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三元复合驱结垢与防垢初步认知

时间:2014-09-24 09:27来源:网络 作者:admin 点击:
三元复合驱区块Ⅰ于2008年10月投产,2010年5月陆续进入三元主段塞阶段。目前处于见效期,部分油井已出现结垢、垢卡迹象。鉴于此问题,针对该时期采油井的结垢机理、现状及结垢对机采井的影响,结垢会导致抽油机井出现频繁卡泵,螺杆泵井扭矩升高,杆断现象较

三元复合驱结垢与防垢初步认知

 
【摘要】三元复合驱区块Ⅰ于2008年10月投产,2010年5月陆续进入三元主段塞阶段。目前处于见效期,部分油井已出现结垢、垢卡迹象。鉴于此问题,针对该时期采油井的结垢机理、现状及结垢对机采井的影响,结垢会导致抽油机井出现频繁卡泵,螺杆泵井扭矩升高,杆断现象较为频繁,从而根据采油井的离子浓度的动态变化,做好井下与地面防垢措施的应用工作,确保机采井采出时率。 
 
  三元复合驱是20 世纪末发展起来的一种可有效提高采收率的三次采油方式。大庆油田自1993 年起开展三元复合驱现场试验,经过多年技术攻关,三元复合驱油技术已成为大庆油田提高原油采收率、增加可采储量的重要技术手段之一。但开发会出现结垢现象,机采井逐步出现垢卡,全井杆、管、泵,甚至活塞与转子严重结垢,导致频繁作业。依据结垢机理、井下防垢、地面加药、作业方法以及生产管理多个方面,做到防垢,延长检泵周期。 
  1 区块Ⅰ概况 
  区块Ⅰ总井数213口,其中注入井109口,采出井103口,以葡I32~33为主要开采层位,区块于2009年11月9日注入前置聚合物段塞,2010年5月注入三元主段塞。截止2012年3月末,区块注入地下孔隙体积0.519PV,聚合物用量1136.01mg/L.PV,阶段累积产油49.9784×104t,阶段采出程度11.05%,受效井97口,受效比例94.17%。区块平均PH值9.12,2010年12月出现第一口垢卡井,目前一次垢卡21口,平均检泵周期614天,二次垢卡5口,平均检泵周期78天。 
  2 机采井防垢措施应用 
  2.1 结垢机理分析 
  区块Ⅰ三元主段塞主要注入:30%碱浓度、重烷基磺酸钠表活剂以及聚合物。当三元复合驱溶液注入地层后,溶液中的NaOH和地层中的矿物质及地层水发生反应,产生大量易成垢离子,如Ca2+、Mg2+、HCO3-等。当混有易成垢离子的三元复合驱溶液进入油井后,在井筒附近其压力急剧下降,流速剧烈变化,液体中离子浓度平衡被打破,从而导致井筒、井下设备和地面设备等产生结垢现象,若油井进入结垢期,地层碱性增加,即PH值呈上升趋势,Ca2+和Mg2+离子浓度下降、HCO3-离子浓度下降、CO32-离子浓度上升。 
  2.2 机采井结垢现象分析2.2.1 抽油机结垢表象 
  结垢对抽油机的影响主要是卡泵,从现场上看,主要表现在停机卡泵,热洗卡泵和抽汲卡泵。 
  (1)停机卡泵:在柱塞两端压差作用下,液体中的垢在刮砂槽内被过滤、堆积、压实;而且,柱塞两端存在一定的梢度,停机后管内液体中垢加速下沉,在此处堆积、压实造成卡泵。 
  (2)热洗卡泵:热水洗井时,大量热水进入井筒内,液体粘度降低,垢加速下沉,在柱塞上部逐渐堆积造成卡泵。 
  (3)抽吸卡泵:多发生在柱塞运动的下行程,原因是在活塞上下运动中,泵间隙内液体流动、摩擦、成垢,在泵筒内壁及防砂槽内逐渐吸附→生长→堆积→滤失→压实→增加与泵筒阻力,最终卡泵。 
