胡尖山油田XYZ区块集输系统结垢原因分析及建议

胡文超，李龙龙，曹纯洁，贾宝全，何梅朋，汪永宏，刘 喆，肖 斌，杨宏宇

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西定边 718606）

胡尖山油田XYZ区块集输系统结垢原因分析及建议

胡文超，李龙龙，曹纯洁，贾宝全，何梅朋，汪永宏，刘 喆，肖 斌，杨宏宇

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西定边 718606）

胡尖山油田XYZ区块目前有严重结垢站点9座，预防结垢以化学防垢为主，化学助剂的投加浓度为20 mg/L～100 mg/L，物理防垢为辅（物理除垢仪器）。随着XYZ区块进入含水期开发，由于水的化学不相容性，造成集输系统的严重结垢，给生产造成极大的困难。本文主要通过结垢的机理，结垢周期以及XYZ区块开发过程中遇到的实际问题对XYZ区块集输站点结垢的原因进行分析，并对下一步预防结垢提出部分建议。

XYZ区块；集输系统；结垢机理

1 结垢机理

在油田开发过程中，地面集输系统结垢主要由采出液与注入水不配伍造成，不同阴阳离子结合后产生不溶于水的无机物，即沉淀是结垢的根源。主要反应机理如下所示：

（1）阴阳离子结合生成溶解度很小的盐类分子：

（2）根据阴阳离子溶度积理论，确定沉淀的形成公式如下所示（结垢）：

式中：Q-阳离子与阴离子的浓度积，mg/L；Am+-阳离子浓度，mg/L；Bn--阴离子浓度，mg/L。

当Q/Ksp＞1.0时，体系会产生结垢现象；Q/Ksp=1.0时，体系处于临界状态；Q/Ksp＜1.0时，体系不产生结垢现象。其中Ksp为阴阳离子生成化合物的溶度积，可查相关表格获得。

2 XYZ区块集输系统结垢概况

学庄作业区XYZ区块共有集输站点27座，其中联合站2座、转油站4座、增压站17座、集中输油点2座、降回压井组1座。目前结垢非常严重的站点有胡A增、胡X联；结垢严重的站点有胡B增、C增、D增、胡E转（见表1）。

结垢周期：本文指原油在管壁上形成10 mm厚的垢状物所需要的时间。

表1 学庄作业区XYZ区块结垢站点统计表

3 XYZ区块集输系统结垢原因分析

3.1 体积压裂措施影响

不配伍的注入水和地层水混合可引起结垢。在二次采油和提高采收率注水作业过程中经常将油田采出水和地表的江河、湖泊水回注储层中。当回注水水质与地层水水质不相容时，就会发生结垢现象。一般含盐度较高的江河、湖泊地表水中富含硫酸根离子，而地层水含二价的阳离子Ca2+、Ba2+，因此当地表水与地层水混合时会产生硫酸钙，硫酸钡等垢[4]。

2015年XYZ区块定向井大面积体积压裂（见表2），压裂完成之后，发现大面积压裂区域的站点都出现严重结垢现象。

表2 学庄作业区XYZ区块措施前后站点结垢情况统计表

2017年2月，对胡A增站点的10个流程井组混合水样进行水型分析实验（见表3）。可知，其结垢主要成分应为 CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4。

对胡A增垢样进行了分析（见图1），发现其为酸不溶垢（见表4），分析判断该垢样成分主要为CaSO4、Ba（Sr）SO4。

表3 学庄作业区XYZ区块胡A增水型分析统计表

图1 胡A增增压撬进口处垢样

表4 学庄作业区XYZ区胡A增垢样数据分析表

由于体积压裂前需要向被压裂的油井内注活性水（0.5%COP-1+1%KCl+清水），其中清水量一般达到1 000 m3以上，而清水来源主要是陕北区域的地表水（陕北是我国重要能源基地，随着陕北地区油气大规模的开采，北洛河上游石油开发区内水质受到严重影响。通过对北洛河上游地表水采样测试分析，并根据国家标准采用单因子污染指数进行评价，结果显示Cr6+、硫酸盐、COD、NH3-N含量超标情况较严重）[5]，其中富含硫酸根离子，当采出液中含有钙、钡、锶等离子时，很容易引起结垢。由此可见，体积压裂是引起XYZ区块胡X联、胡E转、胡A增、胡B增4个站点集输系统结垢的主要原因。

3.2 化学阻垢助剂浓度影响

XYZ区块目前使用的阻垢剂主要有以下几种：ZG-108（碳酸钙型阻垢剂）、SW-188（钡锶型阻垢剂）、HZG-05（钡锶型阻垢剂）、ZG-558（钡锶型阻垢剂），其中除ZG-108阻垢剂主要用于注水系统阻垢，其余三种阻垢剂均在XYZ区块集输系统上使用。对目前XYZ区块油系统在用的三种化学阻垢剂进行现场实验（见表5），可知：SW-188阻垢剂阻垢效果最好，HZG-05、ZG-558两种阻垢剂效果无太大差异。

