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        解堵型注水井洗井液體系研發(fā)與評價

        2021-09-07 09:14:56李曉亮蘇延輝江安
        遼寧化工 2021年8期
        關(guān)鍵詞:處理劑洗井緩蝕劑

        李曉亮,蘇延輝,江安

        (中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津 300452)

        渤海油田目前多采用清污混注的注水方式,注入水與地層水不配伍時易生成碳酸鈣鎂垢[1]。含油污水長期注入,會造成井筒及地層有機(jī)垢沉積[2]。注入水中硫酸鹽還原菌等微生物的存在,形成腐蝕產(chǎn)物鐵銹等物質(zhì)[3],造成注入壓力高,達(dá)不到配注量,影響油田正常注水。

        洗井是陸地油田注水井常規(guī)管理手段,是注水井保持地層吸水能力經(jīng)濟(jì)而有效的辦法[4]。海上油田由于作業(yè)空間有限,無法利用洗井車等移動設(shè)備,同時需提高作業(yè)時效,降低作業(yè)成本。為了提高洗井效率,本文針對注水井堵塞物組分研發(fā)解堵型洗井液體系,并進(jìn)行了體系性能評價。

        1 解堵型洗井液體系研發(fā)

        1.1 體系構(gòu)建思路

        注水井井筒結(jié)垢或堵塞物成分主要有碳酸(鈣鎂)鹽型垢、腐蝕產(chǎn)物鐵銹(Fe2O3和FeCO3等)以及油污和瀝青質(zhì)等形成的復(fù)合垢。

        針對這類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)特性,優(yōu)選和配置適宜的處理劑,其中對于無機(jī)垢,酸性處理劑效果較好。同時考慮到成本、腐蝕性及溶蝕性能等因素,配制兩種有機(jī)酸體系:WJCG-1為有機(jī)酸及螯合劑復(fù)配而成;WJCG-2為一元有機(jī)弱酸。對于油污及瀝青質(zhì),配制兩種活性有機(jī)清洗劑體系:YJQX-1由多種肪烴及芳烴為基液,復(fù)配滲透劑、潤濕劑、分散劑而成;YJQX-2選用柴油為基液,復(fù)配OP-10、滲透劑及助溶劑,可與生產(chǎn)污水、地層水配制乳液體系使用。

        1.2 無機(jī)垢處理劑優(yōu)選

        稱取一定量(m1)粉末狀無機(jī)垢(碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鐵),置于100 mL(V)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的處理劑水溶液中,60 ℃水浴中靜置1 h (t)后過濾,105 ℃烘箱干燥,稱重剩余固體質(zhì)量(m2),計算失重質(zhì)量(Δm),計算溶蝕能力=Δm/(V·t),單位為g·L-1·h-1,從而表征不同處理劑的無機(jī)垢溶蝕能力,結(jié)果見表1、表2。

        表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)WJCG-1溶液對無機(jī)垢的溶蝕能力

        表2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)WJCG-2溶液對無機(jī)垢的溶蝕能力

        隨WJCG-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,溶蝕能力逐漸增強(qiáng),對碳酸鈣和碳酸鎂的溶蝕能力優(yōu)于氧化鐵,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.0%時,溶解能力均趨于平緩。推薦使用WJCG-1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%~4.0%。

        WJCG-2對于碳酸鹽垢具有良好的溶蝕性能,但與鐵銹的反應(yīng)速率較慢,溶蝕能力較弱??紤]到腐蝕性及成本費用,推薦2.0%~6.0%為使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

        1.3 有機(jī)垢處理劑優(yōu)選

        稱取一定量(m1)有機(jī)垢(30#瀝青、58#石蠟),置于100 mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)YJQX-1、YJQX-2溶液中,60 ℃恒溫水浴1h(t),觀察溶解情況,稱取剩余有機(jī)垢質(zhì)量(m2),計算失重質(zhì)量(Δm),溶蝕能力=Δm/(V·t),單位為g·L-1·h-1,實驗結(jié)果見表3。

