电泵井出砂结垢成因及处理措施

６２　内蒙古石油化工　２００８年第５期　电泵井出砂结垢成因及处理措施　雷万能，黄瑞祥，闫世伟　，刘　伟。　（１．塔里木油田分公司油气生产技术部；２．青海油田分公司井下作业公司）　

摘要：随着地层能量逐渐衰竭和综合含水率不断升高，潜油电泵采油已经成为东河塘油田保持稳　产的重要手段之一。文中对电潜泵采油过程中引起的油井出砂和结垢成因进行了分析，提出了相应的技　术对策和措施，从而提高检泵周期，保证油田安全稳定生产。　关键词：潜油电泵；出砂；结垢；防砂；防垢　

东河塘油田位于塔北隆起中断东河塘断裂背斜　构造带上，其构造复杂破碎、断层多。油藏中部深度　为５７５０ｍ，是我国陆地上第一个埋藏超过５５００ｍ的　超深砂岩油田，砂岩胶结程度差［１］。油田从１９９４年　开始用电潜泵高速开采以来，整体已经进入开发后　期，综合含水率已达到８５　以上，井况条件在日益　恶化，目前因砂卡、结垢而检泵的情况出现较为频　繁。　自１９９４年以来东河塘油田的２７口电泵井共检　泵２０２次。从检泵记录中分析发现：因油井出砂、结　垢所引起的检泵次数占到了总检泵次数的９Ｏ％以　上，并且最近两年尤为突出，检泵周期由之前的３００　天缩短到如今的１９２天左右，最短的只有６１天。因　此，只有对油井出砂和结垢等因素进行分析，并及时　采取相应措施，才能够延长潜油电泵的运转周期，从　而提高电泵的利用率和油井采油率、降低才采油成　本，获得可观的经济意义。　１　电泵井出现出砂和结垢的原因　１．１　电泵井出砂因素分析　１．１．１地质因素对出砂影响　

质变化　西部凹陷稠油油藏的形成，地层不整合在其形　成过程中有着决定性的控制作用。降解型稠油稠化　的控制因素有四条：①地下水循环特点和水质条件；　②油藏温度和埋藏深度；③油藏封盖条件；④断裂构　造发育强度。西部凹陷的储层主要在下第三系，其地　层剥蚀线也就是凹陷的边缘。主要的含油的二级构　造带，就位于盆地的边缘，这些盆地边缘的构造区　带，上述四项影响稠油形成的条件全都具备。因为盆　地边缘的地层不整合面是地表水注入油藏的重要通　道，该区的特点是地下水循环强度大、供氧充足、地　层水矿化度低；加之该构造区断裂越发育，不整合面　封闭的相对性，油藏埋藏浅，地温低，都有利于稠油　的形成。稠油油藏呈链状环绕在盆地的周边，主要是　受地层不整合的因素控制。　降解稠油稠化，水氧化因素是主因，其它几项是　条件。随着从盆地边缘向盆地内部延展，形成的稠油　油藏，埋深逐渐增大，地层温度逐渐升高，地表水的　淋滤作用逐渐减弱，地层水矿化度增加、水氧化能力　降低，地下储存的石油保存条件更好，稠化作用减　弱，油品也就逐渐变稀，所以稠油有从盆地边缘向内　部、从浅层向深层油品变稀的特征。　５结束语　本文通过对辽河断陷西部凹陷稠油资源的深入　研究，从纵横向上概述了稠油资源的分布特点，通过　解析控制稠油形成与分布的关键因素，找出稠油资　源分布的客观规律。该成果，是辽河油区三十年来进　行稠油勘探研究的经验总结，希望能将成果和认识　应用到其它盆地或油区的稠油资源勘探上，为发现　更多的稠油这种特殊资源作出贡献。　［参考文献］　Ｅ１］　单俊峰，陈振岩，回雪峰．辽河坳陷西部凹陷坡　洼过渡带岩性油气藏形成条件．石油勘探与开　发，２００５，３２（６）．　Ｅ２３宋红日，李晨，纪彤洲等．西斜坡南部地区滚动　勘探研究．特种油气藏，２００１，８（１）．　Ｅ３３　张金亮，杨子成，司学强．辽河油田西部凹陷沙　三段沉积相及演化．西北地质，２００４，３７（４）．　Ｅ４３路成刚．辽河盆地西部凹陷北部牛心坨地区复　式油气成藏规律．河南石油，２００４，１８（６）．　

