文摘

井筒结垢是一个复杂的油田的消耗过程中遇到的常见问题。许多研究已经进行了总体规模的机制、规模预测,和删除测量。然而,扩展特征和机制的详细研究环江油田是有限的。这项工作的目的是探讨扩展机制和特点为阻垢剂的选择提供指导,在环江油田合成和测试。离子色谱法(IC)是用来测试100个水样的组成,和能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM), x射线衍射(XRD)分析是利用120年的作文井筒环江油田规模收集样本。结果表明,水类型的形成和地下水CaCl₂和钠₂所以₄,分别。从常产生的油井 ,张6,长8储层开发三叠系延长组主要是钙基(CaCO规模₃和卡索₄),辅以蜡沉积规模,腐蚀程度,氯化钠和氯化钾晶体。相比之下,油井在延安组(Yan 6,燕七,燕,燕,燕10储层)主要是蜡沉积规模和腐蚀。

1。介绍

注水是一个成熟和有效的技术,已经成功地在全球范围内实现。虽然很多油田已进入三次采油(采油)阶段,注水补充地层能量和维持地层压力仍是全球油田的基本措施之一,确保长期稳定生产和提高油田开发效率(1- - - - - -3]。然而,一系列生产问题已经引起注水过程中(4]。例如,注入水,石油的生产往往伴随着大量的水。在美国,7桶水生产一桶石油产量(5]。生成的水从水库通常有高盐度和溶解硫化氢,二氧化碳,氧气,和其他气体,不仅腐蚀管道(甚至可能导致管道“穿孔”)但也导致严重的环境污染6,7]。另一方面,水从水库往往注入井生产对环境问题和提供一个大的和可持续的水源。由于热力学不稳定性和化学不相容的水,大量的扩展盐的溶解度(碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁,等等)在水回注在注射过程中随温度和压力变化。回注的混合水、淡水和地层水与不同的兼容性将导致缩放和堵塞井筒和地面交通系统,这将严重影响油田生产效率。

比例是遇到最严重的问题之一在油田的水质控制,通常是指无机盐溶解度小的产品分离和沉淀的水在一定条件下(8,9]。扩展可能发生在任何位置的油田水系统,如地下水库,泵头,石油生产井的井筒,管道表面的石油和天然气的采集和传输设备(10]。油井的扩展将使石油泵等机械设备的工作效率大幅下降,甚至导致泵干扰等事故,泄漏和腐蚀管道和棒。更重要的是,水库也将被扩展到不同程度损坏油/水井筒时伸缩。一旦形成有利的地质条件(孔隙的形成、岩石矿物成分、地层水的性质,等等)的比例再喷入水,将生成微晶核形成,导致伸缩。的规模将块孔隙系统的形成,破坏payzone,减少形成的有效渗透率,提高注入井的注入压力,降低地层水吸收指数和注入体积,并最终影响到石油生产效率。

许多研究人员进行了扩展研究机制,预测在不同条件下的规模,和方法消除/减少尺度。一方面,邓小平et al。11]分析了碳酸钙结垢机理和double-defect屏幕Hafaya油田特点,结果发现缺陷的大小影响的主导因素比例(11]。安东尼et al。12回顾,结晶和运输的主要机制是扩展解决方案就会变得过饱和时(12]。Kumar et al。13]说明表面和大量结晶的主要机制是一代的规模在油田13- - - - - -15]。另一方面,Shokrollahi et al。16]总结存在的主要结垢实验研究,发表在2015年之前,建立了最小二乘支持向量机和耦合模拟退火(LSSVM-CSA)混合模型来描述渗透率降低,沉积规模(16]。杨et al。17)开发了一种扩展预测软件对水注入井在胜利油田基于沉积和删除质量率的计算17]。Zolfagharroshan和Khamehchi18)建立了一个地热井筒模拟预测尺度降水和沉积在钻井过程中18]。此外,聚氨酯等。19和Zhang et al。20.)提出了消除井筒附近无机规模利用大功率超声波治疗(19,20.]。巴斯克斯et al。21)比较了非水溶剂和水overflush阻垢剂挤压治疗减轻硫酸钡规模通过构建一个基于挪威近海油田油藏模拟模型(21]。施等。22)提供一个全面的文献综述井筒规模类型、机制和治疗(22]。

