无机结垢堵塞

在大多数生产井和注入井中，无机结垢片的形成是最主要的损害原因。限制油井产能的结垢可能发生在地层孔隙内，也可能发生在井筒内。无机结垢，如碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和碳酸铁是最普遍但并不是容易被发现的井下堵塞情况之一。只有在管柱内形成结垢才能立即发现，因为它影响井下作业。然而理论研究表明，结垢还会在井筒以外的地层内部形成。处理这类结垢比处理井内及管内结垢更难。而对于溶解性差的结垢，如硫酸钙、硫酸钡等，用现行的化学方法几乎是不可能处理的。

最好在油井开采初期进行详细的化学和热力学研究，预测可能发生的结垢问题。油田投入开发后，热动力学和化学平衡等一旦打破，盐水溶液中可溶性物质便能达到饱和。改变流体成分以及温度、压力可增加过饱和的程度，从而导致垢片的形成。结垢问题在建井过程和注液开采过程主要产生于两种不配伍流体的混合。在开采过程中遇到结垢问题，我们应着重控制温度和压力。在第1章中列举了美国阿拉斯加北坡沿岸Prudhoe Bay油田的例子，并给出下列化学平衡方程式：

碳酸钙结垢的趋势取决于溶解的钙离子浓度和碳酸氢根离子浓度以及溶液中的CO2的分压。Shaughncssy等人建立了CaCO3沉淀，CO2分压、温度、压力和盐水成分之间的关系（图4－13和图4－14）。在图4－13的平稳曲线下，在给定的CO2分压下都不会结垢，结垢是由内在原因或外界因素引起的。自然结垢常与生产有关。当油层压力递减或枯竭时，溶解的天然气就会逸出来，当地层水进入井眼附近的压力陡降区域时，CO2就会从盐水溶液中逸出，这样平衡方程式就向结垢方向移动。由于不配伍流体的有害混合，外界引起的结垢可能发生在钻井、固井、完井、修井各作业过程中。在增补注液（水、蒸汽）及提高采收率、三次采油（注聚合物等）时，由于使用不配伍的水质（例如海上油气田，注海水时，回注水质不符合标准）及不配伍的化学处理剂都可能产生大量结垢。所以应该研究防垢措施，并以预防为主。这类研究需要有水分析和压力、温度分析资料，水力条件等也应予以考虑。

图4－13　溶解的钙离子浓度取决于CO2的分压

图4－14　结垢损害机理

例如，从产气层的衬管到生产管柱，水力条件的变化常引起在生产管柱入口处结垢物的迅速堆积。在气井中，地层堵塞可能是产气过程中脱水造成的盐沉淀。判明结垢以后，通常采用结垢抑制剂，但应谨慎使用抑制剂，如有文献谈及某种磷酸盐抑制剂注入含钙水中生成假垢，曾有一次引起井下电动泵结垢而烧毁电机。