油水井井筒结垢分析与处理

郭永飞 李加刚

江苏油田试采一厂采油十二队 江苏扬州 225600

一、油、水井垢样定性分析

自2010年以来，我们对油井检泵过程中发现的垢样进行了逐井采集，并及时利用现有手段对垢样进行酸溶、油溶后的碳酸盐、硫化物、铁离子等物质进行了组分分类定性分析，至2013年累计分析垢样300余个；从定性分析结果来看，垢样中各类物质检出频率分别为：腐蚀产物类垢占总垢样数的60.32%；碳酸盐类垢占总垢样数的23.57%；胶质、蜡质及泥沙类物质占总垢样数的6.11%。

在采油井中，随着采出液的上升，温度的下降，方解石（文石）石膏、铁氧化物和菱铁矿均溶解度下降，沉淀量增加，由于在油井井筒内的温度变化范围内，各矿物的溶解度实际上变化有限，所以往往会在相对集中的井段范围内出现沉淀现象，且使流体中组分浓度下降，导致浅部结垢现象不显著。

由计算结果可知，Fe的氧化物是最易沉淀、沉淀量也最大的组分，但当溶液中Fe2+含量高于50 mg/L时基本不随其升高而沉淀量增大。但是碳酸盐类矿物则不同，存在一个溶解度相对低的温度60℃左右（对应井深1200m左右）。这解释了结垢物中普遍存在铁氧化物沉淀，深部铁多，浅部碳酸盐相对增加的趋势。

二、油、水井结垢机理研究

结合垢样分析、模拟实验和计算模拟等研究结果，以及对沙埝油田油井生产资料的调研，我们认为，沙埝油田油井垢样中几种常见的危害最大的垢主要有：①碳酸盐垢（主要成分为CaCO3）②硫酸盐垢（主要成分为CaSO4，BaSO4，SrSO4）、③铁化合物垢（主要成分为FeCO3、FeS、Fe(OH)2、Fe(OH)3），现场垢样往往是多种组分的混合物，以某一种或两种为主。其中，盐类垢的来源主要来自于地层流体，而铁质的来源除了地层水之外，管壁的CO2、细菌腐蚀为其主要来源。

三、油井井筒杀菌工艺研究

根据对沙埝油田垢样分析及油井结垢认识的研究成果，一些井的复硫铁矿(Fe3S4)、硫铁矿(FeS)含量较高，定性分析结果表明该类物质主要以硫化亚铁的形式存在于垢样中，而这些井试油资料中的油、气、水性分析结果均显示油、气、水中S-2或H2S气体含量较低或不含有S-2或H2S气体，通过对油井中硫化亚铁形成机制的研究分析，认为其成因主要是细菌作用所致，由此，我们在结垢腐蚀严重的油井上开展了细菌普查工作，以期通过井筒杀菌处理达到防止铁垢产生的目的。

1.油井井口细菌含量检测

对沙埝油田结垢腐蚀严重的油井上开展了井口细菌含量普查工作，取油井井口产出水接种至细菌培养瓶，以检测产出水中的细菌含量。

2.油井垢样细菌含量检测

为确定细菌对垢样形成的影响及垢样中细菌的存在，我们进一步做了井筒垢样中的细菌含量测试，具体方法是：将现场垢样密闭隔氧后取回，至实验室研磨粉碎，取1g垢样浸泡到100ml的细菌培养液中培养2天后，检测培养液中的细菌含量，实验结果显示，垢样含有的细菌主要为硫酸盐还原菌，且远高于产出水中的细菌含量。

3.杀菌剂筛选

我国油田常用的杀菌剂按其功能和组成可分为两大类，即氧化型杀菌剂、非氧化型杀菌剂。杀菌剂的种类繁多，使用单一的杀菌剂容易使细菌产生很强的抗菌性，通过对样品的筛选分类，我们选择了5种杀菌剂进行室内筛选，通过比较杀菌效果，选择了LC-3B氧化型杀菌。

4.杀菌剂与阻垢剂之间的配伍性研究

由于结垢与腐蚀互为影响，现场二种问题往往同时存在于同一口油井中。以沙埝油田为例，现场同时投加阻垢、杀菌剂的井较多，为防止杀菌、阻垢二种药剂的不配伍性问题，采用现场使用的FA505与LC-3B进行了配伍实验，实验条件为：在75℃条件下，评价40mg/l浓度下的FA505阻垢剂溶液对不同浓度下的杀菌剂杀菌性能影响关系，结论为：300mg/l浓度下，LC-3B与FA505配伍性良好，可同时有效保证杀菌及阻垢效果。

5.杀菌剂使用浓度优化

针对油井井下细菌的存在方式，分别做了水中游离菌和垢下固着菌的杀菌剂使用浓度优化试验。

水中游离菌使用浓度优化分别做了110、7000、11100个/ml三个细菌含量下和40mg/l—600mg/l杀菌剂浓度下的杀菌试验，结论为：现有杀菌剂在200mg/l浓度下，可有效杀灭产出水中的游离菌。

垢下固着菌杀菌剂使用浓度优化采用静态挂片法在培养基中获得长有固着菌的挂片若干。不同浓度杀菌剂与挂片上的固着菌SRB接触1h后，将挂片取出放入干净的培养基中培养，培养基变黑则说明该浓度的杀菌剂不能完全杀死固着菌，反之，则该浓度的杀菌剂可以完全杀死固着菌。以此找到各杀菌剂的最低杀灭浓度。