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[摘 要]本文主要讲述油井生产过程中垢的形成机理和对胜利海上油田电泵结垢进行分析，探讨潜油电泵井的防垢和除垢技术措施，从根本上解决电泵结垢问题，从而延长潜油电泵检泵周期。
[关键词]胜利 海上 油田 电泵 结垢
中图分类号：TG881 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0318-01
1.胜利海上概况
截止到2013年底胜利海上油田共有油井446口，综合含水59%，其中电泵井423口，占油井总数的94.8%，平均日产液量82.8t，平均日产油量20.6t，含水75.2%，平均电机功率54.2KW，泵平均额定排量92.2m3/d，平均泵效89.5%，平均检泵周期1400d。
电潜泵是目前海上最主要的采油方式，但是随着油井生产时间的延长，油流从地层深部流入井筒，温度压力下降，胶质沥青质等有机垢沉积在近井地带沉淀，造成结垢，影响产能。泵内结垢会导致流道缩小，产液量降低，为了解电泵井结垢机理，我们与科研单位合作，对胜利海上油田结垢比较严重的CB6B-1井进行了垢样分析，证明导致结垢的原因主要是碳酸盐和硫酸盐。
胜利海上油田注水水源为海水，海水矿化度高达3.37×104mg/l，地层水矿化度0.57×104mg/l，海水矿化度是地层水的6倍，油井见注入水后，过量的Ca2+离子打破了地层水原有的溶解平衡，加上注入水向油井运移流到近井地带压降漏斗处，水中的CO2因压力下降分压降低而逸出，生成碳酸盐水垢堵塞地层，造成产液量下降。地层产出液在井筒向上流动，压力进一步下降，在泵吸入口、导叶轮处产生碳酸盐垢。
2.油井结垢形成机理
油井生产过程中，地层水和注入水作为井流物的液相组分之一，随着油流沿油管上升，在压力不断降低的环境中，地层水中的CO2不断逸出，化学反应向生成碳酸盐垢的方向进行。
碳酸盐垢是由Ca2+、Mg2+和CO32-或HCO3-；结合而生成的，反应式如下：
Ca2++CO32-一—CaCO3↓
Mg2++CO32-一—MgCO3↓
Ca2++2HCO3-一—Ca（HCO3）2一—CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg2++2HCO3-一—Mg（HCO3）2一—MgCO3↓+CO2↑+H2O
碳酸盐垢是油田生产中最为常见的一种垢，通常产生于压力降低、温度升高的部位，在油井近井带、井筒、储罐和地面集输管线中，由于压力变化（降低）易于形成碳酸盐垢。当结垢条件（包括物理条件、化学条件、热力学条件和流体力学条件等）成熟时，就有可能结垢，多种文献证实最易结垢的地方也是最易发生垢堵、卡死和最易腐蚀、损坏设备的地方。
3.影响碳酸钙沉淀结垢的外部环境因素
3.1 温度影响
碳酸钙的溶解度随着温度的升高而降低，如图3所示，温度升高时碳酸钙就会析出结垢，电泵井井下电机做功发热造成井下流体经过电机时温度升高，因此在电泵机组表面、内部叶导轮流道及导壳甚至上部油管内壁粗糙处都会结垢。
3.2 二氧化碳分压的影响
二氧化碳对结垢的影响化学反应平衡式如下：
Ca2++2HCO-—Ca（HCO3）2一CaCO3↓+CO2↑+H2O