  2.2.2 螺杆泵结垢表象 
  螺杆泵井见垢之后,普遍出现举升能力下降的现象,主要由于:螺杆泵内表面结垢之后,定子容腔体积变小,导致泵排量下降;若定、转子磨损会造成泵的漏失量增加,从而影响举升能力。螺杆泵结垢后定、转子间的过盈值增加,导致定、转子间法向应力增大,其摩擦系数呈无规则变化,工作载荷常剧烈波动,这种工作负载的剧烈波动将直接导致螺杆泵井频繁发生杆柱疲劳断裂事故,也就是我们常说的杆断脱现象。 
  2.3 机采井防垢措施应用2.3.1 井下防垢措施应用 
  针对三元复合驱结垢对泵的影响,抽油机井主要下入山东寿光市坤隆石油机械股份有限公司所产的防垢泵。该泵出油阀安装在柱塞上,泵筒、联接管、进油阀依次联接,泵筒、柱塞长度配比满足以下要求:碰泵时,柱塞上端处于泵筒内,提完防冲距后,抽油时的下始点柱塞上端仍然处于泵筒内,但高于碰泵状态,此时柱塞下端处于泵筒之下,抽油时的上始点时,柱塞上端高于泵筒上端,柱塞下端进入泵筒内,泵筒、联接管外安装外筒,外筒下、进油沉垢分流接头、沉垢尾管依次连接,泵筒与外筒之间有沉垢环空,沉垢环空与沉垢尾管相通。抽油过程中,柱塞全段和泵筒全段始终有相对运动,柱塞、泵筒表面不会结垢,泵上油管结垢后可以通过此通道沉入泵下尾管,不会影响抽油泵生产,可以延长使用寿命,卡泵时该泵的解卡成功率高。例A井,该井2012年4月检泵垢卡,更换寿光泵后成功泡药解卡一次,有效延长检泵周期22天。 
  针对螺杆泵井井下主要下入小过盈螺杆泵,即适当减小螺杆泵定子与转子的初始过盈量,并在定子表面制造出微小凹纹储存液体以减小摩擦,这样可以减小因结垢导致过盈量和摩擦系数的增加导致的扭矩增加,从而减少杆断次数。 
  针对已见垢井不再下入防砂筛管,减少因结垢后导致防砂筛管被垢糊住后引起的抽汲卡泵。目前所产生的卡泵主要为测静压、停电等停机卡泵,以及运行过程中出现严重不同步现象的不同步卡泵。2.3.2 地面防垢措施应用 
  目前对PH大于8.5的机采井采用液体点滴加药装置的安装,依据泵工作原理不同分为柱塞泵与电磁计量泵的加药装置。 
  2.3.3 其它防卡泵主要措施应用 
  强碱三元复合驱目前卡泵井主要采取活动管住、加药50Kg~75Kg泡制,结合水泥车洗井进行泡药式解卡,针对卡泵井均采用此方式进行解卡,目前垢卡井已成功解卡5井次,解卡成功率达到35%。若检泵检出垢卡,要对其进行二次洗井,即活塞未如泵筒内进行加药洗井,延长阻垢剂持续有效防垢作用。 
  井下防垢、地面加药以及作业洗井等措施离不开日常管理,面对三元井停机易卡泵这一特点,做到故障事不过夜,无特殊情况停机必须停在下死点,尤其测静压等人为情况。对待加药装置确保加药时率,跟踪加药效果。 
  3 结论与认识 
  (1)强碱三元复合驱机采井结垢主要表现在PH值升高。 
  (2)井口采用液体加药装置要注重好加药时率,减少三元复合驱井的结垢,提高开采效率。 
  (3)抽油机井下防止卡泵主要下入山东坤隆防垢泵,具有沉垢环空装置,解卡成功率高;螺杆泵井主要下入小过盈螺杆泵,减小扭矩,减少断杆。 
  参考文献[1] 巢华庆,许运新. 大庆油田持续稳产的开发技 
  术[J]. 石油勘探与开发,1997,24(1): 34-38[2] 于涛,荆国林,黎钢,等. 三元复合驱结垢机理 
  研究: NaOH 对高岭石和蒙脱石的作用[J]. 
