巴肯页岩和二叠纪盆地的现场实例展示了在非常规井中部署聚合物包衣和非包衣阻垢剂的好处。

 
由于复杂的水化学与变化广泛的工艺条件交汇，无机垢沉积是油田作业中普遍存在的挑战。当条件变得有利时，结垢可能迅速且广泛，并对生产造成昂贵的损失。鉴于这种风险，油井运营商通常在其生产化学处理方案中包含阻垢剂。
最常见的抑制剂类型是有机膦酸盐、阴离子低分子量聚合物或其组合。从机理上讲，阻垢剂通过抑制垢晶体的成核、延缓晶体形成过程中的生长或防止沉淀的固体沉积到井下表面来发挥作用。

缓释的好处
大多数抑制剂以液体形式通过连续处理、批次处理或挤注处理应用，但另一种选择是使用缓释固体阻垢剂。多年来已开发和测试了多种不同的选择，并且新的方法仍在不断报道。
广义上讲，这些产品旨在通过将活性抑制剂分子缓慢释放到井中，提供针对垢沉积的长期保护。活性分子、滞留和释放机制以及保护的时间尺度差异很大，因此，一种固体阻垢剂可能无法与另一种互换。
运营商应仔细考虑他们正在评估产品的特性和性质，以确保它们与待处理的井下环境兼容。不正确的应用不仅可能无法实现预期的阻垢行为，还可能通过额外的地层损害和固体沉积对油井性能产生负面影响。
Finoric 开发了一系列缓释固体阻垢剂，品牌名为 ScaleGone。目前有两种版本的产品（图1），其他变体正在开发中。

 
图1—ScaleGone Live（左）和 ScaleGone Encapsulated（右）是固体缓释阻垢剂，对多种油田垢有效。
    基础版本包含一种缓溶的活性成分，该成分被惰性聚合物材料包覆；聚合物涂层在活性成分与井筒流体之间提供了一道额外的屏障。
    第二种版本包含相同的缓溶活性成分，但没有聚合物涂层。两种配方都含有高浓度的活性阻垢成分，但非包衣版本中缺少聚合物涂层使其具有更高的活性水平。
包衣配方的活性物质含量约为85%，而非包衣配方的活性物质含量接近95%。高活性水平是可取的，因为它们能减少达到流体中目标阻垢剂浓度所需的剂量。两种产品的尺寸均约为14/40目，以便在非常规井完井期间与使用的支撑剂良好混合。

巴肯和二叠纪盆地的阻垢剂部署
详尽的实验室测试表明，Finoric的缓释固体阻垢剂对油田环境中遇到的多种垢类型有效，并且可以表现出持续数月的释放速率（取决于测试条件）。然而，至关重要的是，这些实验室实验已很好地转化为该产品在现场的应用。
第一个现场研究重点介绍了2023年在巴肯页岩进行的六口井试验。巴肯地区的产出水含有高水平的溶解固体，容易形成多种类型的垢，包括方解石）、菱铁矿和岩盐。
使用合成盐水和固体阻垢剂活性成分的液体形式进行的实验室测试表明，预期的最低抑制剂浓度约为0.8 ppm。高于此浓度时，阻垢剂以足够的水平存在，可在测试条件下防止结垢。低于此浓度时，抑制剂无法防止结垢，固体沉积的风险显著增加。
包衣阻垢剂以0.3磅/千加仑液体的速率泵入六口井的所有段。大约在完井后45天开始收集返排液样品并进行分析。
在六口井的前9个月生产中，测得的平均活性浓度约为4.1 ppm（图2）。这远高于预期的MIC值0.8 ppm，表明在该时间段内预计不会发生结垢（并且确实没有观察到）。生产10个月后，六口井中有两口井的浓度降至MIC以下；到12个月时，所有六口井均降至MIC以下，表明该产品已达到其使用寿命终点。
    

图2—在巴肯的6口井试验中，包衣的ScaleGone显示出持续的释放速率，返排液中的残留物至少在9个月内高于MIC。
    在油井生产周期的这个阶段，需要使用常规液体抑制剂或通过修井或补救程序中重新应用缓释固体阻垢剂来实现结垢控制。
在二叠纪盆地正在进行的一项单独研究中，包衣和非包衣抑制剂的组合也被证明能有效防止结垢形成。将非包衣抑制剂纳入处理方案可在生产早期提供阻垢剂的初始峰值浓度，然后溶解较慢的包衣抑制剂与常见活性成分固有的缓释特性相结合，提供了延长的保护期。
在开始二叠纪处理计划之前，该运营商一直面临井下电潜泵频繁结垢的问题，导致代价高昂的中断和每3到4个月更换一次泵。自开始该处理计划以来，返排监测显示活性成分浓度达到ppm级别，并且在至少10个月内未观察到电潜泵上结垢。计划在返排液中持续监测残留物浓度，直至浓度低至无法检测。
总之，研究表明对于预期在其生产寿命期间会出现结垢问题的油井，固体缓释阻垢剂可以是非常有效的处理选择。通过在油井初始完井期间应用固体处理，可以从生产一开始就提供防止结垢形成的保护。除了在油井初始高产阶段最大化正常运行时间外，固体阻垢剂还可以延迟对需要额外设备（如毛细管和计量泵）的成本高昂的液体抑制剂的需求。每项作业都不同，因此，产品选择、剂量和放置位置等处理策略可能会因井而异，但在大多数情况下，可以设计出可行的策略。