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油水井结垢机理及除垢技术研究与应用

摘要：针对油田因结垢导致油井不能正常生产的问题，通过水质分析数据、

腐蚀程度结垢趋势模拟以及垢样分析，评价现场腐蚀结垢情况，利用监测现场总

铁离子、成垢离子总量，分析现场实施前后数据变化情况，评价现场实施效果，

调整治理对策，指导现场实施，有效防止油井结垢对油井生产的危害，减少维护

性作业，提高油井生产效率，不断提高油井的产能，满足油田开发的产能要求。

关键词：油井；结垢；腐蚀

随着油田开发的深入，油井的综合含水不断上升，油井的结垢现象越来越严

重，已经制约了油田的良性开发。近年来研究区块的结垢油井数逐年增加，在作

业时发现井筒结垢严重，直接影响产量。对此开展结垢井治理工作，通过研究区

块结垢机理，分析认为目前实施污水回注措施，可以有效避免矿化度的进一步降

低，有助于减轻结垢，提高机采效率

1研究背景

某油田Q42、Q46等平均每年因结垢问题导致检泵作业10井次，占小修井数

的16.67%。油井结垢会造成井卡、泵不起作用等异常情况，导致油井无法正常生

产，缩短油井检泵周期，增加油井维护作业费用。因此，研究结垢机理，研制有

针对性的药剂配方、加药制度，对减缓油井结垢情况具有重要意义。

2结垢机理研究

针对油田Q42、Q46等因结垢导致油井不能正常生产的问题，通过水质分析

数据、腐蚀程度结垢趋势模拟以及垢样分析，评价现场腐蚀结垢情况，利用现场

数据监测，分析实施前后变化情况，评价现场实施效果。

2.1确定结垢类型及机理

2.1.1垢样分析

根据实验数据分析，油井水质中Ca2+、Mg2+、HCO-的离子浓度积均大于

CaCO3溶度积常数，铁离子含量较多，易生成碳酸钙垢，且存在腐蚀现象。几口

油井垢样分析表明，该地区油井结垢分为两种情况：一种是以腐蚀产物为主，另

一种是以碳酸钙结垢为主。造成该区块开发形势逐年恶化的主要原因是：随着油

井含水的不断上升，油井的结垢成为制约该区块开发的主要因素。在炮眼附近及

油层射孔位置以上20～88m以内的套管壁上结垢非常严重，造成油井的供液能

力变差，产量下降，另外在泵筒、气锚、管杆上也不同程度地存在结垢现象，造

成油井泵卡、泵漏、气锚堵塞。该区块油井结垢严重，作业时磨铣难度较大，甚

至通过酸洗才能够处理到油层。磨铣出的垢呈颗粒状，层理清晰。垢样基本能够

溶于盐酸中，分析为碳酸盐垢，少量的不溶物质可能是硅质成

2.1.2水质分析

油井腐蚀结垢状况与水质情况密切相关，通过SY/T5523—2016《油田水分析

方法》进行实验数据分析，矿化度、氯离子浓度较高。矿化度在16000～

26000mg/L，氯离子含量8900～15000mg/L；均含有游离CO2，含量最高为

20.59mg/L。由于原始地层中不含铁离子，因此，铁离子浓度是油井腐蚀程度的

一个重要指标，总铁含量较高，最高可达120.0mg/L。

2.1.3结垢机理分析

一方面，地层水含有大量的Ca2+、Mg2+，在油井生产过程中，地层能量下降，

CO2分压下降，碳酸盐的溶解度下降，逐步结晶析出。另一方面，油井的杆管腐

蚀后，表面粗糙，易于垢晶吸附成垢，同时产生Fe(OH)3、FeCO3等腐蚀产物。

2.2结垢趋势预测

应用CLFS-Ⅱ高温高压动态腐蚀仪进行腐蚀预测发现，在接近现场条件的动

态情况下，Q42断块油井达到中-高度腐蚀。应用ScaleChem垢化学系统分析软件

进行结垢预测发现，随井深增加，井筒温度增高，结垢量呈上升趋势，估算井温

在70℃左右，碳酸钙结垢量平均465.28mg/L，碳酸亚铁腐蚀产物平均31.84mg/L，

结垢程度严重。混合液未存在明显高于单一液体的碳酸钙结垢情况，说明泉一站

综合产出液与Q42-53井产出液配伍。

3油水井结垢机理及除垢技术应用

3.1药剂配方探索

针对以腐蚀为主，又存在碳酸钙结垢的油井，筛选既有缓蚀效果又有阻垢效

果的缓蚀阻垢剂HZ-3、HZ-4、HZ-5、HZ-6。针对以碳酸钙结垢为主的油井，筛选

以阻垢为主的药剂HZ-7、HZ-8。

3.1.1药剂筛选

以采出水实验，进行缓蚀阻垢剂HZ-3、HZ-4、HZ-5、HZ-6的筛选。根据实

验，HZ-6药剂效果最好，其缓蚀率均大于73%，阻垢率均大于90%。综合缓蚀效

果、阻垢效果评价，最终选择HZ-6药剂加入以腐蚀为主的油井。以Q42-21x采

出水实验，进行缓蚀阻垢剂H