采油树井底生产水结垢分析

王晓宇 鞠朋朋

（海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽300451）

1 引言

南海某深水气田水深1200m～1500m，共4棵水下采油树（A1～A4)，油藏温度90.9℃～91.6℃，油藏压力38.69MPa～39.3MPa，井深约3355m，采用自喷方式生产。随着生产流体的开采，采油树地层压力逐渐降低，因压力变化导致井底生产水盐含量相平衡发生变化，多余的盐从生产水中析出来，并沉淀在近井筒的地层中，以及油管、水下生产设备、流线和立管以及上部组块设备的内表面上。水垢沉积会增加流动阻力，降低产量，有时还会造成堵塞。

图1 南海某深水气田水下生产系统开发示意图

采油树井底生产水结垢分析是流动保障分析的一项重要内容，根据生产水取样分析，确定井底是否结垢以及垢的类型，对水下生产系统防垢剂类型和注入量有重要参考意义。

2 结垢原理

生产水结垢可能由于温度、压力等条件变化引起盐含量相平衡变化而析出，或不同性质水互溶而造成盐含量发生变化析出。当压力降低时，部分二氧化碳从水相转移至烃相中，从而减少水相中的碳酸含量和可保留在溶液中的碳酸盐含量；当溶液过度饱和时，碳酸钙等碳酸盐垢会从溶液中析出。当氯化钠在水中的溶解度随温度降低而降低，直至溶液达到过饱和时，盐垢（氯化钠）也可以通过自结垢机制形成。当不同性质的水混合时，水垢也会沉淀，混合前溶液中的阳离子和阴离子会形成低溶解度盐。例如，当钡离子含量高的水与硫酸盐阴离子含量高的水混合时，可能会形成重晶石垢（硫酸钡）。

3 某项目结垢分析

南海某深水气田采油树采用自喷方式开发，无需注入海水维持地层压力，井底生产水结垢主要是油藏温度、压力变化导致的盐析出。生产水取样性质如下：注释：表中数据是在实验室1大气压，20℃条件下测量；

表1 地层水取样性质

从上表可以看出，水样分析中未检测到钡和锶阳离子，因此重晶石和天青石结垢的风险可以忽略不计。气田水的H2S含量非常低（样品中未检测到，设计中假设为5ppm），通常不会沉积硫化铁垢，因此当前设计中不考虑硫化铁垢。

根据盐饱和系数估算垢是否析出以及垢的类型，饱和指数公式如下：

SI=log10（[Me][An]/KSP）

其中：

SI：饱和指数；

[Me]：金属离子摩尔浓度；

[An]：阴离子摩尔浓度；

KSP：盐实际的溶解度积；

如果SI＞0，实际盐可能会沉淀。如果SI〈0，盐就不会沉淀。

根据A1～A4生产流体组分，利用盐饱和指数估算是否结垢、垢的类型、PH值等信息，具体如下：

表2 采油树井底生产水结垢分析

从上表可以看出，采油树井底会析垢，且垢的类型为碳酸盐，水下生产系统需要配置防垢剂注入管线，化学药剂类型根据碳酸盐进行筛选。

4 结论

在项目开发前期利用盐饱和指数、生产流体组分数据预估盐的类型及是否析出等，对水下生产系统防垢剂注入系统设计、防垢剂类型的筛选具有重要意义，有利于设计人员前期确定水下化学药剂注入方案，避免采油树井底因垢析出造成堵塞引起生产关停。