采油工程方案設(shè)計.ppt

1、1,采油工程方案設(shè)計,陳 德 春,石油大學（華東）石油工程學院 2004年3月,2,8.1 解堵工藝設(shè)計 8.2 油水井防砂工藝設(shè)計 8.3 清防蠟工藝設(shè)計 8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計 8.5 清防垢工藝設(shè)計 8.6 防腐工藝設(shè)計,第八章 采油工程配套工藝設(shè)計,主要內(nèi)容：,3,8.1 解堵工藝設(shè)計,油水井在建井、完井和油田開發(fā)的全過程中，由于內(nèi)在或外在因素的變化及相互作用，在儲層內(nèi)部會發(fā)生物理的、化學的或生物的變化，造成儲層滲透通道堵塞，產(chǎn)能下降。為此在編制采油工程方案時，應(yīng)收集有關(guān)資料，分析和預(yù)測儲層傷害的類型，根據(jù)預(yù)測結(jié)果進行診斷，研究并提出解堵的措施和概念設(shè)計。,第八章 采油工程配套工藝

2、設(shè)計,（1）可能造成油層損害的原因、損害類型及程度分析 （2）解堵方法選擇 （3）解堵工藝參數(shù)設(shè)計 （4）推薦解堵工藝方案,4,五敏試驗結(jié)果 孔隙結(jié)構(gòu)分析報告（壓汞試驗和薄片掃描）、礦物全分析、粘土全分析（X衍射） 不穩(wěn)定試井（現(xiàn)代試井解釋，重點是表皮系數(shù)和堵塞半徑） 儲層流體的全分析（油、氣、水） 高壓物性試驗 鉆井和完井總結(jié) 開發(fā)試驗區(qū)動態(tài)資料（重點是注水指示曲線、采油指數(shù)、產(chǎn)液指數(shù)變化等）,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.1 研究儲層傷害所必須的資料,5, 儲層中所含的膨脹型粘土礦物如蒙脫石及伊蒙混層粘土礦物與水接觸時會發(fā)生膨脹、分散，從而造成地層堵塞； 非膨脹型粘土礦物微粒運移堵塞； 外

3、來流體中的固體顆粒堵塞； 泥漿濾液侵入引起油相滲透率下降造成的“水鎖”； 入井液體與地層礦物不配伍，發(fā)生反應(yīng)生成沉淀造成堵塞； 注入水中的微粒、微生物及其代謝產(chǎn)物引起的注水層堵塞。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.2 油層損害原因,6,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.3 損害類型診斷與解除,7,8.1 解堵工藝設(shè)計,8,傷害程度用表皮系數(shù)大小來表示。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.4 損害程度,9,1）應(yīng)用不穩(wěn)定試井，現(xiàn)代試井解釋技術(shù)，求出表皮系數(shù)和堵塞半徑，也可以計算其它評價傷害的標準。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.5 常用的解堵措施及概念設(shè)計,2) 確定傷害時間和傷害源，一般根據(jù)油藏動態(tài)資料

4、分析判斷傷害的時間，查清當時可能造成傷害的原因，傷害源的成分和產(chǎn)狀，然后用室內(nèi)流動試驗加以核實。,根據(jù)以上診斷結(jié)論，按傷害類型區(qū)分各種不同的傷害源，分析研究解堵方案，初步定出幾種配方和工藝，再用室內(nèi)靜態(tài)、動態(tài)模擬試驗優(yōu)選最佳配方和工藝，作為概念設(shè)計的依據(jù)。,（1）解堵前的診斷技術(shù),（2）解堵概念設(shè)計,10,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（1）幾種常用的常規(guī)酸液的特點及適用范圍,11,自生緩速酸(服)體系。為了增加處理半徑，采用的一種地下合成服的辦法，延遲反應(yīng)時間，加大酸竄距離。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（2）常見的酸液體系,常規(guī)鹽酸體系。典型配方為4-28濃度

5、的HCl+緩蝕劑+表面活性劑+鐵離子穩(wěn)定劑，適用于碳酸鹽巖油藏和鈣質(zhì)膠結(jié)的油藏。,土酸體系。典型配方為36濃度的HF+10-15濃度的HCl+緩蝕劑+表面活性劑+鐵離子穩(wěn)定劑。適用于溶解石英、粘土和長石。,12,泡沫酸體系。使用一種或多種特殊的表面活性劑作起泡劑，使酸液與氣體(N2或C02)經(jīng)過強烈攪拌、混合，形成以酸為連續(xù)相、氣體為分散相的泡沫體系，體系中氣相體積占總體積的百分比稱為泡沫質(zhì)量。其特點是泡沫質(zhì)量越高，粘度越高；溫度越高粘度越低；泡沫質(zhì)量越高，酸巖反應(yīng)速度越慢，酸竄距離越大；泡沫質(zhì)量越高反排能力越強。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（2）常見的酸液體系,稠化酸體系。

6、由酸液與稠化劑(或交聯(lián)劑)配制而成。高粘酸液中的高分子結(jié)構(gòu)束縛H+的傳質(zhì)而減小酸巖反應(yīng)速度；高粘酸液減小濾失，增大流速，相對地獲得緩速效果。,13,B有機土酸，一般是在土酸配方的基礎(chǔ)上，用濃度為9的甲酸取代濃度為12的鹽酸，特別適合于高溫地層(93150)。優(yōu)點是降低管線和設(shè)備的腐蝕速度，減少二次污染。缺點是溶蝕能力弱、成本高。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（2）常見的酸液體系,多組分酸體系,A鹽酸有機酸，是利用HCl溶蝕能力強，提高滲流能力，又利用有機酸抗高溫、低腐蝕的特性，待HCl耗盡后才電離而溶蝕巖石，它可以達到深度酸化的目的。,14,C復(fù)合酸是為了彌補單一酸酸化的不足，

