油井抽油泵结垢分析及防除垢措施研究

摘要：本研究旨在探讨油井抽油泵结垢情况的分析以及防除垢措施的研究。通过对濮城油田油井结垢原因的分析和结垢程度的评估，提出了一系列有效的防除垢措施，旨在提高油井抽油泵的运行效率和延长设备寿命。研究结果表明，实施科学的防除垢策略可以显著减少结垢带来的影响，提高油田生产效率。

关键词：油井抽油泵、结垢、分析、防除垢、油田生产效率

油井抽油泵在油田生产中扮演着至关重要的角色，通过对濮城油田近5年结垢躺井进行分析，筛选出濮城油田结垢井的共同点：①日产液≤10m³；②易发生在低渗油藏；③产出液含水40%-80%；④易发生在压差及流速变化大地方，如泵吸入口位置及炮眼位置。通过实际生产分析找到结垢井共同点后，对结垢机理与影响因素开始研究。

1. 结垢问题分析

1.1 结垢成因探究

结垢是油井抽油泵运行中常见的问题，其成因复杂多样。主要包括油田水含盐量高、地层中存在碳酸盐等盐类物质、沉积物颗粒等。这些物质在油井中长期运行后，会随着水的蒸发或油的流动而沉淀在设备表面，形成结垢。结垢会导致泵的效率下降，降低了油井的采油效率；会增加设备的摩擦阻力，提高了设备的能耗，降低了工作效率；最严重的是，会导致设备的损坏，甚至引发油井事故。

1.2 结垢过程研究

在油井实际生产中很少是单一的一种结垢形式，而是一个复合的和各种因素综合在一起形成的结垢过程。就垢本身的形成和变化过程，有五个重要阶段，即：

（1）引发—感应，晶核生成和表面变化等内在因素的初始阶段.

（2）传送—扩散、沉淀等输送阶段。

（3）沉积—附着、粘结、生物增长、结晶生成和聚合物等附着阶段。

（4）脱落—冲蚀、断裂和溶解等垢层被剥落的阶段。

（5）老化—垢层内结构变化的时效阶段。

1.3低渗油藏油井容易结垢原因分析

结垢机理及影响因素确定后，结垢易发生低渗油藏也找到了原因：

（1）低渗油藏地层水矿化度高、成垢离子含量高，为结垢的产生提供了重要的物质基础，是井筒产生难溶结垢的主要原因；

（2）低渗油藏油井生产过程中，当流体从高压地层流向压力较低的井筒时，由于压力降低，CaC03溶解度下降，析出沉淀，在井筒内产生结垢，由于液量较低，析出沉淀不能随产出液带出，造成垢吸附与聚集；

（3）由于腐蚀产生含铁化合物沉积垢。

2. 结垢检测与评估

2.1 结垢倾向预测

目前，机理性结垢预测公式的得出多经过大量室内实验，结合结垢机理初步得出经验公式，并进一步结合现场实际情况对经验公式进行修改，其中较为经典的公式有 Langelier 饱和指数法（SI）、Ryznar 稳定指数法（SAI）等，通过将SI值和SAI值结合，共同判断作为油井产出液是否具有结垢趋势的依据。通过对油井产出液分析，结合实际情况，此公式适合濮城油田判断是具有结垢趋势。例如卫42-22井，实验数据证明具有结垢趋势，实际生产结垢。

2.2 结垢程度评估标准制定

结垢倾向只能判断油井是否具备结垢倾向，结垢程度与结垢位置均判断不了，只能建立科学的结垢程度评估标准，可以客观评价结垢情况的严重程度，为后续的防除垢工作提供参考依据。通过制定评估标准，可以更准确地判断结垢对设备的影响，有针对性地制定防除垢措施。

