油田生产过程中消除及预防无机盐沉积的方法

【摘要】在油田生产过程中，无机盐和蜡在油管、井口装置和管道壁上的沉积，会减少流通截面，造成油和油气混合物流动的附加阻力，从而增加了流向井底的阻力，结果使地层流向井里的油流减少。在实践中，甚至由于油管和井口装置等盐的沉积或完全结蜡而停喷。因此，分析无机盐的组要成分，有效的预防和消除无机盐沉积，对油田生产是十分必要的。

【关键词】石油；无机盐；消除

根据研究资料分析，无机盐溶解度的降低，是其析出和沉积的基本原因，而溶解的降低可能是由于压力降低、温度变化以及因压力降低而使二氧化碳从溶液中分离出来等原因造成。对无机盐的沉积，既可采用消除的方法，也可使用防止它沉积的方法，而防止沉积则是比较受欢迎且比较有前途的方法。现在我们来分析这两种方法。

消除无机盐沉积的机械法

在实践中，消除无机盐沉积的一些机械的和化学的方法已为人们所熟悉。机械法主要是采用铣具、钻头和其它一些工具，其动力来自液动、气动涡轮和电动机。这种方法极不经济，因而在实际中应用受到限制。

消除无机盐沉积的化学法

为了消除无机盐的主要组分石膏沉积，广泛使用如下处理剂：1、苛性钠（苛性苏打）水溶液；2、添加有氯化钠或氯化铵的盐酸水溶液；3、碳酸钠（煅烧苏打）水溶液。

为了选择最有效的处理剂，曾利用取自两个不同地方油井中的石膏沉积试样，进行了试验。每种处理剂的作用效果，是根据样品的溶解速度评价的。此研究是在不同温度（从-7到+80℃）和处理剂的不同原始浓度（从5到35%，重量比）下进行的。

苛性钠（苛性苏打）水溶液 苛性钠水溶液和石膏沉积反应，生成氢氧化钙和硫酸钠：硫酸钠能很好地溶于水，而氢氧化钙为松散体，易变成细分散的悬浮状态随液流采出。试验研究表明，苛性钠水溶液的最优浓度为20～25%。苛性钠浓度低于20%时，效果明显降低。研究还确定了随着溶液温度的降低，反应速度将大大加快。如当温度从20℃降至10℃，苛性钠溶液的处理效果则增加好几倍。在室内条件下，当温度降低到上述范围时，效果提高2～3倍。将温度进一步降至10℃以下时，反应速度加快不大。1克石膏要求2.3毫升20%的苛性钠水溶液与之反应。但要生成保证反应时间最短的物质，必须使苛性钠溶液按质量有10～12倍的过量。必要时，可借助于盐酸水溶液处理油井来消除氢氧化钙，反应结果产生的氯化钙能很好地溶于水。但是用盐酸溶液来消除氢氧化钙，有时是不合理的，因为氢氧化钙在液流作用之下易于破坏，而且在溶液循环时可以被带出。

盐酸水溶液添加氯化钠和氯化铵 为了消除石膏沉积，可采用盐酸处理油井。试验表明，用加有3～4%氯化铵的15%的盐酸来处理石膏沉积，可以得到较好的处理效果。同时，此处理剂最有效的作用条件是温度为70～80℃。如果石膏上复盖着胶质蜡沉积，这是实践中经常遇到的，用盐酸处理效果不佳。

