中东M油田高矿化度地层水结垢趋势预测与防垢实验研究.docx

第２６卷 第４期２０１４年８月中国海上油气ＣＨＩＮＡ ＯＦＦＳＨＯＲＥ ＯＩＬＡＮＤ ＧＡＳＶｏｌ．２６Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１４中东 Ｍ 油田高矿化度地层水结垢趋势预测与防垢实验研究＊刘书杰１，２邢希金２林科雄３（１．中国石油大学（北京）；２．中海油研究总院；３．荆州市汉科新技术研究所）摘要选取中东Ｍ油田Ａｓｍａｒｉ和Ｍｉｓｈｒｉｆ灰岩储层高矿化度地层水为研究对象，通过水质分析和结垢趋势预测，考察了该油田高矿化度地层水结垢特性 。通过室内防垢实验，开展了化学防垢剂优选和金属防垢器防垢效果评价，结果表明，将优选的硫酸钙防垢剂ＺＴ－１６与碳酸钙防垢剂ＺＴ－００按照不同比例复配后形成的复合防垢剂ＨＳＩ适合于Ｍ油田高矿化度地层水防垢，这种复合防垢剂与金属防垢器联合使用不仅可以取得良好的防垢效果 ，而且能够 有效降低化学防垢剂用量，从而达到控制注入成本的目标。上述研究成果对高矿化度油田地层水结垢预测与防垢具有借鉴意义。关键词 中东油田；高矿化度；结垢趋势预测；复合防垢剂ＨＳＩ；金属防垢器；联合防垢０引言在油田注水开发过程中，结垢可以发生在从地层到地面管网的各个部位，进而堵塞地层基岩或裂缝、井筒以及生产装置等，从而增加流体的流动阻力，延长停产检修时间，引起管线的局部腐蚀；与此同时，结垢产物也增加了注入水对油层的损害程度， 给油田生产作业带来了极大的危害［１－２］。因此，研究油田现场地层水和注入水水质特征，并对油田水进行结垢预测，将会对油田注水开发起到极其重要的作用。中东 Ｍ 油田主要开发 Ａｓｍａｒｉ和 Ｍｉｓｈｒｉｆ两套正常温压系统。受碳酸盐岩地层形成过程中蒸发作用的影响，该油田 碳酸盐岩地层水多表现出高矿化度特征，地层水矿化度约２３００００ｍｇ／Ｌ，如此高矿化度油田产出水在中东乃至世界范围内较为少见，如何防垢也无类似矿场经验可借鉴。笔者以中东Ｍ油田地层水为研究对象，预测该油田地层水和注入水的结垢趋势，提出防垢方法，以期对该油田及类似高矿化度油田高效开发起到指导意义。１地层水组成２－Ｍ 油田高矿化度地层水离子组成详见表 １。从表１可以看出，该油田地层水含有大量成垢阳离子储层，储层岩性为典型的孔隙型碳酸盐岩。ＡｓｍａｒｉＣａ２＋、Ｍｇ２＋和成垢阴离子ＨＣＯ３－、ＳＯ４，同 时还储层埋深约在３０００ｍ，地层温度为９５℃，地层压力为２８ ＭＰａ，为正常温压系统；Ｍｉｓｈｒｉｆ储层埋深约 为４０００ｍ，地层温度为１２０℃，地层压力为３８ ＭＰａ，为含有微量Ｓｒ２＋。由于ＭｇＳＯ４是溶于水的，从地层水离子类型分析来看，该油田成垢类型可能为碳酸钙、硫酸锶、硫酸钙等。层位井号表１ 中东Ｍ油田地层水离子组成阳离子含量／（ｍｇ·Ｌ－１）阴离子含量／（ｍｇ·Ｌ－１）矿化度／Ｈ水型４Ｎａ＋Ｍｇ２＋Ｋ＋Ｃａ２＋Ｓｒ２＋ＳＯ２－ＨＣＯ３－Ｃｌ－（ｍｇ·Ｌ－１） ｐＡｓｍａｒｉＦＱ－１６６７３７９．３８１７４３．５９１１６４．６１１３６６１．３９３９．４０１１２４．１１４２２４３２３０９０５．２８７．５６ＣａＣｌ２ＭｉｓｈｒｉｆＦＱ－１９６４８７９．０８２１３７．８２１０６０．９４１４２９７．６３３９．４５９５１．１６４１７６０２２３２９６．０１７．２７ＣａＣｌ２＊“十二五”国家科技重大专项子课题“深水油田采油模式及增产技术研究（编号：２０１１ＺＸ０５０３０－００５－０８）”部分研究成果。第一作者简介：刘书杰，男，教授级高级工程师，中国海洋石油总公司钻完井专家，现主要从事海洋石油钻完井方面的设计研究工作。地址 ：北京市东城区东直门外小街 ６号海油大厦（邮 编：１０００２７）。６８中国海上油气２０１４年２结垢趋势预测为确保研究的标准性，利用石油行业标准的ＳＩ饱和指数和ＳｃａｌｅｃｈｅｍＶ４．０商业软件对Ｍ油田高矿化度地层水的结垢类型与结垢量进行预测。２．１ＳＩ指数预测结果根据石油行业标准《ＳＹ／Ｔ０６００—２００９油田水结垢趋势预测》［３］，预测方法采用其中的Ｄａｖｉｓ－Ｓｔｉｆｆ饱和指数法，该方法主要考虑系统中的热力学条件。饱和指数定义如下式［４－５］：Ｉｇ* ＝ｌＩｐＫｓｐ式中：ＳＩ为饱和指数；Ｉｐ为实际溶液的离子积；Ｋｓｐ为溶度积平衡常数。根据饱和指数ＳＩ的大小可预测产生沉淀可能性的大小，即ＳＩ值越大，产生垢沉淀的可能性也越大。若ＳＩ＜０，溶液未饱和，不结垢；若ＳＩ＝０，溶液饱和，平衡状态；若ＳＩ＞０，溶液过饱和，结垢。根据以上理论，对Ｍ油田Ａｓｍａｒｉ和Ｍｉｓｈｒｉｆ地层水的结垢趋势进行预测，结果见表２。从表２数据可以看出，该油田地层水在井筒中ＳＩ 预测指数除Ｍｉｓｈｒｉｆ地 层水在５０℃ 时小于０，不结硫酸钙垢，其余ＳＩ 预测指数均大于