油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨
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作者: 豆广瑞
摘要：石油是一种重要的能源，对国家、集体和个人都有着非常重要的作用。然而通过实践我们可以知道，当油田开发至中晚期以后，由于注水量的不断增加，油田的井筒相继开始结垢，直接影响着油井的正常生产。本文将对油田井筒结垢的原因进行深入分析，并在此基础上提出防阻垢的技术，以期对我国石油开发及油井保护提供一些参考。
关键词：油田井筒结垢防阻垢技术
在油田开发生产过程中，油井结垢一直制约着油田的正常生产，是一个很难解决的问题。随着油田的不断开发，注水越来越多，由于水质中的很多成分容易和油井下的工具设备发生化学反应，因此形成一些垢状物质，长时间不予处理就会造成泵漏、杆管断脱、管漏以及井下工具设备失效等事故，严重制约了油井的正常生产。
1 油田井筒结垢的原因分析
据调查显示，对目前我国已经步入高含水开发中后期的油井来说，大部分油井的原油含水量基本超过百分之八十甚至百分之九十。从热力学的角度分析可知，油井中的注入水是不稳定的，容易与油井下的机械设备发生垢化效应，油井经过多次的酸化措施就会使井下管柱严重腐蚀或结垢，进而造成泵卡、筛管堵死以及地层堵塞，原油的产量下降，而且检泵作业的次数将会增加。
1.1 油井地下水的成份分析 目前我国部分油井井筒结垢现象比较严重，在对油田现场结垢的地下水质进行鉴定后，进行定量分析并确定结垢物的组成成份。由于每一个油田井筒结垢情况基本相似，现以百色盆地的塘寨油田为例进行说明。对塘寨油田部分油井井筒结构部位的水质提取鉴定，得出如下水质成份分析图：
从以上水的成份分析结果不难看出，地下水中钙离子、镁离子、碳酸根离子以及硫酸根离子的含量较为丰富，当井下温度和压力达到一定条件时，它们就会发生化学反应，形成难以溶解的盐类化合物即井筒所结的垢。
1.2 井筒结垢原因分析 油井井筒垢物成份主要有沥清、蜡、胶质等有机物质以及钙镁铁离子和碳酸、硫酸根离子。后者离子相互发生化学反应形成难以溶解的化合物，再加上前者有机物质，就会形成更加难以溶解的垢物。除了有碳酸钙、碳酸镁等难溶的盐类化合物外，由于部分油井已经经过多次的酸化作业，油井管柱被严重腐蚀，从而产生了大量的铁锈，也是井筒结垢的原因之一。同时部分油井出砂情况严重，产生了大量的砂粒，这些砂粒就成为蜡及垢物集结的载体；油井井筒析蜡情况严重，从垢物组成成份来看，大部分油井井筒垢物中的有机物含量较高，这些有机物与钙、镁盐类难容物以及砂粒等混合在一起就形成了更难溶解的混合物――油井垢物。
2 防阻垢技术探讨
2.1 油井注入水中加入阻垢剂 由于油井注入水的成份不稳定，容易和井底设备以及石油产物的辅生物产生化学反应，形成垢状物质，所以除垢时应首先对油井注水进行防阻垢处理。就目前来看，国内油田使用最多的防垢剂是膦酸盐与聚合物两类，它们化学成份比较稳定，而且具有较强的防垢能力。
2.2 油井防蜡 在石油的钻探和管道输送过程中，由于温度、压力的作用，溶解在原油中的石蜡便以晶体的形式不断地析出，形成三维空间网络结构并大量沉积在井下装置的管壁及原油储存设备之中，致使油井的原油产量不断下降。为了提高油井的产量，可以采用以下方法进行防蜡。
2.2.1 在油管的内层涂上聚丙烯酸酯之类的防蜡剂，其分子结构中含有极性基团，可以使蜡晶体的表面带电，使蜡晶体难以聚合形成大晶体，从而起到防蜡的作用。
2.2.2 可采用化学方法防蜡。具体操作方法是向油田的井筒中加入适量的液体化学防蜡剂，或者在抽油泵下的油管上连接一个装有固体化学防蜡剂的短节，当井筒中有原油流过时，固体防蜡剂就会与流体溶解混合，最终实现防蜡的目的。
2.3 油井井筒管柱中安装强磁防腐阻垢器 对于那些结垢较为严重的油井，可以在油井的管柱中安装强磁防垢器，这样做既可以防止管柱被腐蚀，也可以阻缓管柱结垢。强磁防腐阻垢装置的特点在于它既可以用来防腐也可以用来防垢，实践证明其效果明显优于以涂料防腐或化学防腐。同时，强磁防垢装置和技术的应用，非常环保，不会污染周围的环境，而且价格便宜、节约能源，使用比较简便，最长使用寿命可以达到十年以上。强磁防垢装置发挥效能的原理表现在以下几个方面：
2.3.1 强磁防垢装置工作时能够产生强磁场，这些磁场能够起到杀菌效应。在油井井筒以及井下作业环境中，生活着很多生物菌，正是在这些生物菌的作用下催化了化学反应的进行，表现为管柱设备的腐蚀、生锈等。而强磁防垢装置产生的强磁场对生物菌有极强的抑制生长、繁殖及杀灭作用，进而防止了生物菌对井下金属设备的腐蚀。
2.3.2 强磁装置工作时会产生磁场效应，在周围的金属表面形成一层看不见的磁流体动力波，能够对金属体表面进行很强的抛光，使原本粗糙的表面变的比较光滑，从而清除了金属体表面的腐蚀物或垢状物，起到防止腐蚀的作用。磁流体动力波的运动能够阻断金属体表面与腐蚀介质的接触，既可以保护金属体表面的光滑不受腐蚀，又能够组织垢物的形成。
2.3.3 强磁装置工作时会产生防盐垢效应。强磁装置就像是一个净化器，当含有盐类（如碳酸盐、硫酸盐等）成份的水经过除垢装置时，盐分子的组成电子运动环境将受到强磁场的干扰，盐分子的组成电子运动轨道就会发生变化，甚至会改变原子及分子的分布结构，最终起到防阻垢物凝结的作用。同时，当水经过强磁装置处理后，水的界面能力将会降低，但其润湿性能和溶解能力会大大增强，对碳酸钙、硫酸钙等容易形成井垢的几种盐类物质的溶解度也会增大到原来的百分之十五至百分之五十。强磁装置的防盐垢效应不但可以溶解陈旧的井垢，而且可以防阻新垢的产生。
3 结语
近年来，随着油井尤其是进入中后期油井的不断开采，许多油井井筒出现严重的结垢现象，产油量因此大大下降。为了彻底防阻油井结垢，除了采用以上三种措施外，我们还应当加强油井的防砂措施，只有防蜡、防腐、防砂、防盐垢四项工作同时进行，才能从根本上解决油井井筒结垢问题，真正实现我国石油产业持续、快速、健康的发展。
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