浅析注水井套管除垢技术的研究与应用

摘 要：注水井，尤其是深井，由于井下管柱长期处于一种高压和温度变化的环境，加上注入水的水质差，造成注入水在井筒条件下在油管和套管上结垢十分严重，已影响水井的正常注水，严重时无法进行井下作业，导致水井转大修井越来越多。通过套管除垢项目的试验获得井下结垢清除的经验和试验数据，为套管结垢注水井进行套管除垢提供推广经验。最终，减小注水井作业转大修的概率，提高注水井井下管柱的安全性。

关键词：注水井 套管除垢技术 研究与应用

一、套管除垢的目的与意义

注水井，尤其是深井，由于井下管柱长期处于一种高压和温度变化的环境，加上注入水的水质差，造成注入水在井筒条件下在油管和套管上结垢十分严重，已影响水井的正常注水，严重时无法进行井下作业，导致水井转大修井越来越多。然而在多次换管柱过程中，却未进行套管除垢，则套管垢必将影响水井管柱的安全和注水效果。图一：油管结垢图

图一

通过套管除垢项目的试验获得井下结垢清除的经验和试验数据，为套管结垢注水井进行套管除垢提供推广经验。最终，减小注水井作业转大修的概率，提高注水井井下管柱的安全性。

对于如此现状，有必要对于油管结垢严重的水井和套管结垢的注水井采用物理或化学的方法在不损害油层的前提下进行套管除垢处理。

二、套管除垢机理及应用情况调研

目前国内套管除垢方法主要有：

对于套管除垢工艺的选择主要依据井下结垢的化学成分而定。

a、化学方法除垢：

对于硬质的含有硫酸钡（BaSO4）和硫酸锶（SrSO4）的垢，因这两种成份不溶解于酸，不能进行化学处理。用常规的化学方法无法清除，因此可以采用机械除垢。

对于碳酸盐垢，则可以采用酸洗、浸泡的办法进行化学除垢。

b、水力―机械联合井下除垢技术：这种技术可利用井场现有的条件，达到除去注水井套管内壁的垢，又可清洗井下的炮孔和解除近井地带的堵塞，既达到清洗的效果，也不会对井下管柱有任何伤害，对地层没有任何污染，是一种简单易行的方法。

三、永安油田水井结垢特点及处理药剂的研制

3.1永安油田注水井套管结垢类型

2013年8月，通过现场取样，采油院对永1站、永621站的水样进行了水分析，发现永安油田各站的注入水存在以下问题：

（1）各站注入水中都含有大量的HCO3-、CO32-和Ca2+。

（2）各站注入水自身在适当温度下会结有碳酸钙垢，在90℃时结垢比较严重，这在现场会引起地面管汇、井下管柱及地层结垢，对地层造成伤害。具体分析结果见表1、表2。

通过以上分析和现场的数据及描述，永安油田水井结垢类型主要为碳酸盐类型。适合使用化学方法除垢。预计通过套管及管柱结垢的处理，加之水质的改善水井转大修概率高的问题能得到根本性的改观。

3.2结垢类型分析

油套管给我厂的水井作业造成了许多不便，以下是永安油田几口井的现场描述结果：

从表中可以看出，永安油田结垢比较严重。按

1000m油管平均15mm厚垢计算（62普通油管），以碳酸钙计，则重达14吨。这些垢用酸站盐酸（30%）来溶解需23吨。

四、效益分析及今后打算

4.1效益分析：

（1）节约除垢剂费用：自制除垢剂吨成本为0.1万元。按垢量的推算结果，永安油田每井次需除垢剂30吨。施工一口井的除垢剂费用为3万元，3口井费用为9万元。市售的除垢剂吨成本为0.165万元，施工一口井的除垢剂费用为5万元，3口井费用为15万元。则施工3口井，使用自制除垢剂的费用比市售除垢剂的费用节约15-9=6万元。

（2）节约大修作业费用：套管除垢施工避免了大修作业，3口井的大修费用为150万元，3口井的套管除垢费用为（3+20）*3=69万元，则施工3口井节约作业费用为150-69=81万元。

（3）恢复注水井点：从以上措施效果分析看，3口井的注水得到恢复，注采井网得到完善，增加了注水井点，提高注水开发效果，对于补充地层能量，提高原油采收率，有着重大的意义。

4.2今后打算：

（1）计划今年对结垢注水井进行套管除垢工作量达到10口以上，明年在深入研究和总结的基础上继续进行结垢注水井的工作，并保持年工作量在20口井以上。

（2）低渗透油田未进行套管除垢处理的注水井，在三年以上周期更换管柱作业的同时，对套管进行除垢处理。

（3）扩大试验范围，对于形成井下管柱结垢的其它油田，进行套管结垢机理研究及除垢技术的研究，做好技术储备。

参考文献：

[1]唐佳.清污混注对管道的结垢与腐蚀研究[D].山东东营：中国石油大学学报，2011年第23期

[2]王春涛.油田多层系集输系统结垢趋势预测研究[D].山东东营：中国石油大学学报，2013第6期