7、針對不同的目的而采取的對癥下藥的酸液配方，通常由鹽酸、氫氟酸、氟硼酸和乙酸組成，調(diào)整不同的濃度和用量，加之配以不同的添加劑，形成不同的性能和效果。由于鹽酸和氫氟酸的存在，抑制了氟硼酸的水解速度，進一步擴大了處理半徑。同時對地層骨架破壞小，而且具有良好的溶蝕石英、長石、粘土和硅酸鹽的效果，同時還有緩蝕、防乳化、破乳、降低表面張力、防膨和穩(wěn)定鐵離子等作用。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（2）常見的酸液體系,多組分酸體系,15,D、互溶土酸酸化是在酸化過程中采用土酸處理后，用互溶液作為后置液的酸化。具有對巖石溶蝕率高、避免沉淀、緩蝕效果顯著、防乳化、破乳、降低表面張力、減少形成酸化過

8、程產(chǎn)生的酸渣、改變巖石潤濕性的能力。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,（2）常見的酸液體系,多組分酸體系,磷酸緩速酸化體系。磷酸電解度低，緩速效果明顯，適用于鈣質(zhì)含量高的砂巖或碳酸鹽巖油藏。,16,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.6 酸化解堵,緩蝕劑 表面張力降低劑 防乳、破乳表面活性劑 鐵離子穩(wěn)定劑 助排劑 粘土穩(wěn)定劑 降阻劑 轉(zhuǎn)向酸化劑（暫堵劑） 膠凝劑,（3）常見酸化添加劑,17,利用火藥或火箭推進劑燃燒，瞬時產(chǎn)生高溫、高壓氣體，壓開多條徑向裂縫，同時裂縫面會產(chǎn)生輕微的錯動，當裂縫閉合后仍能保持一定的導流能力。 這種措施由于總能量不大，故裂縫不長。燃燒時產(chǎn)生的高溫能熔解有機垢（

9、石蠟、膠質(zhì)、瀝青）解堵，水力震蕩作用有助于解除機械堵塞?；鹚幦紵螽a(chǎn)生的二氧化碳、氮氣等氣體，溶于原油會使原油粘度、表面張力降低，有助于增產(chǎn)，所以最適合解堵以及強水敏、酸敏地層，但不適用于疏松油藏。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.7 其它解堵方法,（1）高能氣體壓裂,18,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.7 其它解堵方法,（2）水力震蕩解堵技術(shù),利用水力脈沖震蕩器，產(chǎn)生自激震蕩形成的脈沖射流作用于油層，產(chǎn)生疲勞裂隙。由于振動波具有強的穿透能力，油層中流體快速往復(fù)振動，從而解除了油層中的機械堵塞物，增加產(chǎn)量。,（3）水力旋轉(zhuǎn)射流解堵技術(shù),（4）殺菌解堵技術(shù),利用井下的水力旋轉(zhuǎn)射流震蕩器，產(chǎn)生高壓的

10、震蕩旋轉(zhuǎn)射流，既有效地沖洗射孔孔眼，也有水力震蕩解堵的作用。,根據(jù)油田存在的細菌和預(yù)測細菌繁殖情況，經(jīng)過室內(nèi)試驗篩選出殺菌劑配方和工藝。,19,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.7 其它解堵方法,（5）電脈沖井底處理技術(shù),通過井下液體中電容電極的高壓放電，在油層中造成定向傳播的壓力脈沖和強電磁場，產(chǎn)生空化作用，解除油層污染，對油層造成微裂縫從而達到增產(chǎn)增注目的的工藝措施。,（6）超聲波井底處理技術(shù),利用超聲波的振動、空化作用等作用于油層，解除近井地帶的污染和堵塞，以達到增產(chǎn)增注目的的工藝措施。,20,（7）人工地震處理油層技術(shù),利用地面人工震源產(chǎn)生強大的波動場作用于油層進行振動處理，從而提高油層中

11、油相滲透性及毛管滲流和重力滲流速度，促使石油中的原始溶解氣及吸附在油層中的天然氣進一步分離，以達到提高原油產(chǎn)量及采收率的目的。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.7 其它解堵方法,21,(8) 微生物采油技術(shù),通過向油層注入選擇的微生物，微生物為了生存就地生長，其產(chǎn)物隨之發(fā)生激勵和運移，從而提高原油采收率的技術(shù)措施。,8.1 解堵工藝設(shè)計,8.1.7 其它解堵方法,22,主要解堵方法特點對比,8.1 解堵工藝設(shè)計,23,（1）出砂的可能性及出砂規(guī)律分析：根據(jù)儲層特征、試油及試采資料，以及油水井的工作制度進行出砂預(yù)測。 （2）防砂方法選擇：針對儲層巖石結(jié)構(gòu)、出砂預(yù)測結(jié)果以及各種防砂工藝對油藏的適應(yīng)性

12、，選擇高效、經(jīng)濟、適用的防砂方法。 （3）防砂工藝參數(shù)設(shè)計及配套技術(shù)：針對所選定的防砂方法，優(yōu)選工藝參數(shù)，提出配套技術(shù)。 （4）推薦的油水井防砂工藝方案。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,第八章 采油工程配套工藝設(shè)計,24,地質(zhì)因素是指儲層的地質(zhì)條件，如砂巖膠結(jié)物含量及分布、膠結(jié)類型、成巖壓實作用、地質(zhì)年代等，一般來說，膠結(jié)物含量低、地質(zhì)年代新、埋藏淺、成巖強度低的砂巖，容易出砂。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.1 影響出砂因素,(1)地質(zhì)因素,25,1)生產(chǎn)壓差過大，采油速度過高； 2)不適當?shù)脑霎a(chǎn)措施(酸化、壓裂)及頻繁的修井作業(yè)； 3)油井含水上升； 4)油田開采中、后期，為了保持

13、油井穩(wěn)產(chǎn)，大幅度提高油井產(chǎn)液量，加劇了對地層顆粒的沖刷。 一般來說，油井出砂主要是地質(zhì)原因造成的，其次才是開采過程中措施不當，從而加劇了油井出砂。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.1 影響出砂因素,（2）開采因素,26,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.2 出砂預(yù)測方法,(1)現(xiàn)場觀測法,1)巖心觀察。疏松砂巖用常規(guī)取心工具取心，收獲率很低，取心筒提到地面后，巖心很容易從取心筒取出或自行脫落，取出的巖心用手一觸即碎或停放數(shù)日后自行破裂，將巖心浸入淡水或鹽水中，容易破碎。,2)試油觀察。在油井測試求產(chǎn)期間，如果發(fā)現(xiàn)原油中含有一定數(shù)量的地層砂或含砂量較多，則油井投產(chǎn)后肯定要出砂的。如果在

