悬挂式固化缓蚀阻垢剂的研制与应用

时间：2024-07-28

邵立民

(中国石油化工股份有限公司东北油气分公司工程技术处，吉林长春130062)

目前油井管柱及设施结垢腐蚀问题已经成为制约油田进一步降本增效、提高开发管理水平的重要因素之一。结垢腐蚀不仅加快套管、管柱破损，而且部分脱落的垢物将沉积到泵体，造成卡泵无法生产。垢类的生成会造成油井检泵周期缩短，检泵作业费用增加，产量下降，必须经常进行酸洗除垢才能维持生产。这样不但增加生产成本，而且频繁酸洗除垢也加快了管线和设备的腐蚀，缩短了系统的使用寿命，严重者甚至造成油井、管线和井下工具报废。为此，研制了防腐防垢性能强，有效期长达半年以上，现场实施工艺简单的固体缓蚀阻垢剂，有效地降低了电泵井的腐蚀结垢速率，延长了电泵井的检泵周期，矿场应用取得了显著的防垢效果。

1 悬挂式缓蚀阻垢技术研究

目前，针对油井的防腐防垢问题，国内外已经开展了大量的研究工作，研究了多种方式进行防腐防垢。其中，化学方法防腐防垢是目前应用最广，也最为有效的措施之一。在这方面，目前的方式主要有两种:直接添加液体防垢剂和固体缓蚀防垢剂。其中固体缓蚀阻垢剂由于其投加方便，效果明显而得到了重视和应用。

目前应用较多的固体缓蚀阻垢剂的共同特点是固化强度过高，普遍采用有机原料在高温条件下形成的固结体的固化工艺。现场的应用效果较差，难以达到阻垢要求。

通过对这类阻垢剂特点及生产工艺的研究分析，发现产生该问题主要有以下4方面原因。

1.1 阻垢剂适用性差

在防垢的过程中，防垢剂的使用与现场的使用环境有着密切的联系。除了垢的类型是属于碳酸盐垢还是硫酸盐垢起决定因素外，现场的使用温度、地层水的过饱和度、地层水的组成等都有着密切的关系。比如在120℃以下，许多的化合物都能起到良好的作用，但温度过高时，往往不能起到作用，有的甚至起到反作用。

1.2 固化工艺不合理

固化工艺的不合理往往对阻垢剂产生极为严重的影响。由于目前的固体阻垢剂的固化剂多采用有机物，反应温度在200℃以上。因此，在生产的过程中，液体防垢剂往往已经遭到了破坏，使得固体阻垢剂中的防垢有效成分大大降低，严重影响阻垢剂性能。

1.3 现场施工工艺不合理

目前的固体阻垢剂固化成分主要是橡胶塑料类的有机物质，溶解性能较差。这使得现场使用后的溶液中防垢成分过低，加上其他破坏因素，难以起到良好的使用效果。

1.4 固体阻垢剂溶解分散性能不佳

实验表明:一些固体阻垢剂在水中逐渐解体后，分散块大小不一，有些块状过大，飘浮于液体中，容易造成卡泵现象。

针对原先固化工艺存在的问题，在固化配方的研制上，确定了以下的改进原则:

(1)与所研制的缓蚀剂、阻垢剂配伍性好，不发生化学反应;

(2)固化后的缓蚀阻垢剂易于加工生产;反应温度不能超过60℃;

(3)固化后的缓蚀阻垢剂在油井中释放缓慢、缓蚀阻垢率高;

(4)固体缓蚀阻垢剂的溶解释放速度易于控制可调。

依据以上的原则，研制了新的固体阻垢剂的固化配方，该配方在常温下即可将固化剂、缓蚀剂、以及阻垢剂依据一定的比例相混合，定型，制得新的固体缓蚀阻垢剂。

2 悬挂式缓蚀阻垢剂性能评价

2.1 固化对缓蚀剂和阻垢剂的伤害性研究

依据缓蚀剂和阻垢剂的含量取固化剂若干，再取油井污水若干，保证有效成分质量浓度为30 mg/L，然后在与配伍性试验相同的条件下进行阻垢率与缓蚀率的研究。通过实验研究可以看出，固体缓蚀阻垢剂的阻垢率仍然可以达到90%以上，说明固化效果是良好的。

表1 固体缓蚀阻垢剂缓蚀率和阻垢率Table 1 Solid anti calcium carbonate scale inhibitor of corrosion and scale inhibition rate and the rate of scale inhibition

2.2 固体阻垢剂的耐温实验

由于温度对固体阻垢剂的影响非常大，对成型的固体阻垢剂进行了耐温实验。由表2可以看出:该阻垢剂的使用温度超过100℃时对阻垢性能影响较大，因此该阻垢剂适用于温度小于100℃的浅井。

3 悬挂式缓蚀阻垢剂现场施工工艺

为保证油井的产液量及有效的作用时间，通常将固体阻垢剂悬挂于管柱的下面。在现场通过上下两端的释放器对固体阻垢剂的释放量进行控制。施工的工艺图如图1所示。

图1 固体阻垢剂施工示意图Fig.1 Solid scale inhibitor drawings

4 现场应用

从2010年3月开始投入现场试验，目前，已先后在胜利油田、新疆吐哈油田以及哈萨克斯坦油田进行多次应用试验。应用期间，在作业过程中发现，在使用的有效期内，油管和泵基本无腐蚀结垢现象。根据对已经应用井的取样分析结果，所应用油井的腐蚀速率由实施前的0.11 mm/a以上，下降为0.07 mm/a以下，基本无结垢现象，见到了较好防腐阻垢效果，有效期在半年以上。

该技术自2010年在吐哈温米油田现场工业试验获得成功后，2011年已推广应用25口井。

表3 温米油田固体缓蚀阻垢已经检验井统计Table 3 Wenmi oilfield solid corrosion inhibitor has inspection wells statistics