采油樹井底生產(chǎn)水結(jié)垢分析

王曉宇 鞠朋朋

（海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽300451）

1 引言

南海某深水氣田水深1200m～1500m，共4棵水下采油樹（A1～A4)，油藏溫度90.9℃～91.6℃，油藏壓力38.69MPa～39.3MPa，井深約3355m，采用自噴方式生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)流體的開采，采油樹地層壓力逐漸降低，因壓力變化導(dǎo)致井底生產(chǎn)水鹽含量相平衡發(fā)生變化，多余的鹽從生產(chǎn)水中析出來，并沉淀在近井筒的地層中，以及油管、水下生產(chǎn)設(shè)備、流線和立管以及上部組塊設(shè)備的內(nèi)表面上。水垢沉積會增加流動阻力，降低產(chǎn)量，有時還會造成堵塞。

圖1 南海某深水氣田水下生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)示意圖

采油樹井底生產(chǎn)水結(jié)垢分析是流動保障分析的一項重要內(nèi)容，根據(jù)生產(chǎn)水取樣分析，確定井底是否結(jié)垢以及垢的類型，對水下生產(chǎn)系統(tǒng)防垢劑類型和注入量有重要參考意義。

2 結(jié)垢原理

生產(chǎn)水結(jié)垢可能由于溫度、壓力等條件變化引起鹽含量相平衡變化而析出，或不同性質(zhì)水互溶而造成鹽含量發(fā)生變化析出。當壓力降低時，部分二氧化碳從水相轉(zhuǎn)移至烴相中，從而減少水相中的碳酸含量和可保留在溶液中的碳酸鹽含量；當溶液過度飽和時，碳酸鈣等碳酸鹽垢會從溶液中析出。當氯化鈉在水中的溶解度隨溫度降低而降低，直至溶液達到過飽和時，鹽垢（氯化鈉）也可以通過自結(jié)垢機制形成。當不同性質(zhì)的水混合時，水垢也會沉淀，混合前溶液中的陽離子和陰離子會形成低溶解度鹽。例如，當鋇離子含量高的水與硫酸鹽陰離子含量高的水混合時，可能會形成重晶石垢（硫酸鋇）。

3 某項目結(jié)垢分析

南海某深水氣田采油樹采用自噴方式開發(fā)，無需注入海水維持地層壓力，井底生產(chǎn)水結(jié)垢主要是油藏溫度、壓力變化導(dǎo)致的鹽析出。生產(chǎn)水取樣性質(zhì)如下：注釋：表中數(shù)據(jù)是在實驗室1大氣壓，20℃條件下測量；

表1 地層水取樣性質(zhì)

從上表可以看出，水樣分析中未檢測到鋇和鍶陽離子，因此重晶石和天青石結(jié)垢的風(fēng)險可以忽略不計。氣田水的H2S含量非常低（樣品中未檢測到，設(shè)計中假設(shè)為5ppm），通常不會沉積硫化鐵垢，因此當前設(shè)計中不考慮硫化鐵垢。

根據(jù)鹽飽和系數(shù)估算垢是否析出以及垢的類型，飽和指數(shù)公式如下：

SI=log10（[Me][An]/KSP）

其中：

SI：飽和指數(shù)；

[Me]：金屬離子摩爾濃度；

[An]：陰離子摩爾濃度；

KSP：鹽實際的溶解度積；

如果SI＞0，實際鹽可能會沉淀。如果SI〈0，鹽就不會沉淀。

根據(jù)A1～A4生產(chǎn)流體組分，利用鹽飽和指數(shù)估算是否結(jié)垢、垢的類型、PH值等信息，具體如下：

表2 采油樹井底生產(chǎn)水結(jié)垢分析

從上表可以看出，采油樹井底會析垢，且垢的類型為碳酸鹽，水下生產(chǎn)系統(tǒng)需要配置防垢劑注入管線，化學(xué)藥劑類型根據(jù)碳酸鹽進行篩選。

4 結(jié)論

在項目開發(fā)前期利用鹽飽和指數(shù)、生產(chǎn)流體組分數(shù)據(jù)預(yù)估鹽的類型及是否析出等，對水下生產(chǎn)系統(tǒng)防垢劑注入系統(tǒng)設(shè)計、防垢劑類型的篩選具有重要意義，有利于設(shè)計人員前期確定水下化學(xué)藥劑注入方案，避免采油樹井底因垢析出造成堵塞引起生產(chǎn)關(guān)停。