弱碱三元复合驱机采井防垢技术的优化

弱碱三元复合驱机采井防垢技术的优化

周思言

第六采油厂试验大队技术室

摘要：三元复合驱技术诞生于20世纪后期，迄今为止已经历数十年发展，但还远远未能达到尽善尽美，频繁发生的卡泵和断杆等现象严重影响生产，且大大提高了开采成本。弱碱三元复合驱注入的介质种类较多，浓度较高，且由于含有一定量碱性物质，更容易结垢，本文结合目前普遍使用的弱碱三元复合驱技术，给出有效的防垢方法，希望能够提供借鉴。

关键词：弱碱三元复合驱机；采井防垢；技术优化

引言

前言三元复合驱是20世纪80年代发展起来的三次采油技术，是指碱、表面活性剂和聚合物等多元组分复合驱的采油技术，20世纪90年代我国就进行了三元复合驱油技术的研究，并开展了大规模三元复合驱油矿场试验，在试验中获得了比水驱提高采收率20%的良好效果。目前，三元复合驱已经是高含水油田开发后期提高采收率的重要技术，并且正在逐步推广。但三元复合驱采出井暴露出结垢的问题，尤其强碱三元复合驱结垢问题尤为突出，井下管柱严重结垢，采出井频繁卡泵，结垢严重井检泵周期不足100天，检泵作业因结垢更换的抽油杆及油管比例高达30%以上，增加了作业维护成本。为此，通过对结垢特征的不断认识和持续的技术攻关，形成了“防、耐、除”的清防垢的配套技术，强碱三元复合驱采出井检泵周期达到383天，基本满足了强碱三元复合驱开发需求。

1弱碱三元复合驱简介

弱碱三元复合驱与水驱、聚驱的最大区别是注入介质的差异，其介质呈现多元化特征，采出介质的浓度明显高于其他两种方法，且由于呈碱性，更容易产生沉淀，发生结垢，并引发弱碱三元复合驱机采井运行工作中的各类问题，如扭矩过载、光杆滞后等，对开采效率产生影响，采用缓蚀阻垢剂则可有效延缓结垢速度，减小结垢概率，降低机采井垢卡率，是目前常用且效果相对良好的阻垢手段。在生产中一般会使用点滴加药、周期加药两种方式在井口加入缓蚀阻垢剂，前者是利用小排量柱塞泵将药罐中储存的化学药剂连续不间断地加入油套空间，后者则是直接使用药车一次性将较大剂量的缓蚀阻垢剂注入油套空间。根据我国长期以来积累的实践经验，在加药过程中，无论采取哪种方式，都存在装置故障率较高、加药效率较低、垢卡率居高不下的问题，为有效改变现状、解决垢卡问题、确保机采井生产时率与石油产量，降低开采成本，应针对加药过程进行优化。

2化学防垢剂

目前应用的化学防垢剂主要以树枝状大分子为主剂，其是一类具有三维结构的合成高分子，其结构特点是高度枝化，与传统线性聚合物相比，具有良好的溶解度和较低的粘度。由于其内部具有空腔，外部含有大量的功能基团，具有螯合与分散各种成垢晶体的能力，阻垢效果明显。防垢机理：一是螯合增溶作用，主剂水解后与Ca2+、Mg2+等阳离子形成稳定的可溶于水的络合物或螯合物，阻止了与其成垢阴离子的接触；二是晶格畸变作用，主剂能够吸附在无机盐晶核或微晶体上，产生晶格畸变，使晶体内部应力增加，阻碍和破坏无机盐晶体的正常生长，抑制了垢的形成；三是静电斥力作用，主剂中含有羧酸基团和胺基基团，离子化后改变了分子表面的电荷分布，在与无机盐微晶体发生碰撞时，会发生物理化学吸附现象，使无机盐在溶液中处于良好的分散状态，起到防止结垢的作用。室内实验防垢剂浓度为100mg/l时，碳酸盐垢及硅垢的防垢率均达到80%以上，当浓度达到200mg/l时，防垢率可达到90%。

