齐凯　蒲泓旭　沈骏峰

摘要：三次采油的聚驱和三元復合驱（ASP）是油田开采后期为提高原油采收率而提出的一种全新的三次采油技术，聚合物驱可提高采收率10%，复合驱可提高采收率15%～20%。三次采油是油田开发技术上的一次飞跃，与二次采油相比，它借助物理和化学的双重作用，提高驱油的波及体积和效率。

伴随着三次采油技术的广泛应用，在集输管线上出现了严重的结垢现象，并且结垢严重的地方，腐蚀也非常严重。这一现象的存在严重影响了生产效益及三元复合驱技术的进一步推广。所以在大力推广 ASP 采油技术的同时，有必要对三元复合驱结垢机理及防护方法进行研究和评价。

本文通过对 ASP 的采出液特点分析，确定影响集输管线结垢和腐蚀的主要化学剂为碱、表面活性剂和聚合物。同时根据分析结果，针对集输埋地管道结垢，提出了应对措施。

关键词：三次采油;结垢;三元复合驱;集输管线

一、ASP 采出水的特点及对集输管线的影响

1.1 ASP 采出水的特点

ASP采出水的特点为油水密度差值小;水中悬浮固体含量多，颗粒粒径范围在1～100μm 之间;细菌含量多，油田采出水中丰富的有机物和适宜的污泥是硫酸盐还原菌、腐生菌繁殖的场所，细菌的大量繁殖不仅腐蚀管线，而且还会造成地层的严重堵塞;有机物含量高，如原油、表面活性剂、聚丙烯酰胺及其残体、挥发酚及胶质沥青质类和石蜡等重质油类等，其中原油以分散油、浮油、乳化油及溶解油的形式存在于采出水中;矿化度高;水温与 pH 值较高;溶解氧和含铁量较低并且残存一定数量的破乳剂。

三元复合驱采油技术是通过加入聚丙烯酰胺、碱和表面活性剂等化学药剂来改变注入水的特性来提高采收率。采出污水中由于含有大量的残余聚合物、表面活性剂和碱等，成分极为复杂，表面活性剂和碱进一步增强污水乳化能力，增加了污水的粘度，使污水的胶态性质更加稳定，三元复合驱采出水的处理难度也就更大。

由于三元复合驱采出水中具有很高的矿化度和较高的碱浓度，使得三元复合驱体系中悬浮物含量高，结垢现象严重，产液能力也因此而降低。因此，综合以上可知，三元复合驱采出水的特性为：高粘度、高乳化度、高含油量、高悬浮物，高细菌含量。

二、ASP 集输管线结垢

由于三元复合驱体系使用的碱含量高，回注水中的矿化度高等原因，三元复合驱体系经常发生生产井卡泵、堵塞、采出油量上升的同时产液量却明显下降等现象，导致产能衰退。在驱替过程中也出现集输管线腐蚀与结垢的问题，碱的应用对复合驱有一定的负面影响。

2.1地层结垢

注入水进入地层后，形成由注入水和地层水（或束缚水）等组成的混合液。混合液中 Ca²⁺、Mg²⁺、HCO^3-形成 CaCO₃和 MgCO₃等沉淀物，导致垢的形成，堵塞地层孔道，降低地层渗透率。渗透率越低，孔隙度越大的地方越是流体储存或滞留的主要场所，也是注入水与地层水接触最充分、结垢最容易发生的部位。由于结垢的产生，导致井的吸水能力下降，直接影响了油气生产。

2.2井筒及地面管线结垢

由于注入水的水质不合格或与油层水的水型不吻合以及盐含量过高都会引起地面管线和井筒内结垢并造成堵塞。通过对地面注水系统的调查，易结垢部位多为管线下部、弯头处、闸门等流速发生突变或温度较高部位。注入水在井筒中温度愈高，结垢愈加严重。同样，电泵井由于电机发热，在泵进口、叶轮、花键套节流部位、筛管、地层炮眼、地层近井地带造成流体的流速、流态的改变，使结垢物逐渐沉积下来。从地面管线、油管、炮眼到地层，结垢趋势依次增大。结垢还会引起腐蚀。油田管线结垢往往是致密的层状垢，为厌氧菌提供了繁殖的温床，一些厌氧菌（如硫酸盐还原菌等）在垢下大量繁殖，造成局部点蚀穿孔。

三、结垢防护技术与措施

3.1物理除垢方法

物理防垢技术是利用某些物理仪器设备作用于成垢晶核上，这些被声磁电作用过的垢的晶核在水中就保持弥散或胶体的形式，在后续碰到管体表面时，很难再长大形成垢，使油田水系统暂时失去结硬垢能力。油田常用的物理防垢技术主要有超声波处理技术和磁处理技术。

3.2超声波除垢防垢

超声波的除垢作用主要是由超声空化作用以及因此而产生的高速微射流冲击作用引起的。由于超声波的机械效应，增加了固、液界面的湍流程度，固体表面上已有的垢受到侵蚀，物理形状得到改变，从而变软、变疏松，容易清洗甚至自行脱落下来。同时，高速微射流使振动气泡表面处在很高的速度梯度和粘滞应力（达到100Pa 以上）下，这种应力也足以破坏固体表面的垢层而使其脱落。

3.3电磁防垢除垢

水体经高频电磁场处理后，水的物理性质如密度、黏度、渗透能力、表面张力、气溶性、离子水合作用、胶体的电位等将发生变化。活性水对管壁垢层的渗透力增强，表面张力、密度、溶解度增大，活性水能溶解部分垢层;电磁场激发作用下生成的活性水中还含有活性氧，会影响到原有垢层分子间的电子结合力，进而改变晶间分子结构，使老垢由坚硬变得疏松。在各种因素的综合作用下，最终导致垢层松动、脱落。

3.4电子防垢

电子防垢技术是以电子技术为基础，通过信号发生器产生一种极性、振幅和频率高速变化的电流，该电流又在管道中产生快速变化的磁场，对水中的钙、镁离子产生一种离子干扰作用，可以改变这些离子的电化学特性和物理特性，降低 Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-之间的吸附能力，从而阻止这些离子之间结合成垢，达到管网防垢的目的。

3.5药剂防垢

防垢剂是指加入到水中，能抑制垢生成的一类化学药剂。防垢剂技术就是在合适的管线部位和时机，如在管线的上游或抽油泵的下部，压裂或挤注作业时等，将防垢剂注入或放入，通过防垢剂的低限抑止机理或晶格畸变机理破坏和毒化已形成的垢晶体，达到抑止垢生长的目的。也可通过防垢剂作用使其和游离的钙、镁离子结合，形成稳定的可溶于水的五元化合物或六元化合物，减少水中的钙、镁离子浓度。

结论

通过以上研究，总结出影响三元复合驱集输管道结垢的主要因素。为三元复合驱技术的进一步发展，完善油田防垢、防腐工艺，提高注采化学剂的有效利用率具有深远意义。

参考文献：

[1]徐典平，薛家锋.三元复合驱油井结垢机理研究[J].大庆石油地质与开发，2001，20（2）：98-100.