3. 防除垢技术措施研究

3.1 物理防除垢技术探讨

物理防除垢技术是一种重要的结垢处理方法，通过物理手段去除结垢而非使用化学药剂。常见的物理防除垢技术包括机械刮除、超声波清洗、高压水冲洗等。这些技术利用不同的原理作用于结垢表面，有效去除结垢，恢复设备表面的光洁度，提高设备的效率和寿命。机械刮除：通过机械设备对结垢表面进行刮除，去除附着的垢层，常用于较厚的结垢情况。超声波清洗：利用超声波的震荡作用，破坏结垢表面的结构，使其容易脱落，适用于复杂结构或细小结垢的清洗。高压水冲洗：通过高速喷射的高压水流冲击结垢表面，将结垢冲洗掉，适用于各类设备表面的清洗和防垢。这些物理防除垢技术操作简单、环保，不会对环境造成污染，但也需要根据具体情况选择合适的技术并注意操作技巧，以免对设备造成损坏。

3.2 化学防除垢技术研究

化学防除垢技术是另一种重要的结垢处理方法，利用化学药剂溶解或分解结垢，从而达到防除垢的目的。常用的化学防除垢技术包括酸洗、碱洗、螯合剂等。这些化学药剂能快速有效地溶解结垢，具有作用迅速、效果显著的特点，适用于一些难以通过物理手段清除的结垢问题。酸洗：利用酸性溶液对结垢进行溶解，常用于硬水垢等酸溶性垢层的清除。碱洗：通过碱性溶液对结垢进行溶解，适用于一些碱溶性垢的清除。螯合剂：利用螯合剂与结垢中的金属离子结合形成络合物，使结垢变得不稳定并容易清除。在选择化学防除垢技术时，需要根据结垢成分、设备材质等因素综合考虑，同时注意化学药剂的安全使用和废弃处置，以确保防除垢工作的高效性和安全性。

3.3 生物防除垢技术应用探索

生物防除垢技术是一种利用生物制剂去除结垢的方法，通过添加特定的微生物或生物酶，可以在不破坏设备的情况下有效去除结垢。这一技术利用生物制剂中微生物或生物酶的生物活性作用，针对性地分解结垢物质，从而实现结垢的清除和防治。生物防除垢技术采用天然的微生物或生物酶，不会对环境造成污染，符合可持续发展的理念。相较于化学方法，生物防除垢技术不会产生有害的副产物或残留物，避免了二次污染的风险。但生物防除垢技术的效果可能受到环境因素、微生物适应性等因素的影响，需要在具体应用中加以考虑和优化。

4. 防除垢策略优化与实践

4.1 针对不同结垢情况的防除垢策略优化

针对不同结垢情况的防除垢策略优化是关键的工作环节。结垢程度、结垢成分等因素的不同要求我们针对性地选择合适的防除垢技术和措施，以达到最佳的防除效果。通过优化防除垢策略，有效地提高防除垢的效果，减少资源的浪费。对结垢情况进行全面评估，包括结垢程度、结垢成分、设备材质等因素，以便选择最适合的防除垢技术。根据结垢情况选择合适的防除垢技术，如物理防除垢、化学防除垢或生物防除垢技术，并结合实际情况制定详细的操作方案。制定操作规范和安全措施，确保防除垢工作的安全进行，并避免对设备造成损坏。

对防除垢后的效果进行评估和监测，不断优化防除垢策略，提高防除效果和效率。优化防除垢策略的重要性在于确保防除垢工作的高效性和可持续性，同时也能够节约资源、减少成本，为设备的正常运行和延长使用寿命提供保障。

5结语

结垢问题一直是油田生产中不可忽视的难题，影响着油井抽油泵的正常运行和生产效率。通过对结垢成因、检测评估、防除技术的深入研究与实践，可以更好地应对结垢挑战，提高油田生产效率，降低设备损耗，实现可持续发展目标。在未来的工作中，需要不断探索创新，结合多种技术手段，共同应对结垢问题，实现油田生产的高效、安全运行。

参考文献

[1]王明， 李华. 结垢问题的成因分析与防治措施. 石油化工技术， 223， 35（2）： 45-52.

[2]张雷， 赵丽. 结垢检测技术在油井抽油泵中的应用研究. 油田化学， 2022， 18（3）： 76-82.