3结构原理

该泵采用了长柱塞、短泵筒结构，柱塞上部阀罩始终处于泵筒外面，减少摩擦副作用行程（仅1.2m），油液在长柱塞扰动下，砂子不易在泵筒内沉积造成砂卡，阀罩采用四孔结构，改变阀球撞击阀罩顶端位置，提高阀罩的抗击强度，解决工作中阀球对柱塞闭式阀罩的冲击造成的打堆现象，增大上部开口阀罩外径，避免柱塞上部阀罩断裂，延长抽油泵使用寿命。

4弱碱三元复合驱机采井防垢技术优化

在石油开采现场，加药设备运行率、加药时率与方案符合率三个因素最能体现加药效率的高低，具有重要意义，提高三项数据就能够全面提升加药效率，优化防垢效果。针对点滴加药方式中出现频率较高的设备问题，即洗井液倒灌、倒灌液烧电机等，可对井口处加药工艺进行改进，减小故障发生的概率，并提高加药设备运行率；针对周期加药方式整体效率较低、损耗量大的问题，可通过改进井口连接器进行解决；点滴加药中停机会导致加药过程中断，影响生产，因此可优化电控部分，为其增设自动化停机补药功能，保持生产的持续性与稳定性；还有，点滴加药中对药量控制不够精细和稳定，周期加药中则很难计量加药量，可分别通过安装变频器、流量计来解决。

5化学防垢工艺

目前三元复合驱采出井防垢加药工艺主要有井口液体加药工艺和计量间集中加药工艺。井口液体加药工艺主要由注入泵、储药箱、控制柜、压力表、加热器等设备组成，井口液体加药工艺流程图及实物图，工作原理是利用加药车将混配好的防垢剂加至储药罐中，通过注入泵和加药管线，将防垢剂注入油套环空。井口液体加药工艺具有药剂分布均匀、加药连续可调、可随时调整药剂类型等优点，但该工艺受环境及气候影响大，雨季加药车无法及时到达井口向储药罐中投加防垢剂，加药时率低，某一区块应用该工艺后雨季平均加药时率仅为77%左右，影响防垢效果。为了解决井口加药工艺受天气及环境影响大，加药时率低的难题，研究应用了计量间集中加药工艺。计量间集中加药工艺主要由计量间加药流程和井口加药流程两部分组成。其中计量间设备主要有储药罐、加药泵、电动阀、流量计、单流阀、截止阀、压力表、加药管汇及控制柜；井口设备主要有防垢剂检测装置、电动阀、单流阀、截止阀，计量间集中加药设备示意图。

6加药设备运行率的提升

点滴加药方式能够持续不断地进行加药，确保井底有效浓度，相对而言比周期加药更为稳定，是井口加药中最常采用的方法，然而，在实际生产中，采用点滴加药很容易导致高温蒸汽车或水泥车在洗井时发生单流阀失效现象，洗井液倒灌，损害药泵电机等带电部分，或加药罐已空，却未能及时停机加药，使得药泵电机短路烧坏，整台设备无法使用，加药设备运行率下降、效果变差。

结束语

综上所述，水平井水利输送法生产测井技术凭借自身施工简单和方便实用的特点，在水平井油气开采中发挥了重大的作用。利用水的推力将测井仪器推送至水平井段，从而进行准确的生产测量。水平井水力输送找水测试技术的应用不仅解决了水平井测井仪器下放难的问题，更解决了高含水的水平生产井的找水问题。将该技术应用到大斜度井和水平井的动态监测中，具有良好的发展前景。同时也希望通过对水平井水力输送法找水测量技术的不断创新和优化，使该技术形成一套完善的体系，并在油气开采中发挥更大的作用，进一步促进我国油气领域的快速发展。

参考文献

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