收稿日期：２００７一ｌ２—２２　作者简介：雷万能（１９８３一），男，２００７年毕业于长江大学石油工程专业，现从事电潜泵井的管理和技术服务工作。　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第５期　雷万能等　电泵井出砂结垢成因及处理措施　东河塘油田主力区块属石炭系块状底水构造油藏，　属滨海相沉积。胶结物以方解石和黏土为主，胶结类　型主要是接触式和空隙式的胶结，胶结疏松　引。在地　１６　ＯＯ　１　２　Ｏ　Ｏ　８　０Ｏ　４　００　Ｏ　２　０　４０　６　０　８０　１００　温度，℃　层能量得不到及时供应或能量补充不均匀时，随着　液体的采出，油层岩心骨架结构就会遭到破坏，并不　断扩大，出砂区域加大，出砂越来越严重。　

Ｃ０２的分压，ａｔｍ　１　ａｔｍ＝１　０１．３　ｋＰａ　图１碳酸钙溶解度受温度和压力影响关系曲线　

１．１．２开发因素对出砂影响　①地层压力降低对出砂影响　东河塘油田在开采初期，地层压力为６２．　３ＭＰａ。在注水井全面开始注水前（１９９４年），地层压　力下降到５０．９５ＭＰａ。经过１３年的高速开采，如今　地层压力已降到３５．６３ＭＰａ。１３年总压降高达２６．　６７ＭＰａ。原本地层能量就得不到有效的补充，加之电　泵强采，到目前为止油井的动液面平均值为１８８３ｍ　上下。　地层压力的快速降低导致了施加在岩石颗粒上　的应力越来越大，而作用在岩石骨架上的应力随着　岩石颗粒上承受的应力加大又会重新分布。在重新　分布过程中，储层骨架就会遭到严重破坏。并且压降　越大破坏越严重，油井出砂越厉害。　②生产压差和采液强度对出砂影响　在采油过程中，由于液体渗流而产生的对砂粒　拖拽力是油藏出砂的主要原因［引。在其它条件相同　时，生产压差越大，渗透率越大。在近井地带液体对　地层的冲刷力也就越大，并且增大的幅度呈指数形　式。　随着东河塘油田开采程度的深入，含水率也在　逐年递增。为了稳产，油井普遍采用大排量电潜泵增　大压差进行开采。在高速开采过程中，油水对流通通　道壁面冲刷力大幅增加，造成砂砾脱落，微粒和砂粒　随同油水一起在地层运移，进入井筒造成油井出砂。　１．２潜油电泵井结垢因素分析　１．２．１注水对油井结垢影响　随着开采不断推进，油层压力必然下降。为了使　得油层压力下降不致过快，最直接有效的方法就是　对油田进行注水。但是注入水几乎不可能与原地层　油水性质一样，就会使得原始地层的化学场、水动力　场和温度场发生改变，这将导致油水中部分矿物溶　蚀和沉淀［４　］。随着注入的水量增加和时间的延续，　注入水与地层的不配伍性也会越来越严重，必将导　致油井结垢。　

