巴肯頁巖和二疊紀盆地的現場實例展示了在非常規(guī)井中部署聚合物包衣和非包衣阻垢劑的好處。
由于復雜的水化學與變化廣泛的工藝條件交匯，無機垢沉積是油田作業(yè)中普遍存在的挑戰(zhàn)。當條件變得有利時，結垢可能迅速且廣泛，并對生產造成昂貴的損失。鑒于這種風險，油井運營商通常在其生產化學處理方案中包含阻垢劑。
最常見的抑制劑類型是有機膦酸鹽、陰離子低分子量聚合物或其組合。從機理上講，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。活性分子、滯留和釋放機制以及保護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。
運營商應仔細考慮他們正在評估產品的特性和性質，以確保它們與待處理的井下環(huán)境兼容。不正確的應用不僅可能無法實現預期的阻垢行為，還可能通過額外的地層損害和固體沉積對油井性能產生負面影響。
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含量約為85%，而非包衣配方的活性物質含量接近95%。高活性水平是可取的，因為它們能減少達到流體中目標阻垢劑濃度所需的劑量。兩種產品的尺寸均約為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。
巴肯和二疊紀盆地的阻垢劑部署
詳盡的實驗室測試表明，Finoric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，并且可以表現出持續(xù)數月的釋放速率（取決于測試條件）。然而，至關重要的是，這些實驗室實驗已很好地轉化為該產品在現場的應用。
第一個現場研究重點介紹了2023年在巴肯頁巖進行的六口井試驗。巴肯地區(qū)的產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行的實驗室測試表明，預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垢。低于此濃度時，抑制劑無法防止結垢，固體沉積的風險顯著增加。
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行分析。
在六口井的前9個月生產中，測得的平均活性濃度約為4.1 ppm（圖2）。這遠高于預期的MIC值0.8 ppm，表明在該時間段內預計不會發(fā)生結垢（并且確實沒有觀察到）。生產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，表明該產品已達到其使用壽命終點。
圖2—在巴肯的6口井試驗中，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個月內高于MIC。
在油井生產周期的這個階段，需要使用常規(guī)液體抑制劑或通過修井或補救程序中重新應用緩釋固體阻垢劑來實現結垢控制。
在二疊紀盆地正在進行的一項單獨研究中，包衣和非包衣抑制劑的組合也被證明能有效防止結垢形成。將非包衣抑制劑納入處理方案可在生產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合，提供了延長的保護期。
在開始二疊紀處理計劃之前，該運營商一直面臨井下電潛泵頻繁結垢的問題，導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到ppm級別，并且在至少10個月內未觀察到電潛泵上結垢。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，研究表明對于預期在其生產壽命期間會出現結垢問題的油井，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用固體處理，可以從生產一開始就提供防止結垢形成的保護。除了在油井初始高產階段最大化正常運行時間外，固體阻垢劑還可以延遲對需要額外設備（如毛細管和計量泵）的成本高昂的液體抑制劑的需求。每項作業(yè)都不同，因此，產品選擇、劑量和放置位置等處理策略可能會因井而異，但在大多數情況下，可以設計出可行的策略。
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