促进了其沉淀。硫酸锶或天青石（SrSO₄）是通常的硫酸钡晶体点阵中的替代物，在化学除垢系统中，它比硫酸钡更能溶解。垢的沉积作用是由于压力降、温度、溶解气、流动粘度、成核场所及金属类型所影响。即，任何能打破溶剂平衡的方式都能形成垢。铁盐垢主要是硫化铁垢，如FeS（硫化铁）、Fe2O₃（氧化铁）、FeCO₃，铁垢通常见于既具有含铁量高，又有向硫酸钙沉积的趋势的井中，硫化铁的铁垢是非常难以消除的，有的硫化铁可以被盐酸或多价螯合剂溶解，而有的很难溶解。

2　油井结垢位置及成份组成分析

油井结垢主要发生在生产管柱和油层套管。

生产管柱结垢部位主要集中在动液面以下管柱被浸泡部位，其中以花管结垢最为严重。油井生产管柱结垢后会造成进油部分堵或深井泵工作不正常，影响油井产量及免修期。

油层套管结垢部位目前还没有准确认识，经验认为与水井连通好的油层结垢概率大，确切堵塞情况可通过压力恢复试井得到渗透率和表皮系数。油层套管结垢后影响油井产能，造成井况缩径影响增产措施施工。

3　油井除垢技术对策

目前油井除垢主要有两种方式，一是机械除垢，二是酸化除垢。机械除垢受井况、现场限制施工难度大，成本高，应用较少，目前除垢的主要采取酸化措施。

3.1　酸化配方体系的选择

根据油田垢样分析结果，目前常用酸主要有盐酸、土酸和缓速酸。

盐酸：主要成份HCl，具有成本低，适应除无机垢，反应快，处理半径小，对管柱有一定的腐蚀性等特点。

土酸：主要成份为HCl和HF，适用于特低渗油藏泥浆堵类型井，易产生二次沉淀，反排时间长，影响脱水系统。

缓速酸：主要成份为氨基磺酸，与碳酸盐反应生成氨基磺酸钙镁，溶解度大，无需返排。成本偏高，溶垢彻底、无沉淀，腐蚀性小。

根据以上酸液特点，我们确定选择氨基磺酸为主要酸化配方体系，同时为了解决有机杂质增加了添加剂，为了减少对管柱的伤害增加了缓蚀剂。其工作机理为酸液中的H⁺与堵塞地层的无机垢类反应除去堵塞地层的无机垢类。而化学剂中的有机成份（包括表面活性剂、有机溶剂等）与堵塞地层的有机垢类如：石蜡、沥青质、胶质等重质成份通过卷离、乳化与增溶作用，解除胶质、沥青质等高碳有机污染物对油层的堵塞。

3.2　酸液配方体系适应性及配伍性试验

通过室内实验确定氨基磺酸反应时间。

分别取垢样1g放入两个浓度为7%的溶液烧杯中，在50℃下，记录不同时间内的溶垢率。实验数据表明，当反应时间延长后溶垢率增加，当达到4h时溶垢率接近90%，再延长反应时间溶垢率变化不大，说明4h为合理的溶垢时间。

4　施工参数设计

4.1　酸化解堵半径设计

据资料，总流压下降50%发生在井筒周围6m以内，25%发生0.3～1m之内，若近井结垢造成的表皮伤害存在则远大于这个数，并影响油井产量，所以一般选择在1.5～2m。

4.2　施工排量控制

根据现场压力，注入压力不高于3MPa，在0.4m³/min以下排量注入3～5m³，提高排量0.5m³/min以上注入剩余药液，观察井口压力情况，如压力高于3Mpa降低排量。

5　现场实施效果

根据以上研究成果累计施工15口，有效率100%，平均单井日增油0.3吨，延长油井免修期22天，不仅实现了增产，还延长了油井免修期，同时也说明有针对性地采取酸化除垢对油田实现增产及保证油井正常生产的必要性及重要性。

6　结论及建议

酸化除垢解堵是解决老油田开发后期油井结垢影响油井渗流能力，导致产量下降的有效措施，通过对影响油井生产的表皮系数增大问题，根据不同的堵塞原因选取有效的综合技术治理措施，认真分析堵塞原因，优选配方体系，优化施工参数是保证效果的前提和基础。酸化除垢解堵技术施工成本低，占井时间短，易施工，经济效益好，适合规模应用，是一项能减缓递减，快速见效的实用技术。

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