14、產(chǎn)量測試時，未發(fā)現(xiàn)明顯出砂，但仔細檢查管柱及工具，發(fā)現(xiàn)在接箍臺階處附有砂粒，或者探井底時發(fā)現(xiàn)砂面上升，則油井可能出砂。,3)對比觀察，與本油田同一地質(zhì)年代的相臨油田對比，如果該相臨油田在生產(chǎn)過程中出砂，則本油田出砂的可能性很大。,27,1）模量法 地層強度同巖石的動彈性參數(shù)如剪切模量、體積模量有良好的相關(guān)性。剪切模量是剪切載荷同橫向應(yīng)變之比；體積模量是巖石體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)，取決于巖石顆粒和流體的壓縮性。國外通過大量生產(chǎn)實踐總結(jié)出出砂預(yù)測的組合模量法和斯倫貝謝法。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(2）經(jīng)驗法,28,需要根據(jù)聲速及密度測井資料，利用下式計算巖石的彈性組合模量（出砂指數(shù)、產(chǎn)砂指數(shù)或

15、單向揚氏模量）：,根據(jù)巖心分析、測井資料解釋和出砂史分析，Ec值越小越易出砂。勝利油田防砂中心用組合模量法在一些油氣井中作過出砂預(yù)測，準確率在80%以上。 對現(xiàn)場大量油氣井出砂統(tǒng)計結(jié)果分析后得出如下結(jié)論： 時，正常生產(chǎn)時油氣井不出砂 時，正常生產(chǎn)時油氣井輕微出砂 時，正常生產(chǎn)時油氣井嚴重出砂,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,a. 組合模量法,29,b.斯倫貝謝方法ESEB,式中：ESEB是巖石密度、泊松比、聲波時差的函數(shù)。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,30,聲波測井測出的聲波時差（縱波）值同巖石的孔隙度有良好的對應(yīng)關(guān)系，較小的聲波時差值如50s/ft（164s/m）代表低孔隙度，堅硬、高密度的

16、巖石；較大的聲波時差如95s/ft（312s/m）代表高孔隙度，松軟、低密度巖石。通過聲波測井同出砂井的對比，可以得出本地區(qū)的出砂臨界值。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,2）用聲波測井數(shù)據(jù)確定出砂門限值,(2）經(jīng)驗法,31,Pdd為臨界生產(chǎn)壓差,UCS為巖石單軸強度，L為系數(shù)，受地區(qū)因素影響,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,3）孔隙度法,(2）經(jīng)驗法,地層孔隙度可以作為判別地層是否出砂的依據(jù)之一。若地層孔隙度高于30%，出砂的可能性就大。,4）單軸抗壓強度法,Shell公司Veeken等人假設(shè)巖石出砂是由于遭受張力破壞。此方法源于巖石力學，其在實際應(yīng)用中，預(yù)測模式為：,32,數(shù)值計算預(yù)測出砂方法

17、的研究對象是介于固結(jié)疏松之間的地層。許多公司和專家在理論模型和數(shù)值計算、模擬方面做了大量有實用價值的工作，研究范圍覆蓋了彈塑性力學、滲流力學、有限元、離散元、統(tǒng)計學、實驗室力學巖石特性參數(shù)測量、測井數(shù)據(jù)的解釋等方面。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(3）數(shù)值計算方法,33,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(4）實驗?zāi)M法,20世紀90年代初，殼牌公司、斯倫貝謝公司和TeraTek（泰雷泰克）公司等分別進行了實驗室出砂模擬研究，得到大量有價值的成果。,斯倫貝謝公司,試驗巖心：帶有模擬炮眼的人造巖心,考慮因素：應(yīng)力、流量、流體粘度和巖石強度等,結(jié)論：流速最主要，超過0.2m/s時就有可能出砂,建議：

18、使用大孔徑、高孔密射孔可提高不出砂的臨界生產(chǎn)壓差。,34,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.3 防砂方法分類,（2）下入防砂管柱加充填物。充填物的種類很多，如礫石、果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等。這種防砂方法能有效地將油層砂限制在油層中，并使油層保持穩(wěn)定的力學結(jié)構(gòu)，防砂效果好，壽命長。,（1）下入防砂管柱擋砂，如割縫襯管、繞絲篩管、膠結(jié)濾砂管、雙層或多層篩管等。這類方法工藝簡單，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細砂所堵塞，一般效果差、壽命短。,(1)機械防砂,35,（1）人工膠結(jié)砂層。從地面向油層擠入液體膠結(jié)劑及增孔劑，然后使膠結(jié)劑固化，在油氣層層面附近形成具有

19、一定膠結(jié)強度及滲透性的膠結(jié)砂層，達到防砂目的的方法。目前使用廣泛的有酚醛樹脂溶液及酚醛溶液地下合成等方法。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.3 防砂方法分類,(2) 化學防砂,36,（3）其它化學固砂法。這類方法制約條件較多，使用不廣泛?；瘜W防砂方法適用于滲透率相對均勻的薄層段，在粉細砂巖油層中的防砂效果優(yōu)于機械防砂。但其對油層滲透率有一定的損害，成功率也不如機械防砂，還存在老化現(xiàn)象、相對成本較高等缺點，應(yīng)用程度不如機械防砂。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,（2）人工井壁。從地面將支護劑和未固化的膠結(jié)劑按一定比例拌和均勻，用液體攜至井下擠入油層出砂部位，在套管外形成具有一定強度和滲透性的

20、壁面，可阻止油層砂粒流入井內(nèi)而又不影響油井生產(chǎn)的工藝措施。如水泥砂漿、樹脂核桃殼、樹脂砂漿、預(yù)涂層礫石人工井壁等。,37,焦化防砂的原理是向油層提供熱能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有膠結(jié)力的焦化薄層。主要有注熱空氣固砂和短期火燒油層固砂兩種方法。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.3 防砂方法分類,(3) 焦化防砂,38,砂拱防砂實質(zhì)是靠一種機械力量來強迫壓實出砂的裸眼井壁，例如采用套管外膨脹式封隔器，以提高井眼周圍地層應(yīng)力水平，達到甚至超過地層未鉆開前的原始應(yīng)力。這樣，可減少油井出砂的可能性，油井投產(chǎn)后，地層砂流經(jīng)射孔處時，可自然堆積，形成具有一定承載能力的砂拱，可阻止地層出砂。優(yōu)點