此平衡式受压力和温度的影响较大，在油井内当地下流体从油层流向井底时，由于节流的作用造成压力损失很大，在泵的吸人口，流体速度增加压力继续下降，致使二氧化碳的分压和含量降低，碳酸钙的溶解度也随之降低（图4），加之潜油电机的升温作用，Ca（HCO3）2分解生成CaCO3并在井底析出结垢。
4.胜利海上防、除垢工艺
4.1 磁防垢技术的应用
随着高能极永磁材料的研制成功，使强磁除垢方法得到广泛应用。目前对于中等程度以下的结垢井（主要指运转周期在3个月以上）使用强磁防垢器防垢。胜利海上油田在前几年就引入强磁防垢器，其特点就是沿轴截面辐射状分布的内磁式高梯度场无任何死区，使流体全部磁化；沿轴向全方位分布的高梯度场，具有吸附铁磁杂质功能；具有防腐、防蜡、降粘、破乳多种作用。
4.2 炮眼冲洗工艺
老井在长期的生产过程中，地层深部的微粒运移到井筒，原油流到井筒由于压力温度降低，沥青质胶质等沉淀，见注入水结垢，易堵塞滤砂管孔眼及炮眼，因此在作业过程中可下如高压水射流装置对滤砂管及炮眼进行复合解堵，高压水射流在井下可同时产生低频旋转水力波、高频振荡射流冲击波和空化噪声（超声波），三种物理作用综合作用于地层，达到对地层解堵的目的。2008年该装置首先在CB25A井组适用，效果良好，新投产的CB22E井组广泛应用，到目前以应用上百口井。平均单井日增油2.0t，起到了很好的解堵效果。
4.3 化学解堵工艺
在胜利海上油田防除垢处理中，使用化学防除垢剂已成为油田控制结垢的主要措施。实现了除垢增油的目的。
Ⅰ复合缓速酸溶液
由于钻井时期泥浆地层深部污染，堵塞时间较长，以及在生产过程中的地层长期出砂，导致井壁周围地层渗透性的下降，导致油井供液能力下降。复合缓速酸溶液可有效溶解地层中的泥质杂质，解除井眼附近的微粒杂质及地层深部的泥浆污染，同时有利于清除海管泥沙、污垢等沉积物。
Ⅱ土酸溶液（盐酸+HF酸+XD-1缓蚀剂+LHP铁稳定剂+防膨剂）
土酸溶液可溶解脱落井筒、油层中的碳酸盐、磷酸盐垢、硅酸盐、硫酸盐、铁质以及钻井泥浆等无机垢物，不易析出沉淀，实际应用时，若锈垢占比重较大，可添加一些氯化钠；若硅酸盐垢占比重较大，可添加一些氟化钠，以增强其溶垢性能。
4.4 打水源井
海水作为注水水源，其矿化度是地层水的6倍，极易造成生产管柱的腐蚀结垢，是根本所在。胜利海上油田馆下段地层水资源丰富，且与馆上段地层水配伍性好，是有利的注入水源。2008年埕岛油田成功实施3口水源井。3口水源井平均日产水量2500m3/d，基本满足目前埕岛油田注水要求。同时，因为与馆上段地层水良好的配伍性，大大减轻了结垢现象的发生。
4.5 采用防垢機组
在潜油电泵与采出液接触的表面涂装涂料，即筛选防垢组合物，用于处理金属表面。如潜油泵叶导轮流道、分离器内零部件表面及机组外表面。采用该方法可以有效地防止或至少能够抑制或延缓处于高结垢环境中金属表面结垢。组合物含有低分子量、多官能聚合物，聚合物引进了氟元素，非常稳定，因此能经住采出液的冲刷，并能长期承受酸、碱、盐及各种溶剂的浸泡，有优异的耐化学性、耐腐蚀性能。目前胜利海上地泵机组全部采用防垢机组，有效地延长了潜油电泵井检泵周期。
5.结论
随着胜利海上油田开发中后期，含水越来越高，注入水与地层水的不配伍性表现的也越来越突出，油井结垢和地层堵塞现象也越来越严重。虽然我们也采取了一系列措施，但并不能从根本上解决问题，采用打水源井采地层水回注的做法，代替原有的注海水工艺，可有效地保护地层，防止油井结垢。但是随着油田的可持续发展，对采油工艺的要求就越来越精细化，我们更要积极的寻求国内外更为先进采油工艺技术，来满足油田的高效高速开发要求。
