【正文】 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 1 目 錄 1 緒 論 .................................................... 3 油田結(jié)垢概論 ............................................... 3 油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)垢問題概述 .................................. 3 油田可能發(fā)生結(jié)垢的地方 ...................................... 3 油田結(jié)垢的危害 .............................................. 3 注水井結(jié)垢概述 ............................................. 4 注水井結(jié)垢問題概述 .......................................... 4 注水井結(jié)垢危害及實例研究 .................................... 4 2 注水井結(jié)垢機理研究 .......................................... 5 結(jié)垢機理理論研究現(xiàn)狀 ....................................... 5 油田結(jié)垢影響因素 ........................................... 9 注水井結(jié)垢機理及影響因素 ................................... 11 碳酸鹽結(jié)垢機理及影響因素 ................................... 11 硫酸鹽結(jié)垢機理及影響因素 ................................... 12 其他沉積物結(jié)垢 ............................................. 13 3 控垢除垢方法研究 ........................................... 15 油田結(jié)垢一般控制方法 ...................................... 15 物理條件控制法 ............................................. 15 從水中除去成垢物質(zhì) ......................................... 15 避免不相容的水混合 ......................................... 15 除垢劑控制法 ............................................... 16 物理防垢技術(shù) .............................................. 16 物理法防垢機理分析 ......................................... 16 物理法防垢技術(shù) ............................................. 16 化學防垢技術(shù) .............................................. 18 ........................................... 18 ............................................. 19 4 注水井結(jié)垢預(yù)測方法研究 ...................................... 19 .......................................... 19 推薦方法 —— OddoTomson 飽和指數(shù)法 ......................... 20 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 2 其他方法 ................................................... 20 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預(yù)測硫酸鹽和碳酸鹽結(jié)垢 ............... 22 硫酸鹽垢的飽和指數(shù)方程 ..................................... 23 如何預(yù)測硫酸鹽結(jié)垢 ......................................... 25 碳酸鹽垢的飽和指數(shù)方程 ..................................... 25 如何預(yù)測碳酸鹽結(jié)垢 ......................................... 26 5 注水井結(jié)垢預(yù)測計算機程序設(shè)計 ................................ 