21、是井筒內(nèi)無任何機械裝置，便于后期處理。缺點是砂拱穩(wěn)定性差，防砂效果不易保證。一般只用于出砂不嚴重的中、粗砂巖地層和中、低產(chǎn)油井，不宜用于粉細砂巖和高產(chǎn)井。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.3 防砂方法分類,(4）砂拱防砂,39,防砂方法分類,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,40,立足于先期防砂。根據(jù)油藏地質(zhì)研究和試油試采資料，結(jié)合出砂預(yù)測，一旦判定地層必然出砂，應(yīng)立足于先期防砂完井，從這一概念出發(fā)來選擇防砂方法。 1)結(jié)合油藏地質(zhì)特征，綜合考慮工藝、技術(shù)條件和。防砂費用，合理選擇防砂方法。 2)立足保護油層、減少傷害，以保持油井獲得最大產(chǎn)能為目標，進行方法優(yōu)選。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)

22、計,8.2.4 防砂方法選擇,(1) 選擇原則,41,2)完井井段長度：機械防砂一般不受井段長度的限制，如果防砂井段長，夾層較厚，可進行分段防砂?；瘜W防砂主要用于短井段地層，一般井段長度不超過8m(25ft)。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,8.2.4 防砂方法選擇,(2) 防砂方法優(yōu)選必須考慮的因素,1)完井類型：常用的完井方式有套管射孑L完井和裸眼完井。對油、氣、水層關(guān)系復(fù)雜，有泥巖夾層的砂巖，可考慮套管射孔完井，進行先期管內(nèi)礫石充填防砂。對原油粘度偏高，油層單一，無氣、水夾層的疏松砂巖，可考慮裸眼礫石充填先期防砂。,42,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,3)油層物性：繞絲篩管礫石充填對油層

23、砂粒度、滲透率、均質(zhì)性要求不高，但不宜用于粉細砂巖地層。化學防砂對油層砂的粒度適應(yīng)范圍較廣，尤其適用于粉細砂巖。濾砂管防砂一般只對中、粗砂巖地層有效。管外膨脹式封隔器砂拱防砂只適于出砂不嚴重的中、粗砂巖。,4)產(chǎn)能損失：無論那種防砂方法，都應(yīng)力爭在控制出砂的前提下，使油井產(chǎn)能損失最小。比較而言，砂拱防砂產(chǎn)量損失最小，但防砂穩(wěn)定性差。裸眼礫石充填產(chǎn)能最高，只要油層單一，地質(zhì)條件允許，可優(yōu)先考慮選用。粉細砂巖容易引起濾砂管堵塞，導致產(chǎn)量急劇下降，不宜選用濾砂管防砂。管內(nèi)繞絲篩管礫石充填和化學防砂，在施工中應(yīng)考慮必要的配套措施，以便最大限度地維持油井產(chǎn)能。,5)成本費用：施工成本是選擇防砂方法的重要

24、因素，但也要考慮防砂后長期綜合經(jīng)濟效益。,43,防砂方法對比表,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,44,防砂方法對比表,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,45,防砂方法篩選表,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,46,8.2.4 防砂方法綜合評價,油井出砂，首先是由于地質(zhì)原因造成的，其次才是開采上的原因，尤其是在投產(chǎn)初期就大量出砂的油井，更是如此。出砂油層的地質(zhì)特點是多種多樣的：從油層結(jié)構(gòu)上可分為粗、中、細砂巖，粉細砂巖；在縱向分布上，可分為單層、多層、薄層和油、氣、水層間互；從出砂程度上，可分為嚴重出砂、輕微出砂；從原油性質(zhì)上，可分為稀油、稠油、特稠油；而特稠油油田需要注蒸汽熱采，才能維持油井正常生產(chǎn)。因

25、此，一個出砂的油田選用哪種防砂方法，必須結(jié)合油層地質(zhì)特征、油井產(chǎn)量的高低、防砂的有效程度以及防砂的經(jīng)濟效益采綜合考慮。,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,47,1)適用于多層，油、氣、水層間互，嚴重出砂的油井。 2)不受井段長度的限制，如井段長時，可將油層劃分幾段分段進行礫石充填。到了油田開采的中后期，還可利用滑套開關(guān)控制含水上升速度。 3)適合于粗、中、細砂巖防砂，一般有效期可達l0a以上。 4)不適合粉細砂巖防砂。,8.2.4 防砂方法綜合評價,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(1)管內(nèi)繞絲篩管礫石充填,48,1)適用于單一油層，不含油、氣、水層及泥巖夾層。 2)適用于高粘度稠油油田，可減少油流

26、阻力。 3)適用于粗、中、細砂巖防砂，不適用于流砂層和粉細砂巖。裸眼礫石充填，在應(yīng)用上有局限性，只有單一油層，地質(zhì)條件合適，才能采用。,8.2.4 防砂方法綜合評價,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(2)裸眼礫石充填,49,是一項對高滲透疏松砂巖油藏既進行壓裂、又進行礫石充填的復(fù)合技術(shù)。可以使油井既增產(chǎn)又防止油井出砂。不足之處是兩項工藝技術(shù)結(jié)合在一起，施工工藝復(fù)雜，費用高。,8.2.4 防砂方法綜合評價,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(3)水力壓裂礫石充填,50,其工藝及工具必須考慮能耐高溫，高溫注汽井礫石充填與常規(guī)井不同的是： 1)礫石直徑和礫石附加量要增加30左右。 2)中心管在高溫下可自由

27、伸長，并保持密封。 3)選用高溫的鉛封封隔器。 在注蒸汽熱采的稠油油田中，高溫注汽井礫石充填防砂是應(yīng)用最廣泛的方法，其次是多孔陶瓷濾砂管和金屬纖維濾砂管。,8.2.4 防砂方法綜合評價,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(4)高溫注汽井礫石充填,51,既可起到裸眼完井作用，又可防止裸眼井壁坍塌堵塞井筒，同時在一定程度上起到防砂作用。適用于出砂不嚴重的中、粗砂巖地層。目前在水平井完井中應(yīng)用較多。,8.2.4 防砂方法綜合評價,8.2 油、水井防砂工藝設(shè)計,(5)化學防砂,多采用酚醛樹脂地下合成和樹脂涂層礫石防砂，對粉細砂巖效果較好。其優(yōu)點是施工簡單，井下不留任何裝置；不足之處是只適用于井段不超過7.

