气井井筒除垢工程服务方案与HSE计划书

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气井井筒除垢工程服务方案与HSE计划书
1.1、工程服务方案
1)陆上气田气井井筒堵塞的影响因素
国内陆上气田主要有凝析气藏和非凝析气藏,气田开发中,气井不同程度地产出地层水或者凝析水,同时天然气中含有H2S、CO2等影响腐蚀结垢的酸性气体。多种情况容易导致井筒形成复杂堵塞,严重影响气井产量和长期安全生产,一般的表现形式有:
a气井生产油套压差增大,产气量、产水量明显下降,甚至无法生产;
b气井生产不稳定,产出水质、气质脏。在泡排排水采气措施情况下,可能出现效果差或不见效;
c各类作业前的油管内通井遇阻。
在排除水合物堵塞的可能以后,气井井筒堵塞主要原因有:
(1)高矿化度地层水从地层到油管内的过程中,无机盐类的热力学、动力学参数条件剧烈变化,要么是氯化钙或硫酸钠等盐类过饱和析出,要么是碳酸氢钙等形成碳酸钙沉淀。
(2)是钻井作业残余泥浆、压裂残余压裂液,或地层出砂、粘土矿物颗粒等地层产出物质和酸化作业后的腐蚀产物沉积、溶解作用形成堵塞物。
(3)生产过程入井的缓蚀剂、泡排剂等化学药剂在高温、高压井底环境下,部分高分子量的不容馏分堵塞物。
(4)以上有机物或者无机混合物进一步混合,形成无缝隙的致密难溶混合产物。
(5)气井地层水或者凝析水导致储层的含水饱和度增加,反渗吸微观水锁问题等堵塞储层毛管,降低渗透率。
2)井筒结垢类型分析
a收集井筒油管堵塞产物,进行酸溶解分析无机组;进口扫描电子显微镜和电子能谱技术对产物进行形貌观察,并对区域内腐蚀产物进行面扫描,对其化学元素组成进行能谱分析。
b对油管内壁通井或其他作业过程的产出物质丙酮清洗油污等有机成份,干燥。采用 X-射线衍射分析仪,结合X衍射能谱图,分析结垢产物的化合物组成和结构形态组成。
X射线衍射分析(X-ray diffraction,简称XRD),是利用晶体形成的X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时,X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上相位得到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。
基本原理:根据晶体对X射线的衍射特征-衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法,就是X射线物相分析法。每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。没有任何两种物质,它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。因此,当X射线被晶体衍射时,每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样,它们的特征可以用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I/I0来表征。其中晶面间距d与晶胞的形状和大小有关,相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I0是其晶体结构的必然反映,因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。
结垢分析往往需要比较全面的仪器分析能力和高水平、有经验的分析人员,我公司在此方面有较强的独立技术实力。并与国内西安石油大学、西安管材研究所和化工研究院等有长期的合作和联合研究。
3)井筒除垢化学剂体系和效果
气井用除垢解堵剂物化性质
除垢解堵剂表观物性
a除垢解堵剂组分A的组成
由于垢中无机成分主要为碳酸铁和硫化亚铁、碳酸钙等,因此解堵剂中需要加入除金属离子的成分。螯合剂是由一个简单正离子(称为中心离子)和几个中性分子或离子(称为配位体)结合而成的复杂离子叫配离子(又称络离子),含有配离子的化合物叫配位化合物。在配合物中中心离子与配位体通过配位键结合。
能与重金属离子起螯合作用的有机化合物很多,如羧酸型、有机多元膦酸等。在本剂中使用的羧酸型螯合剂主要有氨基羧酸类螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)。乙二胺四乙酸四钠盐分子中含有两个氮原子和四个氧原子可提供形成配位键的电子对可与钙离子形成六个配位键组成的六元环,其对钙、镁离子均有较强的螯合作用。
功夫面乙二胺四乙酸的四钠盐在水中溶解度较大,其四钠盐水溶液pH值为10.8。应当注意在碱性条件下有些金属离子会形成氢氧化物沉淀析出而不被螯合,例如Fe3+在pH>8的水溶液中会形成
Fe(OH)3沉淀而不能用EDTA去螯合Fe3+。所以如果金属离子在pH值较高条件下生成氢氧化物则不能被螯合。
b除垢解堵剂组分B的组成
用作除垢剂的羟基羧酸类主要是柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)和葡萄耀I酸(GA)。由于这些螯合剂在酸性条件下整合性能较弱,在洗涤剂配方中通常采用它们的澜作助洗剂。其中葡萄糖酸钠是一种良好的全能螯合剂,对多种金属离子都有很好的螯合能捌而酒石酸钠、柠檬酸钠也能螯合大多数二价和三价金属离子。
