一种油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法与流程

1.本发明属于油田采油技术领域，尤其涉及一种油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法。


背景技术：

2.油田开发进入中高含水期后，部分油井含有导致井筒结垢的成分，油井所结垢主要包括碳酸钙垢、硫酸钙垢以及有机物形成的垢。现场上常用的方法是从油套环空加入缓蚀阻垢剂(简称药剂)进行防护，其加药时间(添加缓蚀阻垢剂时间)、加药量(添加缓蚀阻垢剂重量)依据室内试验确定，但现场应用后存在加药时间、加药量发生偏差的现象。
3.侯丛福2012年发表在《油气田地面工程》第31卷第11期上的“三元复合驱油井化学防垢剂用量计算”一文中认为：“三元复合驱机采井结垢阶段不同，同时单井的离子情况也不一样。碳酸盐的防垢机理是破坏晶核使二价阳离子形成鳌合物；对硅酸盐的防垢作用是分散，防止胶团积聚、沉降、析出；三元复合驱机采井结垢阶段随着采出液的ph值变化分为碳酸盐结垢期、混合垢期和硅酸盐结垢期。根据三元复合驱不同时期采出液离子变化情况，按照经验公式修订加药浓度，现场防垢措施较好，平均检泵周期能够达到300天以上”。
4.张明明2019年发表在《石油知识》第6期上的“柳泉油田泉42断块防腐阻垢工艺研究”一文中认为：“柳泉油田泉42断块油井因腐蚀结垢问题造成油井检泵周期短，严重影响了油井的正常生产。本文针对柳泉油田泉42断块油井腐蚀结垢严重的问题，对采出水水质进行分析，查找断块腐蚀结垢严重的原因，对防腐阻垢工艺进行研究，对在用药剂进行评价，重新筛选新的防腐阻垢药剂，确定加药制度。现场实施后跟踪治理效果，有效解决柳泉油田泉42断块油井腐蚀结垢问题，延长油井检泵周期”。
5.中国专利cn 111647395 a公开了一种两相双解油井防腐阻垢防蜡缓释颗粒，其以质量份计，制备物料包括油水混溶树脂45％-55％，羟基乙叉二膦酸二钠15％-25％，乙二胺四亚甲基膦酸钠15％-25％，固体防蜡剂5％-15％；油水混溶树脂，其是以环己烷为溶剂，三氯化铝为催化剂，聚乙烯吡咯烷酮和c9石油树脂在200℃、5.0mpa条件下反应4小时后的产物。本发明能够从源头保护油井，全方位长效抑制油井结垢、腐蚀、结蜡等现象，且无需增加额外处理工艺。
6.中国专利cn 112461996 a公开了检验油井用阻垢剂使用效果的方法及装置，在油井中加入阻垢剂之前，通过提取第一油水混合物，分离出第一水样，获取到第一水样由浑浊到清澈的第一时间；在加入阻垢剂之后，每隔第一预设时长，提取一次第二油水混合物，并采用与第一油水混合物同理的步骤，获取对应的第二时间，通过第一时间和第二时间的比值，得知第二时间对应的提取时间下，阻垢剂在油田内是否仍然有效，当比值小于预设阈值时，表示已经恰好无效，从而解决了操作员在现场无法快速、便捷地检验油井用阻垢剂使用效果的问题，在恰好无效时添加阻垢剂，既有利于及时补充阻垢剂，使阻垢剂能够起到有针对性的阻垢作用，又不会浪费阻垢剂。
7.事实上，在油田现场生产上，因油井修井作业过程中发现油井存在腐蚀结垢现象
后，待油井修井作业完成后，油井开始产油恢复到正常生产水平时，此时油井采出液中的钙离子、镁离子、总铁离子、二价铁离子为地层采出水原始含量，开始从油套环空加入缓蚀阻垢剂后，由于缓蚀阻垢剂只有一定的阻垢率和缓蚀率，只能减缓油井的腐蚀结垢，因此，油井加缓蚀阻垢剂后，采出液中的钙离子、镁离子含量将逐渐降低，总铁离子、二价铁离子含量将逐渐升高；当钙离子、镁离子含量降低到某一数值时，总铁离子、二价铁离子含量升高到某一数值时，油井此时需要加入缓蚀阻垢剂；这时，油井采出液中的钙离子、镁离子含量将逐渐升高(最好的结果是达到地层采出水原始含量)，总铁离子、二价铁离子含量将逐渐降低(最好的结果是达到地层采出水原始含量)。所以，本领域的技术人员在评价油井加入缓蚀阻垢剂后，效果评价时用钙离子、镁离子上升的量和总铁离子、二价铁离子降低的量来进行评价，这在诸多文献中有详细记载。例如：杜清珍等人2015年发表在《表面技术》第44卷第12期上的“采油用高温缓蚀阻垢剂的研究及应用”一文中有详细记载；付亚荣等人2010年发表在《石油钻采工艺》第32卷第3期上的“油井清蜡降黏与防腐阻垢联作技术”一文中有详细记载；付亚荣等人2010年发表在《腐蚀与防护》第31卷第10期上的“荆邱油田油井缓蚀阻垢剂的筛选”一文中有详细记载。
8.因此，鉴于目前的研究进展，技术人员和操作员工迫切需要找到一种简单易行的油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法。