28、6m(25ft)的單層或薄層防砂。在油層條件下隨時間延長而老化，有效期不會太長。,(6)割縫襯管防砂,52,（4）推薦的清防蠟工藝方案。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,第八章 采油工程配套工藝設(shè)計,（1）含蠟量、蠟性及結(jié)蠟規(guī)律分析：在對原油組成和性質(zhì)、含蠟量、蠟性、結(jié)蠟條件的室內(nèi)實驗分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合試采資料進行油井結(jié)蠟規(guī)律的研究。,（2）防蠟方法選擇：根據(jù)結(jié)蠟規(guī)律的室內(nèi)研究及必要的礦場試驗結(jié)果，并借鑒同類油田的經(jīng)驗，選擇經(jīng)濟有效的防蠟方法。,（3）清防蠟工藝參數(shù)設(shè)計和配套技術(shù)。,53,石油中有一些高熔點而在常溫下為固態(tài)的烴類，它們通常在油藏中處于溶解狀態(tài)，但如果溫度降低到析蠟溫度時，就拿有一部分

29、蠟結(jié)晶析出。這種從石油中分離出來的固態(tài)烴類稱之為蠟。蠟可分為兩種，一種是石蠟，常為板狀或鱗片狀或帶狀結(jié)晶，相對分子質(zhì)量為300500，分子中C原子數(shù)是C16C35，屬正構(gòu)烷烴，熔點50度左右；另一種是微晶蠟，多呈細小的針狀結(jié)晶，相對分子質(zhì)量為500700，分子中的C原子叛是C35C63，熔點是6090度。石蠟和微晶蠟的特征主要是碳數(shù)范圍、正構(gòu)烷烴數(shù)量、異構(gòu)烷烴數(shù)量、環(huán)烷烴數(shù)量不同。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3.1 石蠟的性質(zhì),54,石蠟是以正構(gòu)烷烴為主，而微晶蠟是以環(huán)烷烴為主。 石蠟?zāi)軌蛐纬纱缶K蠟，是造成蠟沉積而導致油井堵塞的主要原因。微晶蠟，由于其熔點高且蠟質(zhì)為粘性，清蠟和防蠟都很困

30、難。 國內(nèi)大部分油田原油中所含的蠟屬于石蠟，其正構(gòu)烴碳原子數(shù)占總含蠟量的比例各有不同，但均呈正態(tài)分布，碳原子數(shù)高峰值約在C25左右，蠟的熔點較低，清、防蠟比較容易。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,55,（2）溫度對結(jié)蠟的影響：當溫度保持在析蠟溫度以上時，蠟不會析出，就不會結(jié)蠟，而溫度降到析蠟溫度以下時，開始析出蠟結(jié)晶，溫度越低，析出的蠟越多。值得注意的是，析蠟溫度是隨開采過程中原油組分變化而變化的，應(yīng)當根據(jù)預(yù)測的開發(fā)過程原油組分變化情況，用高壓物性模擬試驗測試析蠟溫度變化。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3.2 影響油井結(jié)蠟的主要因素,（1）原油性質(zhì)與含蠟量對結(jié)蠟的影響：原油中輕質(zhì)餾分越多，溶蠟?zāi)?/p>

31、力越強，析蠟溫度越低，越不容易結(jié)蠟。,56,（3）壓力對結(jié)蠟的影響：當原油生產(chǎn)過程中井筒內(nèi)壓力低于原油飽和壓力時，溶解在原油中的氣相從原油中脫出，一方面降低了原油中輕組分的含量，使原油溶解蠟的能力降低。同時，氣體膨脹帶走了原油中的一部分熱量，引起原油自身溫度降低，更促進結(jié)蠟。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,57,（4）原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響：隨著膠質(zhì)含量增加，析蠟溫度降低。膠質(zhì)本身是活性物質(zhì)，可以吸附在蠟晶表面，阻止蠟晶長大。而瀝青質(zhì)是膠質(zhì)的進一步聚合物，不溶于油，呈極小顆粒分散于油中，對蠟晶起到良好的分散作用。但是有膠質(zhì)瀝青質(zhì)存在時，沉積的蠟強度明顯增加，不易被油流沖走，又促進了結(jié)蠟。由

32、此可見，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響，一方面減緩結(jié)蠟，另一方面蠟一旦沉積下來，其硬度就比較大。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,58,(5)原油中的機械雜質(zhì)和水對結(jié)蠟的影響：機械雜質(zhì)和水的微粒都會成為結(jié)蠟核心，加速結(jié)蠟。但隨著含水上升，同樣的流量，井下溫度會上升，析蠟點上移，結(jié)蠟現(xiàn)象會減輕。礦場實踐和室內(nèi)試驗證明，當含水上升到70以上時，會形成水包油的乳化物，阻止蠟晶的聚積，在油管壁上也會形成水膜，使析出的蠟不容易沉積，減緩結(jié)蠟。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,59,(6)流速和管壁特性對結(jié)蠟的影響：室內(nèi)試驗證明，開始隨流速升高，結(jié)蠟量隨之增加，當流速達到臨界流速以后，由于沖刷作用增強，析出來的蠟晶不易沉積

33、在管壁上，從而減緩了結(jié)蠟速度，結(jié)蠟量反而下降。管材表面性能不同，結(jié)蠟量也不同，管壁越光滑越不容易結(jié)蠟，表面親水的比親油的更不容易結(jié)蠟。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,60,(7)舉升方式對結(jié)蠟的影響：舉升方式對油井結(jié)蠟有一定的影響。電動潛油泵和水力活塞泵采油因流動溫度高不易結(jié)蠟，而且也便于防蠟乙氣舉中如果在井下節(jié)流時引起氣體膨脹吸熱，溫度下降造成結(jié)蠟嚴重，反之，井口節(jié)流時，在節(jié)流后結(jié)蠟會嚴重。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,61,(1)粗略預(yù)測不同含水和不同產(chǎn)量時的井下流動溫度剖面。以此為依據(jù)確定不同開發(fā)階段的結(jié)蠟深度。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,(2)對整裝的大油田要做結(jié)蠟的室內(nèi)評價，精確地模擬含蠟