  大庆石油学院学报,2001,25(2): 28-30 
  作者简介 
  陈丽,女,1979年11月出生,目前在大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿六区六队从事地质技术员工作。
转载请注明来源。原文地址:http://www.xzbu.com/1/view-5173098.htm 
【摘要】三元复合驱区块Ⅰ于2008年10月投产,2010年5月陆续进入三元主段塞阶段。目前处于见效期,部分油井已出现结垢、垢卡迹象。鉴于此问题,针对该时期采油井的结垢机理、现状及结垢对机采井的影响,结垢会导致抽油机井出现频繁卡泵,螺杆泵井扭矩升高,杆断现象较为频繁,从而根据采油井的离子浓度的动态变化,做好井下与地面防垢措施的应用工作,确保机采井采出时率。 
论文网 http://www.xzbu.com/1/view-5173098.htm
  【关键词】抽油机 螺杆泵 结垢 防垢 
  三元复合驱是20 世纪末发展起来的一种可有效提高采收率的三次采油方式。大庆油田自1993 年起开展三元复合驱现场试验,经过多年技术攻关,三元复合驱油技术已成为大庆油田提高原油采收率、增加可采储量的重要技术手段之一。但开发会出现结垢现象,机采井逐步出现垢卡,全井杆、管、泵,甚至活塞与转子严重结垢,导致频繁作业。依据结垢机理、井下防垢、地面加药、作业方法以及生产管理多个方面,做到防垢,延长检泵周期。 
  1 区块Ⅰ概况 
  区块Ⅰ总井数213口,其中注入井109口,采出井103口,以葡I32~33为主要开采层位,区块于2009年11月9日注入前置聚合物段塞,2010年5月注入三元主段塞。截止2012年3月末,区块注入地下孔隙体积0.519PV,聚合物用量1136.01mg/L.PV,阶段累积产油49.9784×104t,阶段采出程度11.05%,受效井97口,受效比例94.17%。区块平均PH值9.12,2010年12月出现第一口垢卡井,目前一次垢卡21口,平均检泵周期614天,二次垢卡5口,平均检泵周期78天。 
  2 机采井防垢措施应用 
  2.1 结垢机理分析 
  区块Ⅰ三元主段塞主要注入:30%碱浓度、重烷基磺酸钠表活剂以及聚合物。当三元复合驱溶液注入地层后,溶液中的NaOH和地层中的矿物质及地层水发生反应,产生大量易成垢离子,如Ca2+、Mg2+、HCO3-等。当混有易成垢离子的三元复合驱溶液进入油井后,在井筒附近其压力急剧下降,流速剧烈变化,液体中离子浓度平衡被打破,从而导致井筒、井下设备和地面设备等产生结垢现象,若油井进入结垢期,地层碱性增加,即PH值呈上升趋势,Ca2+和Mg2+离子浓度下降、HCO3-离子浓度下降、CO32-离子浓度上升。 
  2.2 机采井结垢现象分析2.2.1 抽油机结垢表象 
  结垢对抽油机的影响主要是卡泵,从现场上看,主要表现在停机卡泵,热洗卡泵和抽汲卡泵。 
  (1)停机卡泵:在柱塞两端压差作用下,液体中的垢在刮砂槽内被过滤、堆积、压实;而且,柱塞两端存在一定的梢度,停机后管内液体中垢加速下沉,在此处堆积、压实造成卡泵。 
  (2)热洗卡泵:热水洗井时,大量热水进入井筒内,液体粘度降低,垢加速下沉,在柱塞上部逐渐堆积造成卡泵。 
  (3)抽吸卡泵:多发生在柱塞运动的下行程,原因是在活塞上下运动中,泵间隙内液体流动、摩擦、成垢,在泵筒内壁及防砂槽内逐渐吸附→生长→堆积→滤失→压实→增加与泵筒阻力,最终卡泵。 
  2.2.2 螺杆泵结垢表象 
