李皓潔
(西安石油大學,陜西 西安 710065)
油田結(jié)垢造成的危害一直是不可回避的問題,伴隨油田開采步入中后期階段,結(jié)垢現(xiàn)象將會更加突出。油田一旦結(jié)垢不僅會導致地面管網(wǎng)堵塞,縮小其過流面積,增加注水的壓力,而且也會導致儲層被堵,引起儲層受損[1-3]。我國油田大部分處于內(nèi)陸,水資源短缺,因為油田井底沒有足夠的壓力,開采的時候需要通過回注水來給予維護。伴隨油田開采階段的推進,產(chǎn)出液變多,結(jié)垢現(xiàn)象更加突出。根據(jù)2015年大慶油田所做的調(diào)研,本地區(qū)超過40%的油井深受結(jié)垢的負面影響,比如,檢泵周期變短等。而此種問題井的數(shù)目正在快速增長,增長幅度為12%。針對該問題本文分析了不同離子和站點工況對華慶油田集輸管線結(jié)垢的影響,在機理層面揭示了華慶油田集輸管線結(jié)垢的背后原因,從而為后續(xù)研發(fā)一系列防垢技術(shù)和防垢裝置奠定理論基礎(chǔ)。
表1 不同站點成垢離子除垢周期表
從圖1看出,所檢測站點中鈣離子濃度差別較大。元西一轉(zhuǎn)未檢出鈣離子,而慶一聯(lián)鈣離子濃度最高,為316.98 mmol/L。檢測結(jié)果顯示,元西一轉(zhuǎn)中陰離子碳酸根、碳酸氫根離子濃度遠超其他站點,含量較高,與鈣離子配伍性較差,結(jié)果造成鈣離子雖未檢出,但可能在管道中形成了較多碳酸鈣垢。據(jù)圖1所得,當鈣離子含量較低時,站點平均除垢周期從30天到180天都可能存在,當鈣離子含量較低或較高時,其平均除垢周期可能相同,因此綜合可以看出鈣離子含量對各站點結(jié)垢程度影響較小。
圖1 結(jié)垢站點鈣離子濃度與平均除垢周期關(guān)系
由圖2看出,檢測站點中鎂離子濃度都在0 ~35 mmol/L。元西一轉(zhuǎn)檢出鎂離子濃度為1.07 mmol/L,元東三轉(zhuǎn)鎂離子濃度最高為33.84 mmol/L。根據(jù)檢測結(jié)果及成垢規(guī)律可知,各站點鎂離子濃度較小,鋇鍶離子濃度含量較高,說明形成了較多的鋇鍶垢,形成的碳酸鎂,硫酸鎂垢較少,因此站點鎂離子濃度較小與平均除垢周期并無關(guān)系。
圖2 結(jié)垢站點鎂離子濃度與平均除垢周期關(guān)系
由圖3看出,檢測站點中鋇離子濃度差別較小。元西一轉(zhuǎn),元29增未檢出鋇離子,關(guān)7增鋇離子濃度最高,為3.07 mmol/L。檢測結(jié)果顯示,元西一轉(zhuǎn),元29增兩地中成垢的陰離子濃度含量較高,與鋇離子配伍性較差,可能在管中形成沉積,結(jié)果造成鋇離子雖未檢出,但其平均除垢周期較短,據(jù)圖所得,當鋇離子含量較低時,站點平均除垢周期從30~180 d都可能存在,當鋇離子含量較低或較高時,其平均除垢周期可能相同,因此可以看出鋇離子含量對各站點結(jié)垢程度影響較小。
由圖4可看出元17增未檢出鍶離子,關(guān)7增鍶離子濃度最高,為10.179 mmol/L。檢測結(jié)果顯示,元17增陰離子含量較高,與鍶離子配伍性較差,可能在管中形成沉積,結(jié)果造成鍶離子雖未檢出,但其平均除垢周期較短,為30 d。據(jù)4圖,當鍶離子含量較低時,站點平均除垢周期從60~180 d都可能存在,當鍶離子含量較低或較高時,其平均除垢周期可能相同,分析可知,鍶離子含量對各站點結(jié)垢程度影響較小。
圖4 結(jié)垢站點鍶離子濃度與平均除垢周期關(guān)系
檢測站點中硫酸根離子濃度均較低,濃度范圍在0~1.6 mmol/L之間。元西一轉(zhuǎn)站點硫酸根離子濃度最高,為1.54 mmol/L。檢測結(jié)果顯示,硫酸根離子濃度與平均除垢周期呈現(xiàn)負相關(guān),即隨著硫酸根離子濃度增加,平均除垢周期不斷降低,說明硫酸根離子是影響站點結(jié)垢程度的主要因素。
所檢測站點中碳酸根與碳酸氫根離子濃度差距較小,濃度范圍在0~25 mmol/L之間。檢測結(jié)果顯示,元西一轉(zhuǎn)站點碳酸根碳酸氫根離子混合濃度最高,為24.2 mmol/L,劉玲玲站混合離子濃度最低為2.2 mmol/L,結(jié)果表明劉玲玲站、關(guān)7增、元17增、元29增混合離子濃度較低,但其成垢陽離子濃度較高,造成其平均除垢周期較低,為30~60 d。當碳酸根與碳酸氫根離子含量較低時,站點平均除垢周期從30~180 d都可能存在,當碳酸根與碳酸氫根離子含量較低或較高時,其平均除垢周期可能相同,因此可以看出碳酸根與碳酸氫根離子含量對各站點結(jié)垢程度影響較小。
結(jié)垢站點除慶一聯(lián)日處理液量較大外,其余站點日處理液量在75~210 m3/d。結(jié)果表明,日處理量與平均除垢周期無必要關(guān)系,以上幾個站點平均除垢受周期受日處理液量影響較小。結(jié)垢站點綜合含水量分布在35%~78%,元東三轉(zhuǎn)綜合含水量最高,為77.9%,慶一聯(lián)綜合含水量最低,為30.05%。檢測結(jié)果表明,站點綜合含水量過低或過高都會減緩結(jié)垢,當綜合含水量在50%左右時,結(jié)垢情況最為嚴重,平均除垢周期最低,現(xiàn)場操作時,應盡量避免使站點含水量達到50%。
1)研究表明鈣離子、鋇離子、鍶離子含量對各站點結(jié)垢程度影響較小,而硫酸根離子是影響站點結(jié)垢程度的主要因素,碳酸根與碳酸氫根離子含量對各站點結(jié)垢程度影響也較小。2)各個站點平均除垢周期受日處理液量影響較小。站點綜合含水量過低或過高都會減緩結(jié)垢,當綜合含水量在50%左右時,結(jié)垢情況最為嚴重,平均除垢周期最低,因此現(xiàn)場操作時應盡量避免使站點含水量達到50%。