34、原油的結(jié)蠟過程，掌握結(jié)蠟規(guī)律。 近年來曾開發(fā)了多種實驗評價技術(shù)，有冷指(coldfinger)、冷板（coldplate)、循環(huán)流動等方法。并且又開發(fā)出了能較好地模擬含蠟原油的流動狀態(tài)，能模擬不同溫度、壓力等諸多因素對結(jié)蠟影響的動態(tài)實驗評價方法。并可得出沿井筒(或管線)的結(jié)蠟厚度剖面、溫度剖面和壓力剖面等模擬結(jié)果，以便更精確地指導清防蠟工藝的優(yōu)選。,8.3.3 油井結(jié)蠟預(yù)測和優(yōu)選清防蠟工藝的方法,編制清防蠟工藝方案時，應(yīng)按以下步驟進行：,62,(3)清防蠟設(shè)計方法， 首先參考影響油井結(jié)蠟的主要因素，并做好原油的全分析，弄清原油性質(zhì)和蠟性。主要包括原油油品性質(zhì)(相對密度、運動粘度、凝固點、含蠟量

35、、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量等)、蠟性分析(蠟中烷烴分布情況、蠟熔點、析蠟溫度等)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，分析判斷結(jié)蠟的嚴重程度。 其次結(jié)合常用清防蠟工藝及應(yīng)用條件和油井生產(chǎn)方式選擇清防蠟措施。不同種類的油井清防蠟技術(shù)適應(yīng)的油井生產(chǎn)方式不同。如水力活塞泵、射流泵，由于動力液溫度高，具有清防蠟作用；活塞氣舉的活塞具有清蠟作用；電動潛油泵本身發(fā)熱具有清防蠟作用；有桿泵和螺桿泵一般采用化學清防蠟、熱洗清蠟和機械清蠟。自噴和氣舉采油多采用機械清蠟和表面能防蠟。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,63,原油中的蠟在油層、井筒及地面原油集輸管線中的沉積，常給原油開采和集輸帶來許多困難。井筒中蠟的沉積會使油流通道減小，流動阻力增加，油

36、井產(chǎn)量下降，嚴重時甚至影響到采油設(shè)備的正常工作，造成油井停產(chǎn)。因此，準確地預(yù)測井筒中的結(jié)蠟剖面，對于油井采取防蠟清蠟措施具有一定的指導意義。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3.4 含蠟原油井筒結(jié)蠟剖面的預(yù)測模型,64,原油在井筒流動過程中不斷向周圍環(huán)境散熱，當原油溫度低于蠟的初始結(jié)晶溫度時，蠟晶微粒便開始在油流中和固相表面上析出。由于油流主體和固相表面（油管壁面和抽油桿外表面等）之間存在溫度差，而蠟在原油中的溶解度和蠟晶析出量是溫度的函數(shù)，所以油流主體和固相表面之間存在著溶解蠟分子和蠟晶粒子的濃度差。溶解的蠟分子和析出的蠟晶粒子便以三種方式(溶解蠟分子的徑向擴散、蠟晶粒子的布朗運動和蠟晶粒子的

37、剪切分散)向固相表面遷移，并借助分子間力而沉積。這三種遷移機理可歸結(jié)為兩個過程，即溶解蠟分子的徑向擴散過程和蠟晶粒子的徑向遷移過程。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3.4 含蠟原油井筒結(jié)蠟剖面的預(yù)測模型,65,含蠟原油在井筒流動過程中，由于油流主體和油管壁面間存在溫度梯度，所以兩者之間存在著蠟的濃度梯度。在此濃度梯度作用下，溶解于原油中的部分蠟分子以分子擴散機理向油管壁面遷移并在到達固液界面時從原油中析出，借助于自由表面能而沉積于油管壁面上或已形成的不流動層上。根據(jù)Fick擴散定律，則管壁上蠟的擴散沉積速度可表示為：,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,(1) 蠟的擴散沉積模型,66,將上式歸一化得：,

38、根據(jù)實驗研究結(jié)果，歸一化擴散沉積速度的對數(shù)與管壁溫度呈線性關(guān)系：,對實驗數(shù)據(jù)回歸分析得：,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,67,徑向溫度梯度可由熱力平衡原理計算。由能量守恒原理得：,所以，管壁上蠟的擴散沉積速度為：,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,68,當原油溫度低于蠟的初始結(jié)晶溫度時，蠟分子就會形成微小的蠟晶從原油中析出。蠟晶粒子以布朗運動和剪切分散兩種方式作橫向遷移。布朗運動的影響相對較小。由于井筒中速度梯度場的存在，懸浮在油流中的蠟晶顆粒會以一定的角速度進行旋轉(zhuǎn)運動，并出現(xiàn)橫向局部平移，即產(chǎn)生剪切分散。層流情況下，由于速度梯度的存在而產(chǎn)生的蠟的剪切沉積速度可表示為：,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,（2）

39、蠟的剪切沉積模型,69,將上式歸一化得：,通過實驗數(shù)據(jù)分析，得到如下的經(jīng)驗關(guān)系表達式：,所以，蠟的剪切沉積速度為：,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,70,當流速增加到某一數(shù)值時，結(jié)蠟量達到最高值。如果流速繼續(xù)增加，則靠近管壁處原油的流速相應(yīng)增大，剪切作用相對加強。當剪切作用增加到足以使沉積在管壁外層的疏松蠟“崩塌”時，蠟的沉積量開始隨流速的增加而下降，結(jié)蠟量迅速減少。一般地，當剪切速率大于2450（1/秒）時，認為剪切沉積停止，蠟的剪切沉積速度為0。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,說明：,71,在實際流動中，沉積于固相表面的蠟一部分是由于溫度降低而從原油中結(jié)晶析出，通過布朗運動和剪切分散沉積于固相表面或

