研究人员对油田常用的廉价高密度 卤水压井液进行防垢技术研究，对比实 验分析发现，现有的相关技术主要基于 螯合、增溶机理选用改性剂、阻垢剂等 加入压井液中，其可阻成垢离子浓度 （Ca 2+ ）最高 1,500mg/l，碳酸氢钠 溶液浓度不高于 3,000mg/l，适用于 普通的水质处理，对含有高浓度钙离子 的卤水压井液难以有效防垢。研究人员 研究新得防垢压井液技术，创新性应 用分散防垢机理优选复配阻垢剂，其 最大抗钙离子浓度达到 180,000mg/l， 可控成垢的碳酸氢钠溶液浓度不低于 10,000mg/l，并在该领域实现突破， 成功解决了困扰油田多年的高密度卤 水结垢难题，拓展了适用范围，现可 替代其它昂贵的高密度压井液应用于 现场。 钙卤压井液防垢技术效果不佳

大港油田地层水一般为碳酸氢钠 或硫酸钠水型，当高含钙离子的压井 液进入地层后，发生不配伍反应，潜 在碳酸钙、硫酸钙结垢危险，要么随 着压井液进入油层深部并堵塞孔喉， 要么随着采出液在井内泵筒、管壁等 处结垢造成作业复杂。实际调研发现， 大港油田每年因高密度卤水，俗称“钙 卤”作业结垢超过 100 井次，常常导 致井筒复杂和作业周期缩短，不仅增 加作业成本和作业风险，且经过该类 作业后油井产量未恢复占比达 50% 以 上，严重影响油井产能，需研发高密 度压井防垢技术。 在高密度压井液领域， 由于甲酸盐、 复合盐体系成本较高，尚不能完全取代 卤水体系。针对卤水的易结垢技术缺 陷，大港油田前期曾研究应用螯合阻垢 剂、改性剂技术，主要应用于钙含量相 对较低的盐卤体系，而对高密度钙卤压 井液的防垢效果不理想。改性剂常用浓 度 0.25%~0.6%，pH 值 约 5.0， 呈 弱 酸性。加入改性剂发现，未加改性剂的 样品，卤水与不同浓度的 NaHCO 3 溶 液等混合后，初期未见明显絮状物或沉 淀生成，静置 1 天后，盐卤混合液清澈， 未见结垢，但是在钙卤混合液中有沉淀 生成；而添加改性剂后，加入不同浓度 改性剂的钙卤与不同浓度 NaHCO 3 溶 液的混合液，均产生絮状悬浮物，对比 发现沉淀量变化不明显，pH 值、密度 变化不明显。实验结果表明，钙卤改性 防垢技术效果不明显。 大港油田常在密度低于 1.35g/cm 3 的盐卤或复合盐压井液中使用螯合阻垢 技术，测试发现其中钙离子浓度低于 1,500mg/l 时能有效阻垢，而当钙离 子浓度较高（约 3,000mg/l，1% 氯化 钙）时，出现微量垢沉积，采用钙卤时， 均出现明显沉淀结垢现象。因此，现有 的钙卤压井液防垢技术并不理想。

传统的防垢技术依据螯合增溶机 理，通过形成络合物或溶限效应等，需 要消耗大量药剂，从钙离子螯合值（测 试条件 40℃，pH=7）可以看出，络合 能力最高的氨基三甲叉膦酸 ATMP， 为 910mg/g，其它如羟基乙叉二膦酸 HEDP 为 833mg/g，乙二胺二邻羟苯 基 大 乙 酸 钠 EDDHANa 为 845mg/g 等，而钙卤压井液中钙离子含量高达十 几万（mg/l），理论上螯合剂用量应 大于十几万（mg/l），成本过高。因此， 需要重点从分散阻垢、抑制成垢方面开 展技术优化研究。 实验主要选取具有分散阻垢作用 的复合药剂，加入到高钙溶液——碳 酸氢钠（硫酸钠）混合溶液中，通过 观察溶液中絮凝、沉淀现象、定量测 定阻垢前后钙离子浓度变化、计算阻 垢率等，探究其与高钙溶液尤其是高 密度卤水压井液的配伍性和防垢效果， 并进一步优化配方，形成高效防垢压 井液。其中定量分析涉及到的重要实 验仪器包括原子吸收分光光度计。 实 验 方 法 包 括：Ca 2+ 、Mg 2+ 、SY/T 5523-2006 油气田水分析方法，原子 吸收法，EDTA 滴定法。经过大量的 评价实验，优选出两类阻垢技术，卤 水压井液硬垢软化技术和高效防垢技 术，后者效果显著。

采用钙卤体系加入不同浓度的复配 阻垢剂 Fc，然后与不同浓度的碳酸氢 钠溶液混合，观察其成垢情况，并测定 钙离子浓度变化情况。实验结果表明， 钙卤体系中加入适当浓度的复配阻垢 剂 Fc 后防垢效果明显。针对碳酸钙垢， 未加阻垢剂的 29# 样品混浊，底部有 沉淀；而加入阻垢剂 27#、28# 样品清 澈，未见沉淀物，27# 优于 28#，表明 阻垢效果与成垢的碳酸氢钠溶液浓度 有关。 另一组降低阻垢剂加量试验，未加 阻垢剂的 46# 样品混浊，而加入阻垢 剂的 45#、44# 样品清澈，静置 5d 后 依然清澈，未见垢生成；49#、48# 样 品对应碳酸氢钠浓度较高 （10,000mg/ l），前者阻垢剂浓度较低为 0.25%， 溶液混浊，后者阻垢剂浓度为 0.6%， 溶 液 清 澈， 在 比 较 47#、65#、68# 后进一步验证，三个样品其他条件相 同，阻垢剂浓度不同，结果阻垢剂浓 度较低的 65#、68# 出现混浊；表明当 阻垢剂用量不足时会产生结垢。实验 证明，钙卤压井液中添加 0.6%Fc 复 配阻垢剂后可以有效阻止其与碳酸氢 钠的混合结垢，其中碳酸氢钠浓度可 达 10,000mg/l；当碳酸氢钠浓度为 5,000mg/l 时，阻垢剂 Fc 的使用浓度 可以降低至 0.25%。 针对硫酸钙垢，未加阻垢剂的 31# 和加量较低的 30# 样品都有结晶样的 沉淀物（推测为碳酸钙）沉积于杯底； 而提高阻垢剂加量同时降低硫酸钠溶液 的浓度之后，38# 样品透明清澈，无沉 淀生成。结果表明 1% 复配阻垢剂 Fc 具有一定的阻垢能力，对于浓度低于 2,500mg/l Na 2 SO 4 有效，对应的硫酸 根离子浓度约 1,700mg/l。同时进行 防垢控垢的定量分析测试（两种配比的 复配阻垢剂）表明，对钙卤体系控垢率 均达到 68.2% 以上，其中有的配比样 品可达 100%，能够实现完全阻垢。通 过对比实验研究，得出如下结论，研究 的高效防垢控垢技术适用于钙离子浓度 180,000mg/l 的高密度钙卤压井液， 与浓度不低于 10,000mg/l 碳酸氢钠 混合而不发生结垢现象，能够实现对钙 卤压井液体系结垢趋势的防控。