技术实现要素：

9.本发明提供油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法，利用某油井添加缓蚀阻垢剂后，采出液中钙离子、镁离子含量浓度和总铁离子、二价铁离子含量浓度的变化，建立数学模型，用于确定现场油井缓蚀阻垢剂投加时间。
10.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
11.一种油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法，所述方法包括如下步骤：
12.建立加入缓蚀阻垢剂后的油井采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度，或者，加入缓蚀阻垢剂后的油井采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度的数学模型：
[0013][0014]
式中：y表示目标油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度；或者，第i天采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度；x表示向油井内加入缓蚀阻垢剂的天数；e是自然对数的底数，约等于2.718281828；k、a、b均为修正常数；
[0015]
获取修正常数k、a、b，并获得向目标油井内加入缓蚀阻垢剂时间的表达式：
[0016][0017]
y1表示目标油井加缓蚀阻垢剂后采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度的最大值；或者，采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度的最大值；k、a、b均为修正常数；
[0018]
确定向目标油井内加入缓蚀阻垢剂时间：利用油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度的最大值获得加入缓蚀阻垢剂时间x1；利用油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中总铁离子和二价铁离子总含量浓度的最大值获得加入缓蚀阻垢剂时间x2，取x1、x2中的小值作为向目标油井内加入入缓蚀阻垢剂的时间。
[0019]
进一步的，获取修正常数k、a、b的方法为：
[0020]
根据式(1)获得式(2)：
[0021]
lny＝k+ab
x
……
(2)
[0022]
获取目标油井按照设定的缓蚀阻垢剂添加量进行加药时，至少三个连续周期内的每天的采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度，或者，总铁离子和二价铁离子的总含量浓度；
[0023]
通过加入缓蚀阻垢剂采出液中钙离子和镁离子的含量浓度，得到a1、b1、k1；通过加入缓蚀阻垢剂采出液的总铁离子和二价铁离子的含量浓度，得到a2、b2、k；对a1、a2取算数平均值获得修正常数a，对b1、b2取算数平均值获得修正常数b，对k1、k2取算数平均值获得修正常数k。
[0024]
本发明的优点和积极效果是：
[0025]
本发明通过建立数学模型确定油井缓蚀阻垢剂加入时间的方法，为合理确定油井缓蚀阻垢剂加入时间提供理论依据，精确控制缓蚀阻垢剂加入油井的时间，克服了现场技术人员应用试验方法确定加入时间不方便的弊端，既满足了油井正常缓蚀阻垢的需要，又节省了缓蚀阻垢剂剂用量。
具体实施方式
[0026]
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
[0027]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]
本发明提供了一种油井缓蚀阻垢剂投加时间的确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0029]
建立加入缓蚀阻垢剂后的油井采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度，或者，加入缓蚀阻垢剂后的油井采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度的数学模型：
[0030][0031]
式中：y表示目标油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度；或者，第i天采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度；x表示向油井内加入缓蚀阻垢剂的天数；e是自然对数的底数，约等于2.718281828；k、a、b均为修正常数；
