渤海某高温油田新型井下防垢剂的研发及应用

蒋维军，吴东明，李晓亮，党婧文，刘志光

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

0 引言

在油田开发过程中，结垢常见部位为油水井井筒、储层、地面集输管线等，油田水流动的整个流程中均存在结垢风险。随着深层油气藏的开采，储层温度高成为制约常规防垢剂在该类油田使用的主要因素，这就要求防垢剂在本身耐温的同时仍能起到较好的防垢效果[1-6]。

渤海某高温油田存在注水响应不明显、注入井吸水不均的现象，最终导致油井产量大幅下降。本文针对该油田问题，开展了注水配伍性评价、防垢剂研发及试验工作。

1 注水配伍性评价

1.1 地层水离子分析

本研究提取该油田地层水和平台注水水样，水中离子分析数据如表1 所示。

表1 油田地层水及注水水样离子分析数据

从水中离子分析数据来看，地层水与注入水均为碳酸氢钠水型，潜在结垢风险为碳酸钙垢，需开展结垢预测研究及室内实验验证。

1.2 地层水结垢预测

由水样数据可知，各水样结垢阳离子主要为Ca2+、Mg2+，不含钡、锶等离子，因此本文主要针对碳酸钙垢、硫酸镁垢进行预测。本研究采用结垢预测软件ScaleSoftPiter 开展结垢预测，该软件是目前世界上较为先进全面的结垢趋势预测软件。

本文在地层温度、压力条件下对注入水与沙二段地层水之间的结垢趋势进行预测，预测比例为注入水与地层水的比例分别为1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1，预测结果如图1 所示。

图1 注入水与地层水混合后结垢趋势预测

从预测结果来看，地层水与注入水均出现较高的碳酸钙结垢量，为400 mg/L 左右，且混合后结垢量出现显著增加，其中注入水与地层水的比例为2∶1 时，结垢量最大，为501 mg/L，两种水配伍性差。

1.3 地层水结垢模拟实验

按照表1 中的水分析数据配制模拟水，配制后的水静置24 h，然后用孔径为0.45 μm 的混合纤维素脂滤膜精细过滤，过滤后的模拟水作为配伍性实验用水。按照SY/T 5329—2012 中滤膜法测定悬浮物含量的相关标准开展实验，实验图片如图2 所示（注入水与地层水混合比例1 ∶0、3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、0 ∶1 分别对应图中编号1 ～编号7），实验结果如图3 所示。

图2 注入水与地层水混合结垢模拟实验

图3 注入水与地层水混合结垢模拟实验结果

从实验结果来看，地层水与注入水均出现较高的碳酸钙结垢量，为130 mg/L 左右，且混合后结垢量出现显著增加，其中注入水与地层水的比例为2∶1 时，结垢量最大，为211 mg/L。实验结垢量总体小于预测的最大结垢量，总体趋势与预测值相似。

由预测及实验结果可知，注水不配伍可能会引发结垢，导致注水井井筒及地层、油井井筒结垢，需开展针对性的防垢措施研究。

2 防垢剂体系研发及评价

2.1 防垢剂选择

根据目标油田所提供的工况，确定目前主要的结垢种类为碳酸盐垢，根据结垢种类选取以下类型的防垢剂进行评价试验，从以往现场应用情况来看，其抑制碳酸钙垢析出的能力强、分散性好、自腐蚀性低、化学稳定性高、热稳定性高，药剂类型及机理如表2 所示。

表2 防垢剂类型及机理

2.2 防垢剂评价

防垢评价要以现场结垢机理为依据，即生垢的条件为温度和压力的变化。目前的评价方法很多，例如循环水评价、鼓泡法等等。从结垢机理的角度来看，行业标准SY/T 5673—2020《油田用防垢剂通用技术条件》符合现场成垢机理，是合理的评价方法。采用该方法，参考注水配伍性研究结果，为更接近现场实际防垢需求，注水端选取结垢最严重的混配水样（注入水与地层水的比例为2∶1）的离子组成进行模拟水的配制，130 ℃条件下的防碳酸钙垢的防垢实验结果如表3 所示。

表3 注水端防垢性能初选

由实验数据可知，在实验条件下YFFZ-806 阻垢效果相对优异，故对YFFZ-806 进行浓度梯度实验，实验结果如表4 所示。

表4 注水端防垢浓度梯度优选

由实验数据可知，YFFZ-806 随药剂加注浓度的升高，防垢率也升高，加药浓度为250 mg/L 时，防垢率超过85.00%，为88.31%；加药浓度为300 mg/L时，防垢率超过90.00%，为92.36%。综合成本因素建议现场使用浓度为250 mg/L 的YFFZ-806 防垢剂。

3 防垢剂现场试验

B42 井为一口出现产量大幅下降的油井，前期研究结果表明，井筒内出现了较严重的结垢问题。2023 年9 月开展了本次现场试验，采取井下加药的方式，加药位置在电泵吸入口之前，加注浓度为250 mg/L，加注期间持续监测B42 井产液中钙离子浓度和产液量变化，同时关注下游处理平台的各级流程情况，确保下游处理平台流程正常、稳定运转。

由图4 可以看出，加药后，B42 井产液中钙离子浓度有明显提升，可看出防垢剂效果优异，经计算，防垢率可稳定达到90% 以上，可有效减缓B42 井管线结垢趋势，推荐进行长期加注。

图4 B42 井产液中钙离子浓度变化曲线

4 结论

渤海某高温油田注水不配伍，导致地层水与注入水均出现较高的碳酸钙结垢量，为130 mg/L 左右，且混合后结垢量出现显著增加，最高达到211 mg/L。因此，针对性地研发了一种耐高温防垢剂（YFFZ-806），其评价结果表明，加药量为250 mg/L，在130 ℃条件下，防垢率可超90%。现场试验结果表明，油井井筒内加药后，产液中钙离子浓度有明显提升，防垢率可稳定达到90%以上，可有效减缓井筒结垢趋势，推荐进行长期加注，并在其他类似问题井中推广应用。