一体化技术在油井防腐防垢中的应用
摘要
关键词
油井生产;防腐;防垢;防蜡;一体化技术
正文
随着油田油井的长期使用,井筒、油管等自身材质的因素,还有周围环境的等因素都会让井下设备例如油井的油管、油杆和井筒遭受不同程度的腐蚀,造成油田油井腐蚀的原因复杂。油田油井井筒垢形成的因素大致分为两种情况:一是富含大量的成垢离子(Ca2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-),井筒中的成垢阴离子与成垢阳离子相互结合产生不溶或微溶与水的化学物质,附着到井筒上形成碳酸盐垢硫酸盐垢等;二是温度、压力矿化度、pH值等热力学条件的变化导致水条件改变,加速了溶液的过饱和状态、结晶的沉淀和溶解,导致成垢组分溶解度降低而析出结晶沉淀。管路成垢之后,垢晶体会不断吸附周围环境的泥砂、腐蚀物、原油等物质使得沉积不断增大,最终堆积大量污垢。井下生产的过程中,防腐、防垢、防蜡是普遍性的困难。油井结蜡会造成油管蜡堵,影响到生产的产量。在油井井下生产中设置防腐防垢防蜡装置,能够取得非常好的效果。借助相应的技术,实现降黏、防蜡以及防垢的效果,获取更高的经济效益。
1油井腐蚀、结垢、结蜡的危害
(1)油井腐蚀的危害
油井在运行过程中容易受到内部PH值、氧腐蚀等因素的影响,导致井筒和地面管线出现腐蚀问题。首先,腐蚀问题会对油气集输的设备、管道等造成巨大的破坏;其次,腐蚀问题严重降低了油气集输的运输效率,同时还会对管道周边的环境造成破坏,产生一系列的环境问题;再次,腐蚀问题对油气集输管道工作区域内的工作人员造成生命财产安全威胁,长时间工作下也会对工作人员的身体健康造成破坏;最后就是腐蚀问题会引发油气的泄漏会直接导致大量的经济损失。
(2)油井结垢的危害
油井结垢情况是油田油井开采过程中较为常见的情况之一,油田油井在开采的过程中会出现与既有环境的变化,较为明显的就是温度、压力、水成分以及各种水相混合的情况,这些水相混合导致了油井中的各种组织微生物成分出现了变化,进而生成容结垢现象。结垢出现在油井中较为常见的部位就是在井底或者油井管线,这些地方出现了结垢在一定程度上会导致油井堵塞,严重的甚至影响正常开采,使得油井开采的效率、质量以及安全性降低。油井结垢的危害主要有两个方面:一是降低了流体的流通截面,导致产量降低;二是对管材产生垢下腐蚀,危害安全。结垢不仅会造成经济损失,也严重影响了油气田的正常生产,使能耗增加,难以连续操作,甚至长期停工停产。
(3)油井结蜡的危害
在油田生产过程中,随着温度和压力的持续降低,当油温逐渐低于析蜡点时,原油中溶解的石蜡就会慢慢出现结晶现象,并随着气体析出。石蜡结晶会聚集在油管、抽油泵、抽油杆等设备内,从而形成结蜡现象。刚开始时石蜡析出缓慢,结蜡并不严重,当油温接近析蜡峰温后,结蜡会大大加快,危害性进一步加强。油井结蜡不是简单单纯石蜡晶体,而是一种半固体黑色石蜡混合物,里面夹杂着各种泥沙、沥青等物质,所以在清理时会比较困难,所以容易对油田生产造成严重的阻碍。
油井结蜡对于油田的生产造成严重的的影响与危害,不仅会降低油田产量,还会对油田生产设备造成严重的破坏,影响其使用寿命。一方面,油管、抽油泵、抽油杆等构成了原油运输的主要管道,也是结蜡现象最常发生的部位,如果这些管壁上出现结蜡情况,轻则会使运输管道变小,充满程度降低,致使原油运输效率下降,油田产能减少,重则石蜡填满管道,直接造成停产。另一方面,在输油管道阻塞的情况下,抽油泵等设备会随着结蜡严重性而负荷增加,设备的损坏严重,机械磨损率高,降低设备的使用年限,大大提高了油田生产成本。
2井下防腐防垢防蜡工艺介绍
此种一体化技术能够起到防腐、防蜡防垢的效果。当流体经过该装置时,此技术可以产生一种电化学反应,使得流体中矿物质电位发生变化。原油组分中有蜡和水,当油从地层到井筒时,其温度和压力会有所降低。油水溶液的逐渐冷却,流体中的蜡会出现凝结现象,影响到原油的流动。一体化技术工艺借助其电化学放映,保证原油和水中矿物质的胶束结构稳定,避免出现结蜡和结垢现象,保证原油流动的畅通无阻。原油分子在电场和磁场的作用下,其运动非常的剧烈,大的分子被震裂,减少其附着油管的机会。同时防蜡降黏阻垢装置可以实现原油分子的化学变化,将其中的铁和铁的氧化物转化成三氧化四铁,具有一定的保护作用,有效防止输油管的腐蚀。
