浅谈油水井套管除垢方法研究

张锐

[摘  要]油田油水井井下各种作业过程中，经常遇到由于腐蚀、沉淀、结胶、积炭、细菌繁殖等造成管柱内壁结垢现象，给油水井正常生产、测试造成极大的影响，对于结垢严重，频繁卡泵井如果单采用机械方法或化学法去除结垢，去除不彻底且处理时间长。所以必须混合使用两种方法将套管内垢溶解后去除，这样除垢将更加容易、彻底，减少了频繁检泵费用，确保正常生产。

[关键词]结垢，套管除垢，油水井

中图分类号：Z88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0017-01

一、油水井的结垢与除垢措施

（1）油田垢的成因

油田的各种水可称为油田水。采油时，处于各种环境和条件下的油田水可能存在着某些化学反应和物理变化，能导致生成沉淀物，这些沉淀物沉积或聚集在地层中、油套管上以及各种设备的表面上即是结垢，也叫做积垢或垢盐。有的油田，将蜡、沥青、胶质的混合沉析物俗称为有机垢，将出砂及有机垢的混合物俗称为泥垢，还有细菌垢等。

油水井壁垢样主要成分：钙、镁、铁离子、碳酸盐、硅类、沥青质、胶质等。其中还有少量的硫化物、镍和锰的氧化物。

油田各类设备上的结垢，虽然是附着在设备的金属表面上，正是在这些地方，金属容易被腐蚀，这类腐蚀多是点腐蚀，致使设备穿孔、毁坏 。

（2）油田除垢技术

油田防垢技术可分为物理法、化学法和工艺法三种。物理法防垢是应用物理仪器设备的功能抑制垢的形成，常用的有磁力防垢;化学防垢是通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、作用阻止垢物形成;工艺法防垢是通过改变作业工艺来破坏或减少垢的生成机会。

垢物的清除主要有机械法和化学法两种。

第一种为机械除垢法：

清除积垢可以使用机械方法，例如应用特殊的工具或设备对积垢进行高压水射流，钻、铲、刮、捣碎等处理，可以清除设备和管线中的积垢，但目前还难以被用于清除套管中的积垢。

高压水射流清洗除垢技术是近年来国际上崛起的一项新兴技术，射流出的高压水不仅能有效的清除积垢，而且不污染环境。它通常由高压泵、驱动装置、调节压力设备、高压软管、各种喷嘴等组成，可集中装置在一辆卡车上，机动灵活，便于除垢作业。

第二种为化学除垢法：

除垢剂可以是单一组分，也可能由几种组分复配而成，它的除垢作用可能是以一种机理为主导，也可能是几种除垢机理同时起作用。除垢剂品牌繁多，油田常用除垢剂可按分子结构进行分类，主要有无机多磷酸盐除垢剂、聚合物除垢剂、有机磷除垢剂。

（1）无机多磷酸盐除垢剂

这类除垢剂主要有六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等，是一种高效除垢剂。正磷酸盐与水中两价阳离子可生成正磷酸盐沉淀物，此时的无机多磷酸盐沉淀物不再具有除垢性能。

（2）聚合物除垢剂

无机多磷酸盐除垢剂由于水解作用限制了它的应用范围，有一种聚合物类除垢剂在水中不水解，不会产生沉淀物，应用时不受温度等条件限制。这类除垢剂主要有聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、聚丙烯酸钠、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐与乙烯类单体的共聚物等。

（3）有机磷除垢剂

有机磷除垢剂不仅是一种高效除垢剂，而且它与其它除垢剂复配使用时还具有协同效应，有机磷除垢剂主要包括有机磷酸、有机磷酸盐、有机磷酸酯等3种类型，它们的分子结构通常比较复杂。

目前使用的阻垢除垢剂几乎都是各种药剂的复合配方，这主要是因为各种药剂都有一定的局限性，同时也是为了利用各种药剂的协同效应。

因此看出，机械除垢是利用特殊工具、专用设备和水力冲洗的办法除垢，但对于结构严重的井段除垢往往不彻底，并且需要花费大量人力，而化学除垢是利用除垢剂通过热液循环或浸泡的办法使垢物溶解或变得疏松易于脱落，但它也有除垢不彻底、作业时间长的缺点，同时，由于井内各部位结垢情况不同，浸泡时间不好掌握。因此，若想提高产量、提高射孔井段渗透率，机械法与化学法除垢必须结合使用才能达到最好效果。

二、油水井管柱结垢清理措施研究

（1）机械法（螺旋推进式刮垢器）应用研究

对一口油井进行刮垢试验，该井结垢严重，仅2015年一年就因卡泵上作业5次，年平均检泵周期86天。此次施工共用9天，进行刮垢4天，刮垢2次，平均刮垢1次用时3.5天，刮垢过程中中途遇阻数次，上提下放均无法通过，后用循环热水替出大量垢块配合活动管柱才得以继续刮垢施工。此次施工后日增液10吨，年平均检泵周期提高到165天。

从本次施工中可以看出，螺旋推进式刮垢器的除垢效果是较为显著的，但同时也存在些许问题：刮垢过程费时费力，因为工具外径于套管间只有8mm空隙，遇到结垢严重且致密的井段时工具通过异常困难。如果在进行刮垢施工前或者施工中进行化学除垢，让结垢井段反应充分、软化，然后再用机械法刮除套管内壁垢，这样既会减少工具遇阻的几率加快施工进度，同时也会让刮垢更加彻底，但是，何时注酸、如何注酸又成为一个新的问题。

（2）化学除垢法应用研究

化学除垢剂采用有机酸体系，克服了强酸的强腐蚀性、强刺激性和生产使用不方便等缺点，保持了其强溶解性、弱酸性等优点，使其能够有效除垢，对管柱、胶筒腐蚀小，反应产物均是可溶性盐，无二次沉淀产生。在实际解卡作业中是将除垢剂倒入温水的罐车中，用水泥车泵入油套环形空间内，反应四小时后活动杆柱，若没解开就将进行检泵作业，除垢剂溶垢率随时间增加而增大，初期反应速度较快。

总之，使用机械法除垢与化学法除垢需配合使用才能达到除垢的最好效果，施工时省时省力，除垢更方便、彻底，明显增加油井产量降低检泵率;在进行刮垢除垢施工前24小时或不施工的晚间、解卡作业前24小时，应提前注除垢剂，使其反应充分，降低刮垢难度、增加解卡成功率。