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研究人員對油田常用的廉價高密度 鹵水壓井液進行防垢技術(shù)研究，對比實 驗分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)主要基于 螯合、增溶機理選用改性劑、阻垢劑等 加入壓井液中，其可阻成垢離子濃度 （Ca 2+ ）最高 1,500mg/l，碳酸氫鈉 溶液濃度不高于 3,000mg/l，適用于 普通的水質(zhì)處理，對含有高濃度鈣離子 的鹵水壓井液難以有效防垢。研究人員 研究新得防垢壓井液技術(shù)，創(chuàng)新性應(yīng) 用分散防垢機理優(yōu)選復(fù)配阻垢劑，其 最大抗鈣離子濃度達到 180,000mg/l， 可控成垢的碳酸氫鈉溶液濃度不低于 10,000mg/l，并在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破， 成功解決了困擾油田多年的高密度鹵 水結(jié)垢難題，拓展了適用范圍，現(xiàn)可 替代其它昂貴的高密度壓井液應(yīng)用于 現(xiàn)場。 鈣鹵壓井液防垢技術(shù)效果不佳

大港油田地層水一般為碳酸氫鈉 或硫酸鈉水型，當高含鈣離子的壓井 液進入地層后，發(fā)生不配伍反應(yīng)，潛 在碳酸鈣、硫酸鈣結(jié)垢危險，要么隨 著壓井液進入油層深部并堵塞孔喉， 要么隨著采出液在井內(nèi)泵筒、管壁等 處結(jié)垢造成作業(yè)復(fù)雜。實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)， 大港油田每年因高密度鹵水，俗稱“鈣 鹵”作業(yè)結(jié)垢超過 100 井次，常常導 致井筒復(fù)雜和作業(yè)周期縮短，不僅增 加作業(yè)成本和作業(yè)風險，且經(jīng)過該類 作業(yè)后油井產(chǎn)量未恢復(fù)占比達 50% 以 上，嚴重影響油井產(chǎn)能，需研發(fā)高密 度壓井防垢技術(shù)。 在高密度壓井液領(lǐng)域， 由于甲酸鹽、 復(fù)合鹽體系成本較高，尚不能完全取代 鹵水體系。針對鹵水的易結(jié)垢技術(shù)缺 陷，大港油田前期曾研究應(yīng)用螯合阻垢 劑、改性劑技術(shù)，主要應(yīng)用于鈣含量相 對較低的鹽鹵體系，而對高密度鈣鹵壓 井液的防垢效果不理想。改性劑常用濃 度 0.25%~0.6%，pH 值 約 5.0， 呈 弱 酸性。加入改性劑發(fā)現(xiàn)，未加改性劑的 樣品，鹵水與不同濃度的 NaHCO 3 溶 液等混合后，初期未見明顯絮狀物或沉 淀生成，靜置 1 天后，鹽鹵混合液清澈， 未見結(jié)垢，但是在鈣鹵混合液中有沉淀 生成；而添加改性劑后，加入不同濃度 改性劑的鈣鹵與不同濃度 NaHCO 3 溶 液的混合液，均產(chǎn)生絮狀懸浮物，對比 發(fā)現(xiàn)沉淀量變化不明顯，pH 值、密度 變化不明顯。實驗結(jié)果表明，鈣鹵改性 防垢技術(shù)效果不明顯。 大港油田常在密度低于 1.35g/cm 3 的鹽鹵或復(fù)合鹽壓井液中使用螯合阻垢 技術(shù)，測試發(fā)現(xiàn)其中鈣離子濃度低于 1,500mg/l 時能有效阻垢，而當鈣離 子濃度較高（約 3,000mg/l，1% 氯化 鈣）時，出現(xiàn)微量垢沉積，采用鈣鹵時， 均出現(xiàn)明顯沉淀結(jié)垢現(xiàn)象。因此，現(xiàn)有 的鈣鹵壓井液防垢技術(shù)并不理想。