防腐防垢防蜡一体化装置有着其自身的优势,一次性的安装,不需要进行相应的维护和保养,不需要提供外来动力,在推油井和自流井中都可以安装。可以实现井筒和油藏界面的清洁,不需要定期进行热油清洗、刮蜡以及化学处理等作业,有效节约生产作业中的成本。能够有效提高泵的使用时间和使用效率,结垢、结蜡以及沥青质沉积不会给油杆和油泵带来影响,保证其正常的作业,不会出现停止作业的情况,保证井下生产的稳定。
3 抽油杆偏磨程度分析
杆管偏磨的程度、位置等因各井况而异,但也有共同特征:1.井液含水在75%以上的油田,不论是直井还是斜井,普遍存在杆、管偏磨现象。井深、井斜度大,套管井段存在拐点的油井偏磨严重。2.随着泵挂深度的增加,偏磨井数及其在同类井中所占的比例均大幅度增加。3.从偏磨的深度范围来看,抽油杆柱和有关偏磨位置主要集中在杆、管柱的中、下部,一般在泵以上800m以内。4.在抽油井的偏磨井段抽油杆接箍大多存在偏磨,本体偏磨严重的仅占少一部分,接箍偏磨严重的井段所对应的有关存在明显偏磨。5.从偏磨外观看,抽油杆表现为接箍或本体一侧被磨平,严重者抽油杆螺纹被磨平;油管表现为内壁被磨出一条平行于轴心的凹槽,甚至被磨穿。
抽油杆偏磨主要集中在泵上500米以内,大多是6分杆,主要原因是随着泵挂的加深,抽油杆所受载荷加大,同时由于井斜及抽油杆的弹性形变等原因,抽油杆在上下往复运动中形成弓形弯曲,这样也加速了抽油杆的偏磨。针对这一现象,我厂今年引进并投用了12根30mm高强度抽油杆防腐防偏防脱器,分别用在12口井上均取得了良好的效果。高强度抽油杆防偏防脱器是针对油田生产、作业进行大量调研的基础上研制开发的一种新型抽油杆防腐、防磨装置,对降低抽油杆柱下行弯曲阻力及中和点,改善抽油杆受力状态起到重要作用。
图1 正常完井管柱图 图2 加装抽油杆防偏防脱器管柱图
3 油井防腐防垢防蜡工艺的应用
油井井下生产的过程中,应用防腐防垢防蜡一体化技术能够起到很好的防蜡、防堵和防腐蚀作用,借助现代化先进工艺能够提高油井生产的经济效益。相关的资料数据中显示,油井井下生产中使用防蜡阻垢降黏技术之后,抽油机悬点符合显著下降,每年可以节约化学药剂30吨以上,有效降低油井生产的成本。借助油井防蜡阻垢降黏工艺,能够有效降低悬点负荷。在该工艺使用之前,抽油机悬点的负荷比较高,需要定期进行油井热洗等工作以及输油系统的清理、维护和修理,消耗大量的清蜡降黏药剂,安装防蜡阻垢降黏装置后,能够有效降低清理维护的次数。降低油井进口的回压。以往的油井进口回压是通过清蜡降黏药剂进行调解的,在进入到冬季之后,井口回压会比较高,每天需要定时加入一定量的清蜡降黏药剂,开展回压调整工作,保证油井能够正常生产。油井防蜡阻垢降黏装置在安装时非常的简单,并且维修也非常便捷,被广泛的使用。
防腐防垢防蜡一体化技术主要在结蜡、结垢和腐蚀的油井中使用,如定向井、水平井、热水井以及注水井等。同时也可以和井下泵系统配合使用,在使用的过程中,应当根据井下的实际情况确定,通常是结合油管的尺寸以及油井的产量。一般情况下,此种装置通常安装在抽油泵的井口和出口,或者安装在生产油管的底部。安装过程比较简便,并且不需要借助外部动力,维护和保养非常简便,不会对流体产生阻碍作用。石油原油主要有油、胶质、沥青质以及前沥青质四种组分,每一种组分在原油中的比例影响着原油的化学和物理性能。沥青质组分含有较多的芳香化合物。胶质中则含有芳香烃和环烷烃。油组分中有环烷结构和沥青结构。原油进入井筒之后,随着温度和压力的下降,沥青会逐渐的固化,借助一体化系统中的电化学反映防止蜡从胶束结构中国释放,起到防蜡作用。同时此项工艺具有非常好的清除结垢作用,增加设备的寿命,提高设备工作效率。
4 结束语
总之,现代化油井井下生产中,借助防腐防垢防蜡一体化技术,能够有效降低输油管的堵塞和腐蚀问题,提高油井的生产效率和质量,为石油企业获取更多的经济效益。现代化一体化技术装置中,借助油管、推油杆等包含的导磁介质,根据原油的流动方向,形成覆盖性的磁场,起到降黏、防蜡以及防垢的作用。此装置能够有效降低油井进口的回压,控制抽油机的悬点负荷,实现节能的目标。为了更好的防腐、防蜡和防垢,需要不断探索新的技术工艺。
参考文献
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