平均结垢周期随HZG-05阻垢剂投加浓度的变化曲线（见图2）。图2中分别为使用2.5 L、5.0 L、7.5 L、10.0 L HZG-05阻垢剂兑水至10.0 L，即HZG-05浓度分别为25%、50%、75%、100%时，用上述4种浓度阻垢剂在胡XY增油系统分别进行一个月实验得到的结果（每天加药量为10 L）。可以看出，在加药量一定的情况下，阻垢剂浓度越高，阻垢效果越好，特别是使用纯阻垢剂时，效果最好。

表5 学庄作业区XYZ区块在用阻垢剂效果评价

3.3 油井高含水影响

XYZ区块目前主要采用的二次采油方式为注水驱油，注水水源主要为水源井来水，XYZ区块水源井主要为洛河、宜君层位地表水，在注水过程中，如果对应油井因注水含水上升或者见水，则可能产生结垢。

目前XYZ区块结垢严重的胡C、D增站点（见表6），从表6中可以看出，胡C增共5口油井，其中2口井高含水且含水频繁变化，3口井见水，胡C增见水主要受注水见效影响；胡D增共7口油井，其中4口井高含水且含水频繁变化，3口井见水，胡D增主要因其开发油藏位于高水饱区域影响。

从表7中可以看出，XYZ区块集输站点中与胡C、D增同时期投产的其他站点（如胡O增、P增、Q增、R增等站点）并未出现明显结垢现象，而胡C、D增结垢严重。由此可以发现，高含水油井会让站点集输系统产生结垢现象。

图2 不同浓度HZG-05阻垢剂对站点结垢周期影响图

表6 学庄作业区XYZ区块部分结垢站点油井含水变化统计表

表7 学庄作业区XYZ区块同时期投产站点结垢情况统计表

4 取得的结论与认识

（1）定向井体积压裂，在通洗井阶段注入的活性水与地层水不配伍，会引起集输系统结垢。建议在进行体积压裂之前，将使用的活性水进行处理（如加入生石灰、凝剂聚丙烯酰胺PAM絮凝剂等），将水中硫酸根等阴离子去除后再使用。

（2）投加阻垢剂量一定的情况下，化学阻垢剂浓度越高，对集输系统阻垢作用越好。目前XYZ区块使用的阻垢剂中，SW-188型阻垢剂效果最好。建议在条件允许的情况下，站点投加SW-188型纯阻垢剂（不兑水）。

（3）注水导致的油井高含水及频繁见水，会引起集输系统结垢。建议对水源井采出水水质进行严格监控，水质达标后才能使用。另外，应严格监控油井含水变化，当发现油井普遍见水时采取必要措施（调整单井阻垢剂投加量），延长结垢周期。

［1］杨靖，陈博，罗栋，等.安83区块井筒清防蜡技术研究［J］.石油化工应用，2015，34（5）：58-60.

［2］傅献彩，沈文霞.物理化学（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，1990.

［3］许冬进，廖锐全，石善志，等.致密油水平井体积压裂工厂化作业模式研究［J］.特种油气藏，2014，21（3）：1-6.

［4］安家荣.油田水防垢机理及除防垢技术［D］.青岛：中国石油大学（华东），2008.

［5］康媛，岳乐平，徐永，等.陕北地区北洛河上游石油开发对水环境的影响［J］.灾害学，2008，23（3）：71-75.

Analysis and suggestion on the cause of scaling in the block gathering system of the XYZ area of the Hujianshan oilfield

HU Wenchao，LI Longlong，CAO Chunjie，JIA Baoquan，HE Meipeng，WANG Yonghong，LIU Zhe，XIAO Bin，YANG Hongyu
（Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Dingbian Shanxi 718606，China）

There are 9 serious scaling sites in XYZ area of Hujianshan oilfield.Chemical scale prevention is the main method to prevent scaling,the concentration of chemical additives is 20 mg/L～100 mg/L,and physical anti scaling is auxiliary（physical descaling instrument）.With the development of XYZ area in the water cut period,the chemical incompatibility of water caused serious scaling in the gathering and transportation system,which caused great difficulties in production.In this paper,through the scaling mechanism,scaling cycle and the actual problems encountered in the development process of XYZ area,the causes of scaling in the XYZ area gathering station are analyzed,and some suggestions are put forward to prevent scaling in the next step.

XYZ area；gathering system；scaling mechanism

TE358.5

A

1673-5285（2017）12-0069-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.018

2017－11-23

胡文超，男（1992-），采油助理工程师，2014年毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，现在中国石油长庆油田分公司第六采油厂学庄采油作业区工作，邮箱：huwc_cq@petrochina.com.cn。