[关键词]胜利 海上 油田 电泵 结垢
中图分类号：TG881 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0318-01
1.胜利海上概况
截止到2013年底胜利海上油田共有油井446口，综合含水59%，其中电泵井423口，占油井总数的94.8%，平均日产液量82.8t，平均日产油量20.6t，含水75.2%，平均电机功率54.2KW，泵平均额定排量92.2m3/d，平均泵效89.5%，平均检泵周期1400d。
电潜泵是目前海上最主要的采油方式，但是随着油井生产时间的延长，油流从地层深部流入井筒，温度压力下降，胶质沥青质等有机垢沉积在近井地带沉淀，造成结垢，影响产能。泵内结垢会导致流道缩小，产液量降低，为了解电泵井结垢机理，我们与科研单位合作，对胜利海上油田结垢比较严重的CB6B-1井进行了垢样分析，证明导致结垢的原因主要是碳酸盐和硫酸盐。
胜利海上油田注水水源为海水，海水矿化度高达3.37×104mg/l，地层水矿化度0.57×104mg/l，海水矿化度是地层水的6倍，油井见注入水后，过量的Ca2+离子打破了地层水原有的溶解平衡，加上注入水向油井运移流到近井地带压降漏斗处，水中的CO2因压力下降分压降低而逸出，生成碳酸盐水垢堵塞地层，造成产液量下降。地层产出液在井筒向上流动，压力进一步下降，在泵吸入口、导叶轮处产生碳酸盐垢。
2.油井结垢形成机理
油井生产过程中，地层水和注入水作为井流物的液相组分之一，随着油流沿油管上升，在压力不断降低的环境中，地层水中的CO2不断逸出，化学反应向生成碳酸盐垢的方向进行。
碳酸盐垢是由Ca2+、Mg2+和CO32-或HCO3-；结合而生成的，反应式如下：
Ca2++CO32-一—CaCO3↓
Mg2++CO32-一—MgCO3↓
Ca2++2HCO3-一—Ca（HCO3）2一—CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg2++2HCO3-一—Mg（HCO3）2一—MgCO3↓+CO2↑+H2O
碳酸盐垢是油田生产中最为常见的一种垢，通常产生于压力降低、温度升高的部位，在油井近井带、井筒、储罐和地面集输管线中，由于压力变化（降低）易于形成碳酸盐垢。当结垢条件（包括物理条件、化学条件、热力学条件和流体力学条件等）成熟时，就有可能结垢，多种文献证实最易结垢的地方也是最易发生垢堵、卡死和最易腐蚀、损坏设备的地方。
3.影响碳酸钙沉淀结垢的外部环境因素
3.1 温度影响
碳酸钙的溶解度随着温度的升高而降低，如图3所示，温度升高时碳酸钙就会析出结垢，电泵井井下电机做功发热造成井下流体经过电机时温度升高，因此在电泵机组表面、内部叶导轮流道及导壳甚至上部油管内壁粗糙处都会结垢。
3.2 二氧化碳分压的影响
二氧化碳对结垢的影响化学反应平衡式如下：
Ca2++2HCO-—Ca（HCO3）2一CaCO3↓+CO2↑+H2O
此平衡式受压力和温度的影响较大，在油井内当地下流体从油层流向井底时，由于节流的作用造成压力损失很大，在泵的吸人口，流体速度增加压力继续下降，致使二氧化碳的分压和含量降低，碳酸钙的溶解度也随之降低（图4），加之潜油电机的升温作用，Ca（HCO3）2分解生成CaCO3并在井底析出结垢。