27 程序設(shè)計工具 .............................................. 27 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預(yù)測注水井碳酸鹽結(jié)垢計算機程序 ....... 27 程序代碼 ................................................... 27 程序界面 ................................................... 30 實例運算 ................................................... 30 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預(yù)測注水井硫酸鹽結(jié)垢計算機程序 ....... 32 程序代碼 ................................................... 32 程序界面 ................................................... 34 實例運算 ................................................... 34 6 結(jié)論 與建議 ................................................. 35 主要結(jié)論 ................................................. 35 對今后工作地建議 .......................................... 36 致 謝 ...................................................... 38 參考文獻 .................................................... 38 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 3 1 緒 論 油田結(jié)垢概論 油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)垢問題概述 在油氣田生產(chǎn)過程中，油、氣、水和泥漿是都需要經(jīng)過底層或管道運輸?shù)牧黧w，當諸如溫度、壓力、酸堿度等條件發(fā)生變化時，在底層通道或傳輸設(shè)備中都有可能產(chǎn)生油垢、水垢或泥垢。在油、氣和泥漿中，或多或少含有水，特別是油氣田開發(fā)后期的增產(chǎn)注水過程中含水量越來越多。含水量 的增加以及壓力、溫度等條件的變化，或者液體與液體、液體與固體及注入水與地層水的不配伍，這些因素常使油田產(chǎn)生無機垢。大量的無機垢產(chǎn)生給油田的正常生產(chǎn)帶來巨大危害。 油田可能發(fā)生結(jié)垢的地方 研究表明 只要有油、氣、水和泥漿流過的地方都可能結(jié)垢。從油氣田勘探開發(fā)的整個過程和地層結(jié)構(gòu)來看，這些地方包括：油、氣、水儲集層的空隙間、裂縫間及巖縫間；井下泵體內(nèi)，井下鉆具內(nèi)，井筒、套管、抽油桿等，井下鉆采設(shè)備的流體傳輸通道周圍的地層喉道處；油井、注水井井口集輸管匯，油氣水分離設(shè)備、地面油氣傳輸管線，油氣集輸管線，儲 運設(shè)備注水系統(tǒng)管線；水套爐，加熱爐盤管和熱水伴隨管線及 多井計量裝置等。當結(jié)垢條件（物理、化學、熱力學和流體力學）成熟時，這種可能就成為現(xiàn)實。 最易結(jié)垢的地方也是最易發(fā)生垢堵、卡死和最易腐蝕、損壞設(shè)備的地方。人們普遍認為，流體通道（如地層空隙，井筒輸油管線和各種流體導管等）的截面大小、形狀和內(nèi)表形態(tài)以及特殊地段與是否結(jié)垢的嚴重程度有直接的關(guān)系。因此，依據(jù)垢的形成機理不難判斷易結(jié)垢的地方，是那些截面的突然變化、形狀突然改變、內(nèi)表粗糙、地層裂縫處、管道拐彎處等。 油田結(jié)垢的危害 在 長期的生產(chǎn)作業(yè)實 踐中，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢的危害主要反映在兩個方面，一是對通道的影響；二是對管道的腐蝕。具體表現(xiàn)在如下幾個方面。 (1)與水接觸的設(shè)備管道內(nèi)表面結(jié)垢后，往往還有粘泥附著管道內(nèi)表面，可能造成不同程度的堵塞和管道腐蝕。 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 4 (2)結(jié)垢往往使管線的截面積變小，設(shè)備的處理能力降低，必然增加輸液能 力或處理費用，這樣既出現(xiàn)減產(chǎn)，又增加成本。 (3)地下巖層和油氣通道也會產(chǎn)生水垢和污染物堵塞的麻煩，造成成本上升，甚至使油氣井停產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟損失。 (4)注水系統(tǒng)發(fā)生水垢堵塞問題時，垢物和污染物、鹽類、氧化鐵等粘結(jié)在一起，造成注水壓力 上升，流量下降，增加能耗并降低生產(chǎn)能力。 (5)在氣田使用電潛泵排水采氣時，垢會使泵效率下降，增加維修時間和生產(chǎn)成本。 (6)水套爐中結(jié)垢后不僅降低熱效率，浪費能源，而且直接影響正常生產(chǎn)甚至停產(chǎn)。 (7)化學結(jié)構(gòu)經(jīng)常造成生產(chǎn)損失或油、氣井的報廢，沉積物會堵塞井眼、油管、閥門，井下泵也會發(fā)生堵塞，地面管線及設(shè)備的運轉(zhuǎn)受到限制。 (8)最為嚴重的是，當垢物堵塞和腐蝕管道時，壓力增加可能出現(xiàn)管道爆裂現(xiàn)象，造成不良后果。 注水井結(jié)垢概述 注水井結(jié)垢問題概述 通過第一節(jié) 內(nèi)容的分析我們知道在 油氣田生產(chǎn)中結(jié)垢現(xiàn)象是普遍存在的，是凡和流體接觸的生產(chǎn)設(shè)備或地層在一定的條件下都有結(jié)垢的可能性。結(jié)垢的部位廣泛且危害性很大。本文主要針對注水井的結(jié)垢實際情況，對油田注水井結(jié)垢的成因、機理、除垢方法及預(yù)測模型進行全面的分析和研究。 注水井是 用來向油層注水的井。在油田開發(fā)過程中，通過專門的注水井將水注入油藏，保持或恢復油層壓力，使油藏有較強的驅(qū)動力，以提高油藏的開采速度和采收率。 由于注水井直接和流體解除因此它也是油田生產(chǎn)過程中最容易產(chǎn)生垢的地方。注水井結(jié)垢的機理很復雜，受很多因素影響，本文將在以后的章節(jié) 中具體介紹。 注水井結(jié)垢危害及實例研究 結(jié)垢 會 給注水帶來嚴重的危害， 降低注水系統(tǒng)效率 ,增加修井次數(shù)， 腐蝕注水管線 ， 堵塞油層 ,使注水壓力不斷上升 , 損壞注水設(shè)備 , 縮短油水井的免修期 , 嚴重的造成油水井報廢 。 以下是幾個由于注水井結(jié)垢而給油田生產(chǎn)造成危害的典型例子。 大慶榆樹林油田注入水中鈣離子和碳酸氫根離子濃度較高，在注入水過程中，西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 5 隨著注入水由地面進入地層，溫度及流速均發(fā)生改變，導致注水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象非常嚴重。根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)測量，油管平均年結(jié)垢達 ，結(jié)垢導致的地層堵塞使注水井吸水能力下降，嚴 重影響該油田的開發(fā)效果。該油田 從 1992 年注水開發(fā)到 1994年 6 月，注水井油管內(nèi)壁結(jié)垢厚度高達 。朝陽溝油田因結(jié)垢平均年檢泵 270井次，占平均年檢泵井次的四分之一。 由于注入水水質(zhì)與儲層流體不配伍而造成的注水井堵塞，使得渤海油田部分老區(qū)進入生產(chǎn)中后期，注水井吸水能力逐漸變差，注入壓力越來越高，而地層能量得不到及時補充，給油田生產(chǎn)帶來不利影響。同時由于海上油田采油強度較大（平均單井日采油量 100m3左右 ） ，地層虧空較嚴重，注水井日注入強度較大 (平均單井日注入量 400m3左右 )，注水井堵塞問題對油田生產(chǎn) 的影響就更為顯著。 華池油田自 1997 年正式投入大面積注水開發(fā)以來，華 152 區(qū)的結(jié)垢問題越來越嚴重，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)垢主要分為地層結(jié)垢和注入系統(tǒng)結(jié)垢。結(jié)垢導致地層產(chǎn)能下降，井泵垢卡、斷脫頻繁、檢泵周期縮短，集輸受阻，從而使現(xiàn)場管理難度加大，停產(chǎn)維修、清理管線費用加大，員工勞動強度加大，嚴重影響生產(chǎn)。目前結(jié)垢已成為影響該油田正常生產(chǎn)的主要問題。 勝利油田現(xiàn)河低滲油區(qū)屬高壓低滲稀油砂巖油藏，低滲透油田本身就難注水，而注水井中由于溫度、壓力、離子組成等條件的改變又經(jīng)常會形成水垢。結(jié)垢又會降低注水效率，造成堵塞，給生 產(chǎn)帶來極大危害。 通過上述注水井結(jié)垢實例我們可以得出結(jié)論，注水井結(jié)垢會給油田的實際生產(chǎn)帶來相當大的影響，因此研究注水井結(jié)垢問題 有其實際意義和實用價值，這也是本文撰寫的初衷。 2 注水井結(jié)垢機理研究 結(jié)垢機理理論研究現(xiàn)狀 油田結(jié)垢大體可分為兩種情況 ： (1)溫度、壓力等熱力學條件改變，導致水中離子平衡狀態(tài)改變，成垢組分溶解度降低而析出結(jié)晶沉淀。 (2)離子組成不相溶水相混合產(chǎn)生沉淀。油田水垢的形成過程可簡略表示如下 ： 水溶液 ~溶解度一過飽和度一晶西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 6 體析出 ~晶體長大一結(jié)垢。對于垢形成過程，溶液過飽和狀態(tài)、結(jié)晶 的沉淀與溶解、與表面的接觸時間等是關(guān)鍵因素。其中過飽和度是結(jié)垢的首要條件。微溶鹽類的過飽和度與溶解度相關(guān)外，還受熱力學、 (結(jié)晶 )動力學、流體動力學等多種因素影響。將以上