现有的实验和文献研究已经证明,碳酸盐和硫酸盐的主要尺度油藏(23- - - - - -26]。碳酸盐规模与生产流体压力和pH值的变化而造成的硫酸盐垢主要是混合不相容的水,也就是说,注入水和地层水的混合,碳酸钙是最常见的扩展矿物在形成规模27,28]。然而,有限的研究已进行调查规模类型,规模机制,并在环江油田规模特征。目前,1471年扩展环江油田油井被发现,占井总数的34.1%。最严重的比例在山城操作区域,与362年扩展井。比例油井主要分布在张8中,张6和侏罗纪系统,其中比例在张8井的数量是最大的(474)。油井井筒结垢的可以很容易地导致井筒失败泵阀泄漏和卡泵等,从而增加维修工作量和管杆更换的数量和增加生产成本每年3706万元,已严重影响了环江油田的开发的经济效益。

针对生产过程的严重的比例问题在环江油田油水井,这项研究工作的现状调查扩展并澄清的特点和机制相结合的分析样本水质和规模。本研究的结果可以为防垢技术措施提供指导和建议的环江油田进行了现场应用和效果评价,为了提供一定保障环江油田的正常生产,提高油田开发的综合效益。

2。环江油田描述

环江油田位于Huanxian县,甘肃。工作区域从西部山城啤酒开始和结束在Qiaochuan东部,面积约3400公里2]。已探明地质储量3.35亿吨,和地质储量2.83亿吨。表面的区域属于典型的黄土地貌来源,起伏的地形。地面海拔1350米到1750米,相对高度差是大约400米。主要含油层是侏罗系延安形成和三叠纪三叠系。三叠纪三叠系是一组内陆湖泊三角洲沉积物,主要由碎屑岩。河口沙坝、三角洲分流河道砂体具有丰富的石油和天然气储备。研究区三叠系延长组顶部结构通常是west-dipping单斜层,从西向东,鼻子隆起了从南到北。鼻子隆起贯穿整个区域,鼻子隆起的宽度和幅度约为2至5公里,10到20米宽,分别。

环江地区的石油勘探早期阶段开始的长庆油田在1970年代。勘探已大致经历了三个阶段:第一阶段(1967 - 1993)主要是延安的发现阶段形成和侏罗纪油田的数量在济源的南坡。第二阶段(1997 - 2003)主要集中在探索上三叠系延长组油层在探索发现张3。在第三阶段(从2003年到现在),含油层系的勘探三叠系延长组下部一直增加,取得了一个伟大的突破。2004年,耿73张8层和飞行员井钻成功生产31.45 t / d,开幕的前奏的探索在环江地区长8层。2007年,罗38是第一个钻到张8层和试验井的产量是10.8 t / d,常使的另一个有利的含油面积8在南部地区发现的。近年来,通过探索和评估,耿Chang8石油资源丰富的地区罗73 - 38进一步确认。有13个工业油流井在这个地区,平均产量14.0吨/ d。同时,探索积极开展寻找新的石油资源丰富的地区,罗73年和桓37张8层中被发现的工业油流量14.20 t / d和10.29 t / d,分别。此外,白38(8张)最近完成了试点测试罗38和获得东部的21.08 t / d的石油流量。 Well Bai 6 and well Luo 72 (Chang 8) have the payzone thickness of 9.1 m to 9.3 m which further expanded the oil-bearing surface of Chang 8 reservoir in Huanjiang area. At present, the favorable oil-bearing area of Chang 8 in this area is about 300 km [2,储备约1亿吨,显示了巨大的勘探和开发潜力。而探索长8油藏,近年来,根据集中的原则探索和实现含油富集地区,积极撇开寻找新的发现,已经取得了重要进展在延长校区Chang 6中,张 ,张3,侏罗系油藏,新的含油富集地区已经初步形成。环江地区长6油层垂直相邻Chang 7烃源岩。三角洲前缘砂体具有良好的物理性能和良好的勘探开发潜力。2009年,胡2在这一领域获得23.04 t / d流量Chang 6₃试点测试,从而使一个突破长6油层的探索和发现新的含油砂带。目前,有8个工业油流井在砂带,平均产量10.82003吨/ d,有利含油面积是约240公里2估计,储备规模 t。