40、并入不流動層；另一部分是蠟分子直接擴散沉積于固相表面或并入不流動層。在上述機理的作用下，總的石蠟沉積速度為：,（3） 蠟沉積厚度模型,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,72,考慮到石蠟中捕集油的影響，將上式計算得到的總的石蠟沉積速度除以蠟在不流動層中的含量，即可得到不流動層的總的沉積速度，再除以沉積面積和不流動層的密度即可得到石蠟沉積厚度的增長速度。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,73,油井結(jié)蠟是含蠟原油開采的主要矛盾，為了更好地開發(fā)這類油藏，有必要了解影響油井結(jié)蠟的因素和預(yù)測油井中蠟的沉積速度。本文推導建立的包括蠟分子擴散和蠟晶徑向遷移的油井結(jié)蠟剖面預(yù)測模型，可用于分析影響油井結(jié)蠟的各因素（油井生產(chǎn)時間

41、，生產(chǎn)氣油比，含水率，油壓，產(chǎn)量等）對結(jié)蠟程度的影響，也可用于預(yù)測油井在生產(chǎn)中的結(jié)蠟剖面，為對油井采取防蠟、清蠟措施提供有力的指導。,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,74,8.3.5 油井防蠟方法,（1）阻止蠟晶的析出：在原油開采過程中，采用某些措施(如提高井筒流體的溫度等)，使得油流溫度高于蠟的初始結(jié)晶溫度，從而阻止蠟晶的析出。,（2）抑制石蠟結(jié)晶的聚集：在石蠟結(jié)晶已析出的情況下，控制蠟晶長大和聚集的過程。如在含蠟原油中加入防止和減少石蠟聚集的某些化學劑抑制劑，使蠟晶處于分散狀態(tài)而不會大量聚集。,（3）創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件：如提高表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等。,8.3 清、防

42、蠟工藝設(shè)計,75,(1) 油管內(nèi)襯和涂層防蠟,作用：通過表面光滑和改善管壁表面的潤濕性，使蠟不易在表面上沉積，以達到防蠟的目的。,8.3.5 油井防蠟方法,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,76,(2)化學防蠟,通過向井筒中加入液體化學防蠟劑或在抽油管柱上裝有固體化學防蠟劑，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達到防蠟?zāi)康摹?1）活性劑型防蠟劑：通過在蠟結(jié)晶表面上的吸附，形成不利于石蠟繼續(xù)長大的極性表面，使蠟晶以微粒狀態(tài)分散在油中易被油流帶走；還可吸附于固體表面上形成極性表面，阻止石蠟的沉積。,2）高分子型防蠟劑：油溶性的，具有石蠟結(jié)構(gòu)鏈節(jié)的支鏈線性高分子，在濃度很小的情況下能夠形成遍及整個原油的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而

43、石蠟就可在這網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上析出，因而彼此分散，不能聚集長大，也不易在固體表面沉積，而易被液流帶走。,8.3.5 油井防蠟方法,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,77,(3)熱力防蠟：提高流體溫度；采油成本高。,(4)磁防蠟技術(shù),8.3.5 油井防蠟方法,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,78,(1)機械清蠟,常用的工具主要有刮蠟片和清蠟鉆頭等。,(2)熱力清蠟,8.3.6 油井清蠟方法,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,79,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3 清、防蠟工藝設(shè)計,8.3.7 主要清防蠟技術(shù)特點,80,油井出水按其來源可分為注入水、邊水、底水及上、下層水和夾層水。 根據(jù)油藏特點和油井出水狀況，油井采用的堵水方

44、法可分為機械堵水和化學堵水。 機械堵水是用封隔器將出水層位在井筒內(nèi)卡開，阻止地層水流入井內(nèi)。這種方法一般適用于控制個別水淹層的產(chǎn)水，消除合采時的干擾。對于有多個水層或油水同出層的油井不宜采用機械卡堵水的方式堵水。,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,8.4.1 油井堵水,81,化學堵水技術(shù)是用化學劑控制油氣井出水量和封堵出水層的方法。根據(jù)化學劑對油層和水層的堵塞作用，化學堵水可分為非選擇性堵水和選擇性堵水。 非選擇性堵水是指在油井上采用適當?shù)墓に嚧胧┓指粲退畬樱⒂枚聞┒氯鏊畬拥幕瘜W堵水方法，非選擇性堵劑主要包括水泥漿、合成樹脂和硅酸鈣等。 選擇性堵水是指通過油井向生產(chǎn)層注入適當?shù)幕瘜W劑堵塞水層或改

45、變油、水、巖石之間的界面張力，降低油水同層的水相滲透率，而不堵塞油層或?qū)τ拖酀B透率影響的較小的化學堵水方法。選擇性堵劑主要包括部分水解聚丙烯酰胺、泡沫、松香酸鈉（用于地層水中鈣、鎂離子含量較大的油井堵水）以及活性稠油等。,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,82,為了調(diào)整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系數(shù)，改善水驅(qū)效果，向地層中的高滲透層注入化學藥劑，藥劑凝固或膨脹后，降低油層的滲透率，迫使注入水增加對低含水部位的驅(qū)油作用的工藝措施。,(1) 單液法,向油層注入一種液體，液體進入油層后，依靠自身發(fā)生反應(yīng)，隨后變成的物質(zhì)可封堵高滲透層，降低滲透率，實現(xiàn)堵水。,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,8.4.2

46、注水井調(diào)剖,83,(2) 雙液法,向油層注入由隔離液隔開的兩種可反應(yīng)（或作用）的液體。當將這兩種液體向油層內(nèi)部推至一定距離后，隔離液將變薄至不起隔離作用，兩種液體就可發(fā)生反應(yīng)（或作用），產(chǎn)生封堵地層的物質(zhì)，達到封堵高滲透層的目的。,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,84,（1）油井堵水時機選擇：根據(jù)油藏數(shù)模結(jié)果及理論分析，借鑒同類油田的經(jīng)驗，提出防止不正常出水的措施，并確定堵水的合理時機。 （2）堵劑與堵水工藝：針對油藏地質(zhì)及開采特點，提出可供選擇的堵劑與堵水工藝，以便做好必要的技術(shù)準備。 （3）設(shè)計堵水工藝方案，提出實施建議。,8.4.3 油井堵水工藝設(shè)計的內(nèi)容,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,85,