图２地层出现空洞后造成套管弯曲变形　

＾¨Ｕ＾¨Ｕ　０　０　０　０　０　０　０　０　３　２　１　＼∞雹　簧避ｎ。。　【／普　ｃ０　维普资讯 http://www.cqvip.com ６４　内蒙古石油４Ｌｘ－－　２００８年第５期　１．２．２开发因素对油井结垢影响　通过试验观察发现，在低压高温情况下油水中　溶解度小的离子容易结晶析出（如图１所示）。在相　同的地层环境下与抽油机井相比，由于电潜泵的电　机高速运转，散出热量大、温度下降慢，在油管下部　易出现低压高温现象，加之电潜泵井采用放大压差　开采，压力下降快，结垢的速度必然要比抽油机井快　得多。　２电潜泵井出砂和结垢对生产的影响　２．１　电潜泵井出砂后果　２．１．１　电潜泵频繁停机和自启　电泵井出砂后，大量砂子在井底附近聚集，就会　在井底周围形成一个低渗流带，造成井底供液不足，　电潜泵的自动化控制装置使电机频繁地停机和自　启，从而引起井底压力的快速波动，导致油井出砂的　加剧，长此下去就会形成一个恶性循环。　２．１．２　电潜泵弯曲变形，检泵周期变短　同时随着出砂量的增加，井筒周围的地层砂不　断产出，地层亏空加剧，地层内有空洞逐渐形成。如　果地层出砂严重后继补给又不及时时，地层内的空　洞就会逐渐增大，将会引起套管所受纵向应力发生　变化而产生弯曲变形　（如图２所示），那么在套管　中运转的电泵也将随之发生弯曲变形造成泵轴偏　磨，最终缩短电潜泵寿命，检泵周期变短。　‘　２．１．３电潜泵出现砂卡　当砂子大量进入井筒后，油水中混入的砂子也　随着电潜泵叶轮的旋转而进入叶轮的流道中，最终　导致电潜泵砂卡。　２．２　电潜泵井结垢后果　大多数电潜泵井所结的垢主要成分是碳酸钙，　碳酸钙的溶解度随着水温上升而急剧下降。当油井　内井温升高时，离心泵泵壳及叶导轮附近的液体很　容易出现过饱和状态，且泵壳需要的形核功较低，很　容易形成结晶核。因此油水内易形成垢的物质会在　这里出来沉积成垢。在泵的壳体上结垢后会形成一　个隔热层，阻止电机运转时热量的散发，导致电机因　过热而烧毁。另外潜油电泵的叶轮也会结垢，并且结　垢后增大流动摩擦阻力，大大降低泵的效率，使泵过　早损坏，或造成泵上止推轴启动运转时电机过载。　３电潜泵井防砂防垢措施　３．１　电泵井出砂防治措施　对于出砂比较严重的井，在电潜泵的电机下部　连接一段滤砂管。将滤砂管悬挂器对准油层部位，利　用滤砂管自身的高渗透过滤层将砂子有效的挡在滤　砂管和环形空间及炮眼附近，形成一个自充填砂层，　阻止套管的继续变形和地层进一步出砂。　建立起合理的油井工作制度，通过改变电泵井　油嘴的大小来控制生产压差，与此同时采用合理排　量来控制采液速度，以减少油藏内部微粒和砂子的　运移，阻止出砂。　３。２　电泵井出结垢防治措施　对于井况较好的电潜泵结垢井，可以从环空中　向油井加入一定量的除垢剂，利用化学药剂与垢发　生化学反应，将垢融解后而除去；对于油井井况一般　的电潜泵井，可以在上面安装一个强磁防垢设备，利　用磁场的作用力形成油水混合物的破乳和降粘作用　机制，使电荷有效“中和”，形成磁化结晶效应［７］。由　于成垢离子消失或大大减少，因而不会或很难在电　潜泵机组上吸附放电而结垢。　４结论　随着油田开采的逐年推进，砂岩油藏的油井出　砂和结垢的现象不可避免，电潜泵井表现的更加突　出。如何将电泵井检泵周期的延长是一个系统问题，　需要进行长期的实践和理论研究。只有进行合理地　选井、选泵，加强潜油电泵井的管理，，并及时开展影　响检泵周期的因素分析和研究工作，提出合理有效　的防治措施，才能更好地延长电潜泵的检泵周期，提　高生产效率和经济效益。　［参考文献］　Ｅｌｉ刘娅铭等．东河砂岩中碳酸盐胶结物特征及　对储层的影响．大庆石油地质与开发，２００６，　（２５）．　Ｅ２］　韩德民，高雪峰。东河油田超深油藏出砂因素　分析。油气地质与采收率，２００３，（１Ｏ）。　Ｅ３］　石在虹等．电潜泵井生产动态分析．石油学　报，２００３，２４（１）．　Ｅ４］王鑫，张玉奎．榆树林注水井结垢及其机理研　究．油田化学，１９９７，（１４）．　［５］王香增。中原油田储层结垢预测．西南石油　学报，１９９４，（１４）．　［６］杨启明等．疏松砂岩地层出砂因素对套管损　坏机理探讨．钻采工艺，２００４．　Ｅ７］何百平等译。潜油电泵采油技术译文集。石　油工业出版社，１９９３，（７）