碳酸钠（煅烧苏打）水溶液 在室内还进行了用碳酸钠水溶液在不同温度下对石膏沉积的反应。在此情况下，石膏转变成碳酸钙，然后必须用10～15%的盐酸水溶液消除。

对比室内研究表明，所试验的处理剂中，工艺上最有效的是20～25%的苛性钠溶液。盐酸处理，只有在沉积组分中大量含有碳酸盐时才有效。

无机盐的消除 消除无机盐的油井处理工艺如下：（1）确定无机盐沉积的组成，据此选择处理剂的类型。如上所述，如要消除的沉积物主要是石膏，则使用20～25%的苛性苏打溶液（1升水加250～330克NaOH）是合理的；（2）大概地确定出石膏沉积物可能的量、部位和性质；（3）准备井口，使之能按罐——泵——井——罐这样的流程实现正反循环洗井。同时要预计到周期性的下管柱到某深度直至井底的可能性；（4）制备规定浓度的溶液，其量超过沉积量的10～12倍；（5）向井里注溶液，要使之能复盖住全部沉积物；（6）周期性地注入处理剂；（7）经过一昼夜后，必须更新碱性溶液，使其浓度达到20～25%。溶液的必要浓度，可以根据比重计所确定的密度予以控制。在20℃时，溶液的相对密度为1.22。

处理油井总的持续时间，是由全部消除掉装置和管子内石膏沉积的必要时间来确定的。消除的彻底性，可根据井口所取液样是否存在氢氧化钙来断定。彻底消除井里的石膏沉积，应当看做是极大地延长生产井免修期的主要因素之一。这是由于，当消除不彻底时，处理后井内残留的石膏沉积晶体，将成为结晶的核心，促使油井生产时石膏沉析过程加快。

试验表明，只要精心地洗井，氢氧化钙能够完全从井里冲出。在此情况下，勿须用盐酸对油井进行补充处理。用水冲洗后，处理即告完成。用过的碱在消除沉淀并使浓度达到最佳值后，可再用于其它井的处理。观察表明，某些井里石膏在井底地带也有沉积。在此情况下，用苛性苏打溶液处理后，最好再用盐酸对井底地带进行处理。这是由于孔隙通道可能会被反应物（不能用机械方法从孔隙通道里完全排出的氢氧化钙）所堵塞。

盐酸与氢氧化钙反应生成能很好地溶于水的氯化钙，它易于在油井诱流过程中从井底地带排出。碳酸钙可用通常的工艺方法消除。用作处理剂的通常是15%的阻化盐酸溶液。硫酸钡沉积的处理最为困难。

应当指出，为消除无机盐沉积而对油井进行处理时，必须在处理前后试井，求出采油指数和渗透率。

这对于评价消除无机盐沉积所用方法的效果，以及对处理的定性评价，都是必要的。

预防无机盐沉积的方法

预防沉积最广泛使用的方法是：磁力法、化学法和工艺法。

据认为，磁力法处理气液混合物的结果，不仅能预防盐的沉积，而且还能消除管内以前集聚的沉积物。

预防盐沉积的磁力法，简单、安全而且经济。

但直至目前，关于磁场作用的机理，以及取决于油井工作制度和水的盐组分所需要的磁场强度，尚无明确的概念，这便妨碍了此方法的运用。

化学方法近年来在国外得到了广泛地运用。防止无机盐沉积的处理剂有：多磷酸盐、含磷有机物质和其它一些物质，特别是六偏磷酸钠和三聚磷酸钠等。

为了实现第一方案，要求在每一口井上安装定量泵或专用的特殊设备。特别是需使用井下定量装置，并用拍克把管外环形空间与井底隔开，以储存必要量的处理剂。

第二种方案适用于边内和中心注水。在此情况下，应当使用在地层岩石上吸附值很小的处理剂。

第三种方案中推荐使用的处理剂，应在油井生产过程中有高的吸附性和缓慢的解吸作用。

第四种方案，按其实质来说是第一方案的变异，它采用的是缓慢溶解的颗粒状物质。

应当指出，后两种方案不能保证处理剂精确地定量，同时必须经常不断地控制采出水中的处理剂浓度。

防止无机盐沉积的工艺方法归纳起来有：a）采用尾管，以防止有机盐沉积在套管内（此时盐有可能沉积在油管和尾管内）；в）相应地分配油田上的注水量，以改变水的渗流方向；c）采用化学成分近似于地层水的矿化水进行注水。