47、8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,8.4.4 油井堵水與調(diào)剖工藝方法選擇與參數(shù)設(shè)計,（1）設(shè)計原則 底水油藏以堵水為主；層狀油藏以調(diào)剖為主。 在油田開發(fā)過程中，以“籠統(tǒng)調(diào)堵為主，分層調(diào)堵為輔”。,86,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,孔隙性油藏封堵劑用量主要依據(jù)處理半徑、調(diào)堵厚度及地層孔隙度等參數(shù)確定。,裂縫性油藏封堵劑用量可初步根據(jù)無水采油期累積產(chǎn)量的10%40%選用。,（2）工藝參數(shù)確定,堵水時堵劑用量,87,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,在深度調(diào)剖作業(yè)中，調(diào)剖劑用量越大，作業(yè)費用越高。所以，有必要在優(yōu)化措施效果的前提下，合理確定調(diào)剖處理半徑。,殘余阻力系數(shù)RRF由巖心實驗測定。 處理前后注入能力之比

48、fg根據(jù)處理井的設(shè)計要求確定。, 調(diào)剖處理半徑確定,88,8.4 堵水與調(diào)剖工藝設(shè)計,在調(diào)堵施工中，注入壓力不能高于地層破裂壓力。 注入壓力應(yīng)由室內(nèi)模擬試驗確定，要高于調(diào)堵劑注入調(diào)整層段的啟動壓力，同時小于低滲透層注調(diào)堵劑的啟動壓力。, 施工壓力確定,89,清防垢工藝設(shè)計主要是根據(jù)產(chǎn)出和注入流體特性進行結(jié)垢分析和預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出相應(yīng)的防垢、清垢工藝措施，編制工藝方案。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,90,在油田投入開發(fā)之前編制清防垢方案，必須在油藏工程方案和試油、試采資料的基礎(chǔ)上，收集油田油、氣、水(包括在試驗區(qū)面積注水后產(chǎn)出的淡化水)和各種入井液全分析數(shù)據(jù)、儲層的巖礦分析，以及預(yù)測油田開發(fā)

49、各個階段的壓力、溫度、pH值等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對油田開發(fā)全過程進行結(jié)垢情況的預(yù)測(至少預(yù)測20a或含水98時結(jié)垢情況)。并且要準確預(yù)測未來油田結(jié)垢的類型(如地層深部結(jié)垢、地層近井結(jié)垢、井筒結(jié)垢、設(shè)備結(jié)垢)、時間和位置，這樣才能有針對性地采取一定的預(yù)防措施，避免或減少結(jié)垢對油氣田生產(chǎn)造成的危害。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,(1)收集的主要資料,91,碳酸鈣(CaCO3)垢是油田生產(chǎn)中極為常見的垢。通常，其溶解度隨水的礦化度(TDS)升高而升高；溫度升高，壓力下降會降低其溶解度。在油氣田生產(chǎn)中，溫度、壓力的變化，CO2氣體的釋放，以及不兼容水的混合等，都可能會造成CaCO3結(jié)垢。預(yù)測CaCO3結(jié)垢，不

50、僅要考慮壓力、溫度和水組成的影響，還要考慮到水中的化學反應(yīng)，以及CO2在油、水、氣三相中的分布等。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,（2）各種垢的結(jié)垢預(yù)測方法,1）碳酸鈣垢的預(yù)測,92,Stiff和Davis的方法是采用CaCO3飽和度指數(shù)預(yù)測CaCO3結(jié)垢。其公式如下：,A為實際測定的水樣pH值；pCa為Ca2+濃度的負對數(shù)； pAlk為總堿度的負對數(shù)；K為Stiff-Davis常數(shù)；SI為飽和度指數(shù)。,SI小于0， CaCO3未飽和，不會結(jié)垢； SI大于0， CaCO3過飽和，可能會結(jié)垢。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,93,硫酸鈣垢包括石膏和硬石膏。通常，鹽水礦化度增加可使石膏和硬石膏的溶解度上升，但

51、當?shù)V化度大于150000mg/L后，其溶解度隨礦化度增加而下降。壓力下降、溫度升高，硫酸鈣的溶解度下降。在采油作業(yè)中，石膏或硬石膏的沉積主要是由壓力下降以及不相溶水的混合引起的。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,2）硫酸鈣垢的預(yù)測,94,Skillman方法：以熱力學溶解度的實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，適用于壓力相對較低的體系。其公式為：,S為鹽水中硫酸鈣濃度的允許值，x為鈣離子與硫酸根離子的濃度差；Ksp為硫酸鈣溶度積常數(shù),先計算出S，再根據(jù)水中的鈣離子、硫酸根離子濃度，計算出鹽水中實際的硫酸鈣含量C。若CS，過飽和結(jié)垢；若CS，未飽和，不結(jié)垢；C=S，飽和平均，不結(jié)垢,8.5 清防垢工藝設(shè)計,95,硫酸鋇的溶

52、度積極小，并隨溫度、壓力和水礦化度的升高而增加，其中溫度影響最大。油田生產(chǎn)中，硫酸鋇結(jié)垢主要是由于不相容水的混合以及溫度、壓力的變化而引起的?？梢岳靡阎娜芏确e常數(shù)，通過計算飽和度指數(shù)，判斷硫酸鋇是否可能結(jié)垢。,SI大于0，硫酸鋇過飽和，可能結(jié)垢。,8.5 清防垢工藝設(shè)計,3）硫酸鋇垢的預(yù)測,96,硫酸鍶特點與硫酸鋇相似，溶解度比硫酸鋇大。硫酸鍶結(jié)垢主要是由于不相溶水的混合以及溫度、壓力而引起的。以熱力學條件為基礎(chǔ)，利用已有的溶解度資料，能夠?qū)α蛩徭J垢進行預(yù)測。,SI大于0，SrSO4過飽和，會結(jié)垢；SI小于0， SrSO4未飽和，不會結(jié)垢；SI等于0， SrSO4飽和平衡，不結(jié)垢,8.5 清防垢工藝設(shè)計,4）硫酸鍶垢的預(yù)測,97,1）化學防垢 a.無