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巴肯頁巖和二疊紀(jì)盆地的現(xiàn)場實(shí)例展示了在非常規(guī)井中部署聚合物包衣和非包衣阻垢劑的好處。

 
由于復(fù)雜的水化學(xué)與變化廣泛的工藝條件交匯，無機(jī)垢沉積是油田作業(yè)中普遍存在的挑戰(zhàn)。當(dāng)條件變得有利時，結(jié)垢可能迅速且廣泛，并對生產(chǎn)造成昂貴的損失。鑒于這種風(fēng)險，油井運(yùn)營商通常在其生產(chǎn)化學(xué)處理方案中包含阻垢劑。
最常見的抑制劑類型是有機(jī)膦酸鹽、陰離子低分子量聚合物或其組合。從機(jī)理上講，阻垢劑通過抑制垢晶體的成核、延緩晶體形成過程中的生長或防止沉淀的固體沉積到井下表面來發(fā)揮作用。

緩釋的好處
大多數(shù)抑制劑以液體形式通過連續(xù)處理、批次處理或擠注處理應(yīng)用，但另一種選擇是使用緩釋固體阻垢劑。多年來已開發(fā)和測試了多種不同的選擇，并且新的方法仍在不斷報道。
廣義上講，這些產(chǎn)品旨在通過將活性抑制劑分子緩慢釋放到井中，提供針對垢沉積的長期保護(hù)。活性分子、滯留和釋放機(jī)制以及保護(hù)的時間尺度差異很大，因此，一種固體阻垢劑可能無法與另一種互換。
運(yùn)營商應(yīng)仔細(xì)考慮他們正在評估產(chǎn)品的特性和性質(zhì)，以確保它們與待處理的井下環(huán)境兼容。不正確的應(yīng)用不僅可能無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的阻垢行為，還可能通過額外的地層損害和固體沉積對油井性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
Finoric 開發(fā)了一系列緩釋固體阻垢劑，品牌名為 ScaleGone。目前有兩種版本的產(chǎn)品（圖1），其他變體正在開發(fā)中。

 
圖1—ScaleGone Live（左）和 ScaleGone Encapsulated（右）是固體緩釋阻垢劑，對多種油田垢有效。
    基礎(chǔ)版本包含一種緩溶的活性成分，該成分被惰性聚合物材料包覆；聚合物涂層在活性成分與井筒流體之間提供了一道額外的屏障。
    第二種版本包含相同的緩溶活性成分，但沒有聚合物涂層。兩種配方都含有高濃度的活性阻垢成分，但非包衣版本中缺少聚合物涂層使其具有更高的活性水平。
包衣配方的活性物質(zhì)含量約為85%，而非包衣配方的活性物質(zhì)含量接近95%。高活性水平是可取的，因?yàn)樗鼈兡軠p少達(dá)到流體中目標(biāo)阻垢劑濃度所需的劑量。兩種產(chǎn)品的尺寸均約為14/40目，以便在非常規(guī)井完井期間與使用的支撐劑良好混合。

巴肯和二疊紀(jì)盆地的阻垢劑部署
詳盡的實(shí)驗(yàn)室測試表明，F(xiàn)inoric的緩釋固體阻垢劑對油田環(huán)境中遇到的多種垢類型有效，并且可以表現(xiàn)出持續(xù)數(shù)月的釋放速率（取決于測試條件）。然而，至關(guān)重要的是，這些實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已很好地轉(zhuǎn)化為該產(chǎn)品在現(xiàn)場的應(yīng)用。
第一個現(xiàn)場研究重點(diǎn)介紹了2023年在巴肯頁巖進(jìn)行的六口井試驗(yàn)。巴肯地區(qū)的產(chǎn)出水含有高水平的溶解固體，容易形成多種類型的垢，包括方解石）、菱鐵礦和巖鹽。
使用合成鹽水和固體阻垢劑活性成分的液體形式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測試表明，預(yù)期的最低抑制劑濃度約為0.8 ppm。高于此濃度時，阻垢劑以足夠的水平存在，可在測試條件下防止結(jié)垢。低于此濃度時，抑制劑無法防止結(jié)垢，固體沉積的風(fēng)險顯著增加。
包衣阻垢劑以0.3磅/千加侖液體的速率泵入六口井的所有段。大約在完井后45天開始收集返排液樣品并進(jìn)行分析。
在六口井的前9個月生產(chǎn)中，測得的平均活性濃度約為4.1 ppm（圖2）。這遠(yuǎn)高于預(yù)期的MIC值0.8 ppm，表明在該時間段內(nèi)預(yù)計不會發(fā)生結(jié)垢（并且確實(shí)沒有觀察到）。生產(chǎn)10個月后，六口井中有兩口井的濃度降至MIC以下；到12個月時，所有六口井均降至MIC以下，表明該產(chǎn)品已達(dá)到其使用壽命終點(diǎn)。
    

圖2—在巴肯的6口井試驗(yàn)中，包衣的ScaleGone顯示出持續(xù)的釋放速率，返排液中的殘留物至少在9個月內(nèi)高于MIC。
    在油井生產(chǎn)周期的這個階段，需要使用常規(guī)液體抑制劑或通過修井或補(bǔ)救程序中重新應(yīng)用緩釋固體阻垢劑來實(shí)現(xiàn)結(jié)垢控制。
在二疊紀(jì)盆地正在進(jìn)行的一項(xiàng)單獨(dú)研究中，包衣和非包衣抑制劑的組合也被證明能有效防止結(jié)垢形成。將非包衣抑制劑納入處理方案可在生產(chǎn)早期提供阻垢劑的初始峰值濃度，然后溶解較慢的包衣抑制劑與常見活性成分固有的緩釋特性相結(jié)合，提供了延長的保護(hù)期。
在開始二疊紀(jì)處理計劃之前，該運(yùn)營商一直面臨井下電潛泵頻繁結(jié)垢的問題，導(dǎo)致代價高昂的中斷和每3到4個月更換一次泵。自開始該處理計劃以來，返排監(jiān)測顯示活性成分濃度達(dá)到ppm級別，并且在至少10個月內(nèi)未觀察到電潛泵上結(jié)垢。計劃在返排液中持續(xù)監(jiān)測殘留物濃度，直至濃度低至無法檢測。
總之，研究表明對于預(yù)期在其生產(chǎn)壽命期間會出現(xiàn)結(jié)垢問題的油井，固體緩釋阻垢劑可以是非常有效的處理選擇。通過在油井初始完井期間應(yīng)用固體處理，可以從生產(chǎn)一開始就提供防止結(jié)垢形成的保護(hù)。除了在油井初始高產(chǎn)階段最大化正常運(yùn)行時間外，固體阻垢劑還可以延遲對需要額外設(shè)備（如毛細(xì)管和計量泵）的成本高昂的液體抑制劑的需求。每項(xiàng)作業(yè)都不同，因此，產(chǎn)品選擇、劑量和放置位置等處理策略可能會因井而異，但在大多數(shù)情況下，可以設(shè)計出可行的策略。