        表3 有機(jī)垢處理劑溶蝕能力

        YJQX-1體系,隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,對瀝青的溶解分散作用增強(qiáng),推薦使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%~2%;YJQX-2體系,由于溶蝕組分易在加熱時漂浮于上層,影響溶解分散有機(jī)垢的能力,不推薦使用。

        1.4 緩蝕劑優(yōu)選

        為防止對井筒及井下設(shè)備的腐蝕,須優(yōu)選適宜的緩蝕劑。

        1.4.1 配伍性研究

        選擇常用5種酸化緩蝕劑,按1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入洗井液中,60 ℃水浴下放置4 h,實驗結(jié)果見表4。

        優(yōu)選出配伍性良好的HSJ-01作為洗井液體系緩蝕劑。

        1.4.2 防腐性能試驗

        參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標(biāo)》[5],在實驗溫度60 ℃、實驗壓力為常壓下,對N80標(biāo)準(zhǔn)腐蝕鋼片進(jìn)行防腐性能試驗,結(jié)果見表5。

        表5 緩蝕劑HSJ-01腐蝕保護(hù)性能實驗

        1#體系腐蝕性較強(qiáng),HSJ-01加量4.0%時,仍高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中酸化緩蝕劑一級品5 g·m-2·h-1的要求。2#體系 HSJ-01加量 2.0%時,腐蝕速率降到0.31 g·m-2·h-1,遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        綜上,確定解堵型洗井液配方為:4.0%WJCG-2+2.0%YJQX-1 +2.0%HSJ-01。

        2 解堵型洗井液性能評價

        2.1 洗井液與地層水配伍性

        將洗井液原液分別用渤海油田兩種典型生產(chǎn)水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的溶液,70 ℃恒溫水浴靜置2 h,體系狀態(tài)均無變化(圖1),過濾無沉淀,表明洗井液與生產(chǎn)水配伍性好。

        圖1 洗井液與地層水配伍性實驗

        2.2 洗井液與水處理流程配伍性

        參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《原油破乳劑使用性能檢測方法(瓶試法)》[6],選取渤海某典型油田現(xiàn)場水處理流程數(shù)據(jù),將油水混合樣兩管各100 mL置于70 ℃水浴,分別加破乳劑(100 mg·L-1)、清水劑(43 mg·L-1)和絮凝劑(21mg·L-1),1號作為空白樣,2號加入洗井液體系,用力振蕩10下后靜置。實驗結(jié)果表明,加入洗井液體系后,脫水量、脫水速率及油水界面幾乎無變化,不會影響流程穩(wěn)定性。

        2.3 巖心滲透率恢復(fù)率實驗

        采用洗井液體系作為污染液,實驗方法參考《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》(SY/T 6540—2002)[7],人造巖心烘干后用地層水飽和,70 ℃條件下,煤油正向驅(qū)替,驅(qū)替速率為1.5 mL·min-1,測定基礎(chǔ)油相滲透率;然后用洗井液對巖心反向驅(qū)替污染10 PV,保持溫度,靜置0.5 h;將污染后巖心再用煤油正向驅(qū)替,測定污染后油相滲透率;計算污染前后油相滲透率比值,即為滲透率恢復(fù)率。評價實驗結(jié)果見表6。

        表6 洗井液巖心滲透率恢復(fù)率實驗結(jié)果

        實驗結(jié)果表明,解堵型洗井液體系巖心滲透率恢復(fù)值均大于90%,體系對儲層傷害較低,儲層保護(hù)性能較好。

        3 結(jié) 論

        通過對無機(jī)垢處理劑、有機(jī)垢處理劑及緩蝕劑的優(yōu)選,確定解堵型洗井液體系配方為:4.0%WJCG-2+2.0% YJQX-1 +2.0% HSJ-01。

        該體系對無機(jī)垢和有機(jī)垢均具有良好的溶蝕能力,且腐蝕速率遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。體系與地層水配伍性良好,且不會對油田地面水處理流程造成不良影響。巖心滲透率恢復(fù)值大于90%,體系儲層保護(hù)性能較好。推薦用于海上油田注水井洗井作業(yè),可有效提高洗井效率。

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