柠檬酸及其盐在酸性范围内就有较强的螯合能力,合适的使用范围是pH=4~8。柠檬醚与铁离子形成的螯合物溶解度低,在水中会形成沉淀,为了增加其溶解度,加入适量氨基柠檬酸单铵与Fe3+、Fe2+离子螯合分别形成溶解度较大的柠檬酸亚铁铵和柠檬酸铁铵,则不会在清除铁锈时出现沉淀。
c其他辅助成份化学剂
(1)乙二醇:是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物。作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键,因此乙醇黏度很大,也不及相近相对分
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子质量的有机化合物极性大。
(2)表面活性剂筛选
表面活性剂品种繁多,但并非所有表面活性剂都能用于制备微乳液,表面活性剂的选择不仅要考虑微乳液本身,还要兼顾使用目的、经济性和安全性等。在设计微乳体系的配比时,表面活性剂可以选用离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂,以及含氟含硅的表面活性剂体系。
非离子表面活性剂微乳体系
非离子表面活性剂在水溶液中不是离子状态,所以稳定性高,不易受电解质的影响,也不易受酸碱的影响,与其它表面活性剂配伍性好,在水及有机溶剂中均有较好的溶解性能,由于它不电离,故在一般固体表面上不发生强烈吸附,这类表面活性剂在水中虽不电离,但靠氧乙烯基或醇基等溶于水中,聚氧乙烯型表面活性剂在无水状态时为锯齿型长链分子,但溶于水后为曲折型,亲水基的氧原子被水分子拉出来处于链的外侧,亲油基的—CH2—基处于里面,因而链周围就变得容易与水结合,从总体看显出极大的亲水性。聚乙二醇型非离子表面活性剂品种很多,主要有平平加型,即脂肪醇聚氧乙烯醚,R—O—(CH2CH2O)—H,R为C8—C18,n一般在1~45之间,其溶解范围可以从完全油溶性到完全水溶性,其溶解特性取决于环氧乙烷加成的摩尔数。温度升高时,在水中溶解度下降。OP型,即烷基酚聚氧乙烯醚,其加成物的EO摩尔数在15以上时产品在室温下为固体,ED数在10以下时为淡黄
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液体。壬基酚醚的EO摩尔数在6左右时在水中分散,但不能全溶解,这时降低表面张力的能力最大,EO摩尔数增加时,降低表面张力的能力下降,但泡沫力增强。聚丙二醇和环氧乙烷的加成产物也是一种非离子表面活性剂,此类表面活性剂降低表面张力能力不强,此外还有多元醇型非离子表面活性剂等。
d除垢解堵剂腐蚀性能评价
通过室内试验,结合SY/T 5405《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》及SY/T  5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》对现用解堵剂的腐蚀性能进行评价。
方法原理:采用挂片失重法。将已称量的金属试片分别挂入不同腐蚀介质中,在规定条件下浸泡到一定的时间,然后取出试片,经清洗干燥处理后称量,根据试片的质量损失分别计算出平均腐蚀速率和缓蚀率。
e除垢解堵剂与地层水的配伍性能
解堵剂是否与地层水配伍,对井筒注入解堵剂化学解堵能否成功起着至关重要的作用,如果解堵剂与地层水不配伍,两者相混将产生沉淀,会对井筒乃至地层产生进一步的堵塞。通过室内试验,将地层水与解堵剂以不同体积比混合,在80℃下,考察与靖边气田不同井的地层水的配伍性。
4)井筒除垢挖潜施工工艺方案
a根据甲方提供单井,进行井况分析
①分析气井前期通井情况
化纤抽丝确定通井过程油管内遇阻位置,及堵塞特性是硬堵塞、还是软阻。
②分析气井生产情况
分析生产数据,包括油套压、产气量、产水量变化情况,及气井的在加注泡排剂、缓蚀剂后对气井生产的变化波动特点。
③进一步分析确定堵塞原因
根据气井产出水质资料,及生产过程中加注缓蚀剂或自身产液等规律,确定堵塞原因。
b选井原则与符合性判断
①气井套管完整,无变形、漏失,井下油管技术状况良好,具备循环条件。
②正常生产过程中因井筒堵塞而致使产气量减少的井。
③气井地层有一定能量,无严重漏失。
c施工过程
第一步:试挤活性水,判断油管结垢堵塞位置和吸水能力。
关井。油套环空反挤活性水,压力比井底压力高5MPa、挤注流量500L/min,挤注水量为井筒油管容积的1.25倍。观察油、套压变化情况。然后倒入正常流程生产,并观察生产情况。
第二步:地面摆放泵车、备液罐2具和返排液体罐1具。
第三步:连接地面流程,注剂。
井口放空针
冷凝器设计
排污
除垢作业井口流程连接示意图
井口油放出口连接高压软管,利用注剂泵向油管注入防垢解堵剂A组份。关井24hr后,放喷。在垢堵塞物上部停留逐步溶解该段油管内壁堵塞物。溶解后的堵塞物经油(套)管返至地面。继续

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