[0032]
获取修正常数k、a、b，并获得向目标油井内加入缓蚀阻垢剂时间的表达式：
[0033][0034]
其中，y1表示目标油井加缓蚀阻垢剂后采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度的最大值；或者，采出液中总铁离子和二价铁离子的总含量浓度的最大值；k、a、b均为修正常数；
[0035]
确定向目标油井内加入缓蚀阻垢剂时间：利用油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度的最大值获得加入缓蚀阻垢剂时间x1；利用油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中总铁离子和二价铁离子总含量浓度的最大值获得加入缓蚀阻垢剂时间x2，取x1、x2中的小值作为向目标油井内加入入缓蚀阻垢剂的时间。
[0036]
进一步的，获取修正常数k、a、b的方法为：
[0037]
根据式(1)获得式(2)：
[0038]
lny＝k+ab
x
……
(2)
[0039]
获取目标油井按照设定的缓蚀阻垢剂添加量进行加药时，至少三个连续周期内的每天的采出液中钙离子和镁离子的总含量浓度，或者，总铁离子和二价铁离子的总含量浓度；
[0040]
通过加入缓蚀阻垢剂采出液中钙离子和镁离子的含量浓度，得到a1、b1、k1；通过加入缓蚀阻垢剂采出液的总铁离子和二价铁离子的含量浓度，得到a2、b2、k；对a1、a2取算数平均值获得修正常数a，对b1、b2取算数平均值获得修正常数b，对k1、k2取算数平均值获得修正常数k。
[0041]
作为举例，在本实施例中，以xx-230井为例，进行举例说明缓蚀阻垢剂投加的确定时间，在此之前，xx-230油井加缓蚀阻垢剂进行日常生产维护，每15天加缓蚀阻垢剂50kg。
[0042]
获取三个连续加缓蚀阻垢剂周期内，xx-230井加缓蚀阻垢剂后，第i天采出液中钙离子和镁离子含量浓度，mg/l；或者，第i天采出液中总铁离子和二价铁离子含量浓度，其中，离子含量浓度的测定方法均是通过技术人员从油井现场取样后，在室内按照sy/t5673—93《油田用防垢剂性能评价方法》和sy/t5273—2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》进行测定的；其数据见表1：
[0043]
表1
[0044]
[0045][0046]
计算修正常数k、a、b，对式(1)两边取对数得到式(2)：
[0047]
lny＝k+ab
x
……
(2)
[0048]
当所述目标油井按照设定的缓蚀阻垢剂添加量、添加周期使用45天(加药周期为15天)后，将时间序列数据分为3段，每段包含15个数据，可以计算修正常数k、a、b：
[0049]
[0050][0051][0052]
依据表1中加入缓蚀阻垢剂采出液中钙离子和镁离子的含量浓度，利用式(3)、(4)、(5)得到：a1＝0.0361；b1＝1.0359；k1＝6.5729；依据表1中加入缓蚀阻垢剂采出液的总铁离子和二价铁离子的含量浓度，利用式(3)、(4)、(5)得到：a2＝0.7436；b2＝1.023；k2＝3.0845；对a1、a2取算数平均值获得a，对b1、b2取算数平均值获得b，对k1、k2取算数平均值获得k；
[0053]
确定向目标油井内加入加缓蚀阻垢剂时间表达式，对式(2)两边取以10为底的对数得到式(6)：
[0054][0055]
式(6)中的y1为油井加缓蚀阻垢剂后第i天采出液中钙离子和镁离子含量浓度的最大值，mg/l；或者，第i天采出液中总铁离子和二价铁离子含量浓度的最大值，mg/l；
[0056]
依据采出液中钙离子和镁离子含量浓度的最大值得到的加入缓蚀阻垢剂时间x1＝25.5813；依据采出液中总铁离子和二价铁离子含量浓度的最大值得到的加入缓蚀阻垢剂时间x2＝18.3641；取x1、x2中的最小值作为向目标油井内加入缓蚀阻垢剂的时间：
[0057]
(x1,x2)＝min(25.5813，18.3641)＝18.3641，现场取整，xx-230井加缓蚀阻垢剂周期18天。
[0058]
利用本发明的方法在现场200余口油井应用，单井加缓蚀阻垢剂周期平均延长2.7天，全年单井平均减少加缓蚀阻垢剂4次，单井平均节省清蜡剂0.2吨，有效率达99.1％。
[0059]
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。