傳統(tǒng)的防垢技術(shù)依據(jù)螯合增溶機 理，通過形成絡(luò)合物或溶限效應(yīng)等，需 要消耗大量藥劑，從鈣離子螯合值（測 試條件 40℃，pH=7）可以看出，絡(luò)合 能力最高的氨基三甲叉膦酸 ATMP， 為 910mg/g，其它如羥基乙叉二膦酸 HEDP 為 833mg/g，乙二胺二鄰羥苯 基 大 乙 酸 鈉 EDDHANa 為 845mg/g 等，而鈣鹵壓井液中鈣離子含量高達十 幾萬（mg/l），理論上螯合劑用量應(yīng) 大于十幾萬（mg/l），成本過高。因此， 需要重點從分散阻垢、抑制成垢方面開 展技術(shù)優(yōu)化研究。 實驗主要選取具有分散阻垢作用 的復(fù)合藥劑，加入到高鈣溶液——碳 酸氫鈉（硫酸鈉）混合溶液中，通過 觀察溶液中絮凝、沉淀現(xiàn)象、定量測 定阻垢前后鈣離子濃度變化、計算阻 垢率等，探究其與高鈣溶液尤其是高 密度鹵水壓井液的配伍性和防垢效果， 并進一步優(yōu)化配方，形成高效防垢壓 井液。其中定量分析涉及到的重要實 驗儀器包括原子吸收分光光度計。 實 驗 方 法 包 括：Ca 2+ 、Mg 2+ 、SY/T 5523-2006 油氣田水分析方法，原子 吸收法，EDTA 滴定法。經(jīng)過大量的 評價實驗，優(yōu)選出兩類阻垢技術(shù)，鹵 水壓井液硬垢軟化技術(shù)和高效防垢技 術(shù)，后者效果顯著。

采用鈣鹵體系加入不同濃度的復(fù)配 阻垢劑 Fc，然后與不同濃度的碳酸氫 鈉溶液混合，觀察其成垢情況，并測定 鈣離子濃度變化情況。實驗結(jié)果表明， 鈣鹵體系中加入適當濃度的復(fù)配阻垢 劑 Fc 后防垢效果明顯。針對碳酸鈣垢， 未加阻垢劑的 29# 樣品混濁，底部有 沉淀；而加入阻垢劑 27#、28# 樣品清 澈，未見沉淀物，27# 優(yōu)于 28#，表明 阻垢效果與成垢的碳酸氫鈉溶液濃度 有關(guān)。 另一組降低阻垢劑加量試驗，未加 阻垢劑的 46# 樣品混濁，而加入阻垢 劑的 45#、44# 樣品清澈，靜置 5d 后 依然清澈，未見垢生成；49#、48# 樣 品對應(yīng)碳酸氫鈉濃度較高 （10,000mg/ l），前者阻垢劑濃度較低為 0.25%， 溶液混濁，后者阻垢劑濃度為 0.6%， 溶 液 清 澈， 在 比 較 47#、65#、68# 后進一步驗證，三個樣品其他條件相 同，阻垢劑濃度不同，結(jié)果阻垢劑濃 度較低的 65#、68# 出現(xiàn)混濁；表明當 阻垢劑用量不足時會產(chǎn)生結(jié)垢。實驗 證明，鈣鹵壓井液中添加 0.6%Fc 復(fù) 配阻垢劑后可以有效阻止其與碳酸氫 鈉的混合結(jié)垢，其中碳酸氫鈉濃度可 達 10,000mg/l；當碳酸氫鈉濃度為 5,000mg/l 時，阻垢劑 Fc 的使用濃度 可以降低至 0.25%。 針對硫酸鈣垢，未加阻垢劑的 31# 和加量較低的 30# 樣品都有結(jié)晶樣的 沉淀物（推測為碳酸鈣）沉積于杯底； 而提高阻垢劑加量同時降低硫酸鈉溶液 的濃度之后，38# 樣品透明清澈，無沉 淀生成。結(jié)果表明 1% 復(fù)配阻垢劑 Fc 具有一定的阻垢能力，對于濃度低于 2,500mg/l Na 2 SO 4 有效，對應(yīng)的硫酸 根離子濃度約 1,700mg/l。同時進行 防垢控垢的定量分析測試（兩種配比的 復(fù)配阻垢劑）表明，對鈣鹵體系控垢率 均達到 68.2% 以上，其中有的配比樣 品可達 100%，能夠?qū)崿F(xiàn)完全阻垢。通 過對比實驗研究，得出如下結(jié)論，研究 的高效防垢控垢技術(shù)適用于鈣離子濃度 180,000mg/l 的高密度鈣鹵壓井液， 與濃度不低于 10,000mg/l 碳酸氫鈉 混合而不發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)對鈣 鹵壓井液體系結(jié)垢趨勢的防控。