4.胜利海上防、除垢工艺
4.1 磁防垢技术的应用
随着高能极永磁材料的研制成功，使强磁除垢方法得到广泛应用。目前对于中等程度以下的结垢井（主要指运转周期在3个月以上）使用强磁防垢器防垢。胜利海上油田在前几年就引入强磁防垢器，其特点就是沿轴截面辐射状分布的内磁式高梯度场无任何死区，使流体全部磁化；沿轴向全方位分布的高梯度场，具有吸附铁磁杂质功能；具有防腐、防蜡、降粘、破乳多种作用。
4.2 炮眼冲洗工艺
老井在长期的生产过程中，地层深部的微粒运移到井筒，原油流到井筒由于压力温度降低，沥青质胶质等沉淀，见注入水结垢，易堵塞滤砂管孔眼及炮眼，因此在作业过程中可下如高压水射流装置对滤砂管及炮眼进行复合解堵，高压水射流在井下可同时产生低频旋转水力波、高频振荡射流冲击波和空化噪声（超声波），三种物理作用综合作用于地层，达到对地层解堵的目的。2008年该装置首先在CB25A井组适用，效果良好，新投产的CB22E井组广泛应用，到目前以应用上百口井。平均单井日增油2.0t，起到了很好的解堵效果。
4.3 化学解堵工艺
在胜利海上油田防除垢处理中，使用化学防除垢剂已成为油田控制结垢的主要措施。实现了除垢增油的目的。
Ⅰ复合缓速酸溶液
由于钻井时期泥浆地层深部污染，堵塞时间较长，以及在生产过程中的地层长期出砂，导致井壁周围地层渗透性的下降，导致油井供液能力下降。复合缓速酸溶液可有效溶解地层中的泥质杂质，解除井眼附近的微粒杂质及地层深部的泥浆污染，同时有利于清除海管泥沙、污垢等沉积物。
Ⅱ土酸溶液（盐酸+HF酸+XD-1缓蚀剂+LHP铁稳定剂+防膨剂）
土酸溶液可溶解脱落井筒、油层中的碳酸盐、磷酸盐垢、硅酸盐、硫酸盐、铁质以及钻井泥浆等无机垢物，不易析出沉淀，实际应用时，若锈垢占比重较大，可添加一些氯化钠；若硅酸盐垢占比重较大，可添加一些氟化钠，以增强其溶垢性能。
4.4 打水源井
海水作为注水水源，其矿化度是地层水的6倍，极易造成生产管柱的腐蚀结垢，是根本所在。胜利海上油田馆下段地层水资源丰富，且与馆上段地层水配伍性好，是有利的注入水源。2008年埕岛油田成功实施3口水源井。3口水源井平均日产水量2500m3/d，基本满足目前埕岛油田注水要求。同时，因为与馆上段地层水良好的配伍性，大大减轻了结垢现象的发生。
4.5 采用防垢機组
在潜油电泵与采出液接触的表面涂装涂料，即筛选防垢组合物，用于处理金属表面。如潜油泵叶导轮流道、分离器内零部件表面及机组外表面。采用该方法可以有效地防止或至少能够抑制或延缓处于高结垢环境中金属表面结垢。组合物含有低分子量、多官能聚合物，聚合物引进了氟元素，非常稳定，因此能经住采出液的冲刷，并能长期承受酸、碱、盐及各种溶剂的浸泡，有优异的耐化学性、耐腐蚀性能。目前胜利海上地泵机组全部采用防垢机组，有效地延长了潜油电泵井检泵周期。
5.结论
随着胜利海上油田开发中后期，含水越来越高，注入水与地层水的不配伍性表现的也越来越突出，油井结垢和地层堵塞现象也越来越严重。虽然我们也采取了一系列措施，但并不能从根本上解决问题，采用打水源井采地层水回注的做法，代替原有的注海水工艺，可有效地保护地层，防止油井结垢。但是随着油田的可持续发展，对采油工艺的要求就越来越精细化，我们更要积极的寻求国内外更为先进采油工艺技术，来满足油田的高效高速开发要求。