油水井结垢机理和除垢技术探究和应用.doc

油水井结垢机理和除垢技术探究和应用 　　 【摘要】积垢的产生能够在油管表面形成污垢，在管内造成内部区域的阻力，从而降低了输油量极其速度，继而对产油量造成不可估摸的损失。众所周知，结垢可以造成油管内部流通面积的缩小，在地层的结垢还可能引起储层渗透率降低等问题，。储层伤害直接影响着采油井的产能。所以油水井的防垢和除垢问题正待解决。 【关键词】油水井 结垢机理 除垢 1 结垢的主要原因 结垢即指管道内部由于固态附着物长期淤积而造成局部阻塞现象。附着在管道内壁上的微粒块状物体就是结垢。在油田开发之中要根据情况向管内注水，而油田情况又与井下的油藏运输有关，所以结垢原因有很多。具体而言，一是所注水的矿化度和硬度都很高导致管内高钙垢的形成。如果在采油井中注入的水质硬度和碱度都过高，那么随开采条件的改变，譬如温度和压力以及pH值的改观，就可能在油井管内发生结垢现象；二是注入的水与地层水混合促进结垢现象的发生。地下水与地层水常常属于不同系别的液体水，所以当两种或几种不同系的水源融合在一起，经过一系列的化学反应就很可能促使结垢的形成，造成垢离子之间的补充。还因为不同系水质之间的杂志不能融合，所以悬浮物与不溶物容易沉淀造成结垢沉积。譬如腐蚀产物FeS和Fe2O3等粘土矿物质；三是胶质和沥青质以及蜡所共同形成的有机垢；原油含有胶质和沥青质及蜡等物质，采油过程中这些有机物会随着温度以及压力的变化附着于管壁的结垢上。这些物质则与无机垢产生混合垢；四是细菌滋生导致地层的堵塞。以长庆油田为例。油田地层中含有称为厌氧菌的硫酸还原菌和号称好氧菌的铁细菌。细菌繁殖长成菌络从而堵塞地层。细菌因为代谢作用而产生的粘液也可能堵塞地层；五是粘土矿物的堵塞现象。粘土矿物处于储层，它在水敏和酸敏的储层地层中出水后会自行膨胀造成地层的孔隙堵塞；六是生产条件的变化。随着生产条件的改变，井筒的温度和压力等方面也会随之改变，这些意外因素可能导致结垢现象的发生。 2 除垢工艺技术 除垢工艺技术主要应用于油管的除垢技术。譬如国内油田传统的酸处理工艺，处理成本高、程序繁琐，一旦处理失误就可能导致管内出现腐蚀事故，促使油管的使用寿命被消弱和缩短。如此酸化压裂长期实施也会伤害到油层。因而本文就在此介绍以下除垢的新工艺技术。 2.1 水力机械联合刮削除垢技术 水力机械联合刮削除垢技术即指按照结垢情况来制定物理除垢计划，利用井下专用除垢的机械破碎工具来按照程序设计，进行井下的刮削。这里所说的专用钻头是表面特制的圆柱钢丝刷。这种钢丝刷可将井壁上的附着物刮掉。当然专用钻头也能实现旋转剪切的除垢作用。主要针对于井壁上的硬垢。水力机械的联合刮削工具由四部分构成。一是具有与旋转水射流解堵工具相似的高压旋转水射流除垢装置。其尺寸小和高旋转能更有助于进入井径小的结垢套管；二是弹性的清洗器。弹性清洗器即利用硬度高且排列要均匀的钢丝，在除垢过程中镶嵌在芯轴上穿过特制橡胶，保有螺旋循环槽以促使除掉的结垢返回通道；三是弹簧硬质的合金刀片。类似刮管器可清除水力机械联合刮削工具和弹性清洗器无法消除的结垢（约10mm内）。具有除垢干净且井眼规则等优点；四是两级的过滤器和单流阀。过滤器可确保喷嘴不堵塞。还能在一定程度上防止憋泵现象的发生。其中单流阀则可有助于反洗工作。具有保护井管柱，还能处理小井眼的结垢问题。保证检管周期以提高注水增油的效果。2.2 井下射流工艺技术 井下射流工艺技术即指借用井下旋转自振的空化射流解堵装置在一定转速内所产生的高压水射流和高频振荡水力波以及超声波等三种方式来对物理堵塞物予以清理。这种技术主要应用于传统机械和化学方法不容易清除的结垢问题。不仅具有解除堵塞和疏通孔隙的疏通和渗透作用，而且还能降低原油的粘稠度。这个技术还能依照管内堵塞的类型和程度来有选择性地控制射流压力和旋转速度，结合选择性好和适应性强等优势来处理层段。还能与其它处理方法相结合来规范处理时间。特别适用于高含水期油田和低渗油田之中，油水井的解堵与增注等措施。譬如英国北海油田。具体而言，一是射流爆破技术。即利用新型的无磨料流体射流工具来清除软垢；二是垢爆破技术。即利用焊珠磨料的特殊射流工具来清除硬垢；三是桥塞爆破技术。即利用强力铣刀以及磨料射流来清除管道除垢。这个油井的井底组件主要由喷头、转体、高压过滤器以及斜环等部分构成。其中的斯特林焊珠与砂粒的除垢性能类似，但侵蚀性在钢材方面的利用率比砂粒要低95%。尤其球形砂粒除垢快，它具有高断裂韧性、低易碎性、酸溶性和无害性，可对井眼及底层在不造成破坏的前提下有效防止结垢的再次形成。2.3 超声波除垢技术 超声波即指声音传播的振动次数频率超过了20000赫兹。这种超过人类耳朵所能接受范围内的声波，不仅方向