目前,有7109个在环江油田油水井,包括5201个油井水注水井(4322活跃井)和1908(1610活跃井),主要分布在山城啤酒,Gengwan Hongde,环江操作区域。1471年扩展在环江油田油井已确定,占总数的34.1%在环江油田油井打开。其中,有在环江油田1061口井,井占总规模的72%。图1显示当前比例分布在四个业务领域。扩展井的数量的山城,Gengwan Hongde,环江是362年,208年,228年和263年,分别。图2显示的数量和比例缩放井在环江payzone油田,主要分布在228年罗,罗38岁的白168、157年白,白155块。扩展造成严重的操作问题环江油田泄漏等干扰,和油井管杆损坏阀门和泵增加了年度维护费用3000万元,大大限制了油田开发的经济效益。

3所示。材料和方法

3.1。材料

形成和注入水从环江油田100井取样,注入和生产井的数量是38和62年,分别。规模的样本120井提取八payzone环江油田。所有样品都是由长庆油田提供。

3.2。成分分析注射/环江油田地层水

根据地层水的水质,可以预测油井的扩展趋势。在这个工作中,注入和地层水样品的成分决定了油田水分析方法(SY / T 5523 - 2016, SY / T 5329 - 2012)。

地层水的分类方法用于这个研究主要是基于Sulin水分类方法。根据Sulin分类方法(29日,30.),地下水的化学成分可以与它的自然环境条件,和不同的地质环境可以由不同的水类型(31日,32]。

离子色谱法(IC,从热费希尔)是用来测试水质的研究工作。集成电路是一种新型的液相色谱分析技术,实现分离基于可逆离子交换能力之间的差异在离子化合物和带电离子组件组固定相表面。自1975年出现以来,h .小型集成电路发展迅速。起初,集成电路主要用于阴离子的分析。现在,离子色谱法不仅用于分析常见的阴离子和阳离子胺的测定,糖类、氨基酸、蛋白质等生物分子。它已经发展成为一个不可或缺的快速检测方法在分析化学领域具有选择性好,灵敏度高,分离速度快,和简单性,广泛用于食品、环境、农业、医药化工、和其他领域(33- - - - - -36]。实验过程如图3。

3.3。成分分析的样本规模环江油田

比例通常是指一些盐中过饱和水相在特定条件下,然后开始慢慢沉淀,逐渐沉积在水相。形成的固体盐沉积通常被称为尺度,主要是钙和无机盐溶解度很小。将油田生产过程中,一旦形成规模,它会导致许多负面影响生产和规模必须进行清洗。

在这项研究中,能量色散谱(EDS,从日立)和扫描电子显微镜(SEM,从范)使用分析天平的成分和含量,和测试结果进一步证实了x射线衍射(XRD,从Rigaku)。120规模样本取自8 payzone,包括燕6、严7,燕,燕,燕10张 ,张6和8张。油井在不同规模类型的payzone /位置测定通过规模样本检测。图4介绍了样本规模EDS和XRD测试的准备工作。

4所示。结果和讨论

4.1。注射/地层水组成样本

水样本收集环江油田100口井。水质100水样进行成分分析,并确定不同发展层次的离子水质检测结果如图所示5。

从图可以看出5随着地层埋藏深度的增加,钙离子浓度增加,钙离子浓度的8张燕9日是12倍的浓度比例阴离子也更大,具有更强的扩展趋势。表1说明了注入和地层水样品的分析结果基于IC和Sulin分类。结果表明,注入的水型地下水(来自漯河形成)是Na₂所以₄严,严9中的水型,10张 ,张6和8张CaCl₂。水类型和盐度差别的主要原因通常是由于地层的埋藏深度。

基于实验结果表1,可以得出以下结论1:深三叠系地层水的比例阴离子含量高(HCO₃^{- - - - - -}阳离子(Ca)和扩充^{2 +})。在提升过程中石油消耗,减少温度和压力导致无机结垢(CaCO的大趋势₃)[2]。每个payzone包含大量的Na⁺K⁺,Cl^{- - - - - -},导致结晶的氯化钠和氯化钾在提升过程中,逐步形成了晶体规模在井筒3]。类型不同的水注入水(地下水)和地层水意味着不相容的液体和证明卡索的原因之一₄可以形成规模。

4.2。井筒规模样品的成分

图6介绍了样本规模的典型测试结果基于EDS、SEM、重量或者元素的浓度可以很容易地确定。图7统计分析结果显示了在不同payzone基于规模样本测试。可以看出,油井在三叠系延长组主要是钙,辅以蜡沉积规模,腐蚀程度,氯化钠和氯化钾晶体,被过度饱和沉淀由于温度和压强的变化。开发的油井在延安组主要是蜡沉积规模和腐蚀,和钙基规模大大降低的价格相比三叠系延长组。