  螺杆泵井见垢之后,普遍出现举升能力下降的现象,主要由于:螺杆泵内表面结垢之后,定子容腔体积变小,导致泵排量下降;若定、转子磨损会造成泵的漏失量增加,从而影响举升能力。螺杆泵结垢后定、转子间的过盈值增加,导致定、转子间法向应力增大,其摩擦系数呈无规则变化,工作载荷常剧烈波动,这种工作负载的剧烈波动将直接导致螺杆泵井频繁发生杆柱疲劳断裂事故,也就是我们常说的杆断脱现象。 
  2.3 机采井防垢措施应用2.3.1 井下防垢措施应用 
  针对三元复合驱结垢对泵的影响,抽油机井主要下入山东寿光市坤隆石油机械股份有限公司所产的防垢泵。该泵出油阀安装在柱塞上,泵筒、联接管、进油阀依次联接,泵筒、柱塞长度配比满足以下要求:碰泵时,柱塞上端处于泵筒内,提完防冲距后,抽油时的下始点柱塞上端仍然处于泵筒内,但高于碰泵状态,此时柱塞下端处于泵筒之下,抽油时的上始点时,柱塞上端高于泵筒上端,柱塞下端进入泵筒内,泵筒、联接管外安装外筒,外筒下、进油沉垢分流接头、沉垢尾管依次连接,泵筒与外筒之间有沉垢环空,沉垢环空与沉垢尾管相通。抽油过程中,柱塞全段和泵筒全段始终有相对运动,柱塞、泵筒表面不会结垢,泵上油管结垢后可以通过此通道沉入泵下尾管,不会影响抽油泵生产,可以延长使用寿命,卡泵时该泵的解卡成功率高。例A井,该井2012年4月检泵垢卡,更换寿光泵后成功泡药解卡一次,有效延长检泵周期22天。 
  针对螺杆泵井井下主要下入小过盈螺杆泵,即适当减小螺杆泵定子与转子的初始过盈量,并在定子表面制造出微小凹纹储存液体以减小摩擦,这样可以减小因结垢导致过盈量和摩擦系数的增加导致的扭矩增加,从而减少杆断次数。 
  针对已见垢井不再下入防砂筛管,减少因结垢后导致防砂筛管被垢糊住后引起的抽汲卡泵。目前所产生的卡泵主要为测静压、停电等停机卡泵,以及运行过程中出现严重不同步现象的不同步卡泵。2.3.2 地面防垢措施应用 
  目前对PH大于8.5的机采井采用液体点滴加药装置的安装,依据泵工作原理不同分为柱塞泵与电磁计量泵的加药装置。 
  2.3.3 其它防卡泵主要措施应用 
  强碱三元复合驱目前卡泵井主要采取活动管住、加药50Kg~75Kg泡制,结合水泥车洗井进行泡药式解卡,针对卡泵井均采用此方式进行解卡,目前垢卡井已成功解卡5井次,解卡成功率达到35%。若检泵检出垢卡,要对其进行二次洗井,即活塞未如泵筒内进行加药洗井,延长阻垢剂持续有效防垢作用。 
  井下防垢、地面加药以及作业洗井等措施离不开日常管理,面对三元井停机易卡泵这一特点,做到故障事不过夜,无特殊情况停机必须停在下死点,尤其测静压等人为情况。对待加药装置确保加药时率,跟踪加药效果。 
  3 结论与认识 
  (1)强碱三元复合驱机采井结垢主要表现在PH值升高。 
  (2)井口采用液体加药装置要注重好加药时率,减少三元复合驱井的结垢,提高开采效率。 
  (3)抽油机井下防止卡泵主要下入山东坤隆防垢泵,具有沉垢环空装置,解卡成功率高;螺杆泵井主要下入小过盈螺杆泵,减小扭矩,减少断杆。 
  参考文献[1] 巢华庆,许运新. 大庆油田持续稳产的开发技 
  术[J]. 石油勘探与开发,1997,24(1): 34-38[2] 于涛,荆国林,黎钢,等. 三元复合驱结垢机理 
  研究: NaOH 对高岭石和蒙脱石的作用[J]. 
  大庆石油学院学报,2001,25(2): 28-30 
  作者简介 
  陈丽,女,1979年11月出生,目前在大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿六区六队从事地质技术员工作。
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