4.3。井筒规模特点

根据油井规模样品的测试结果不同payzone井筒进一步的扩展特性进行了研究。图8表明扩展特征(规模类型、温度、压力和深度)规模69井从张9层基于统计分析;深度间隔确定基于位置/深度提取的样本规模。在令人振奋的过程中可以看出,温度和压力的降低,钙的溶解度规模增加和气体的溶解度降低,导致钙基规模形成的趋势的放缓,而蜡沉积的趋势增加规模和腐蚀结垢。图9介绍了井筒的规模类型在不同的深度。

数据的结果8和9表明,蜡沉积规模和规模很容易腐蚀形式的上部井眼从井口(低于850米),和钙很容易形成规模的下部井筒从井口(超过950)。此外,结晶尺度如氯化钠和氯化钾存在井筒的位置。根据上述分析结果,可以得出结论:扩展特征环江油田的油井在不同payzone如下(1]:油井(Chang ,常张6和8)发展的三叠系延长组主要是钙基(CaCO规模₃和卡索₄),辅以蜡沉积规模,腐蚀程度,氯化钠和氯化钾晶体规模(2]。油井在延安组(Yan 6,燕七,燕,燕9,和燕10)主要是蜡沉积规模和腐蚀,和钙基规模大大降低的价格相比三叠系延长组。

4.4。扩展机制

通过分析采集的样本规模的环江油田发现蜡是由沥青质积累,所以₃和菲₂O₃是由管道腐蚀,CaCO吗₃,BaCO₃,砂颗粒产生是由于地层水和注入水之间的不兼容性。打蜡,这些结果表明,扩展和井筒腐蚀不单独行动,但表现为协同作用。

图10说明了HCO₃环江油田的离子浓度在不同的层。比较HCO₃离子浓度与典型的9号长庆石油生产工厂(1.23%到1.44%)37),HCO₃离子浓度在环江显著更高。在令人振奋的过程中,公司的溶解度₂和O₂随温度和压力的降低和逃离液体。与此同时,HCO₃水解产生H⁺和有限公司₃²。H⁺可以减少水的pH值,形成一个强腐蚀介质环境,与铁反应引起金属腐蚀和产生碳酸亚铁。由于碳酸亚铁的不稳定性,铁₂O₃最终形成规模。在水中自由铁离子反应和有限公司₃²形成扩展产品的沉淀;因此,出现腐蚀和规模表现为协同作用。具体的公司₂腐蚀机理如下: 其中反应控制步骤

另一方面,在起重过程中原油从形成到井口,蜡沉积是由压力和温度的降低引起的。蜡沉积将降低油管的内径,造成堵塞,增加流体的流动阻力,并使无机粒子规模容易积累在管壁上,从而加剧缩放。同时,油管柱的腐蚀还会增加油管表面的粗糙度,蜡晶体的吸附提供便利,无机垢的沉积,形成和强化蜡和规模。

总之,缩放,打蜡,腐蚀油井影响油井的正常生产表现为协同作用。一个很难预防和治疗措施,实现有效的改进。只有三个同时可以预防和治疗的长期稳定生产油井被保证。

5。结论

(我)深三叠系延长组的地层水有高含量的比例阳离子(Ca^{2 +}),油井在延安组(Yan 6,燕七,燕,燕9,和燕10)主要是蜡沉积规模和腐蚀,和钙基规模大大降低的价格相比三叠系延长组(2)HCO的内容₃地层水的浅延安形成较高,这使得它更容易形成腐蚀(3)每个payzone三叠系延长组包含大量的Na⁺K⁺,Cl^{- - - - - -}。在令人振奋的过程中,温度和压力降低,导致结晶的氯化钠和氯化钾规模在井筒(iv)地层水的水型燕CaCl 9张8₂类型和水的注入水(地下水)是Na₂所以₄类型。不相容的液体会导致卡索的一大趋势₄扩展(v)打蜡、腐蚀和缩放环江油田的油井有协同作用。过程中井筒保护,原来的“预防”应该改为“三个预防措施”的“蜡预防、防腐蚀和防垢”

数据可用性

的数据支持本研究的发现可以在请求从相应的作者。由于隐私数据没有公开的或道德的限制。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(批准52204041和52204041),山东省自然科学基金(批准ZR2021QF076 ZR2021QE106),和项目的山东省高等教育“青年科技创新计划”(2021年格兰特kj060)。