集輸系統結垢治理淺析

王麗麗　潘曉軍　陶章文　王蛟（長慶油田第八采油廠，陜西　西安　710018）

集輸系統結垢治理淺析

王麗麗潘曉軍陶章文王蛟（長慶油田第八采油廠，陜西西安710018）

本文以樊學區塊結垢具體實際為基礎，從結垢現狀和結垢特點出發，闡述了結垢機理，分析了結垢的危害，從物理、化學、工藝方面提出了綜合治理對策并進行了效果分析。結合客觀實際，本文還有針對性地提出了實現根源治理和建立長效防垢機制的一些建議。

結垢；物理防垢；化學防垢；工藝防垢

樊學區塊開采層位多，地層水、注入水礦化度高，富含Ba2+、Ca2+等成垢離子，結垢導致地面工藝系統結垢嚴重，造成加熱爐進口壓力升高、盤管腐蝕、換熱效率下降，外輸泵外輸壓力不斷升高，排量減小甚至管道堵塞，直接影響到原油正常生產，并存在嚴重的安全隱患。

1　結垢機理分析

原油生產過程打破了地下油水系統的平衡體系，使得成垢離子、膠質、泥沙等在物理、化學和生物的共同作用下在管線表面結晶、沉淀、聚集，從而形成結垢。

2　結垢的危害

結垢給原油生成帶來諸多問題，成為制約油田開發的重要瓶頸，給油田安全生產帶來巨大挑戰，嚴重影響企業經濟效益。在集輸方面，概括起來，有以下幾方面危害。

2.1管道表面結垢，造成通徑變小，摩阻增大，壓力損失增加，甚至發生垢下腐蝕穿孔，嚴重時會引起管道破裂，造成不良后果。

2.2設備結垢，引起泵體磨損加大，閥門失靈，機封不嚴，增加運行、維護操作費用。

2.3注水系統結垢，使注水壓力增加，安全風險增大，影響配注合格率和油田穩產。

另外，結垢影響因素多，范圍廣，成垢場所特殊，多種結垢混雜，對技術、工藝要求高，清防垢難度大。

3　治理對策及效果分析

3.1物理措施

機理：應用某些物理儀器設備的功能清除或抑制垢的形成，通過某種作用阻止垢沉積于系統壁上，同時允許無機鹽在溶液中形成晶核甚至結晶，但要求這種結晶懸浮于溶液中而不粘附于系統的器壁上。

3.1.1機械清垢

依據機械刀具拉力擴孔原理，在管線一端投入清垢器，利用熱洗車加壓，將垢從另一端強力清除。

優勢：操作簡便、價格低、施工周期短、設備簡單、強度低、無污染等。

不足：對管線要求高，管線不能變形，清垢重復次數多。

3.1.2電子感應技術

電子感應水處理器通過主機在水中產生一個頻率和強度都按一定規律變化的感應電磁場。該電磁場使水中的成垢離子結合成大量的文石晶核，當水中的礦物質含量超過水的飽和溶解度時，成垢離子就會析出并優先生長在這些晶核上形成文石晶體，從而隨水流帶走，從而達到防垢和除垢的目的。

特點：性能穩定，智能感應，安裝方便，使用范圍廣，節能環保。

不足：有效距離短，只能緩解集輸系統關鍵“點”結垢。

3.1.3超聲波防垢技術

超聲波在液體介質、垢物和管線壁上的傳播速度不同，其速度差在不同介質的界面處會形成強大的剪切力，使垢粒物質在管壁上附著力降低，垢粒物質不易在管壁上沉積、板結，管壁上原有垢物也會隨著附著力降低而逐漸脫落；當超聲波聲場強度達到一定時，液體介質隨超聲波振動拉伸擠壓形成的微細泡爆炸現象加劇，產生高溫（上千度）、高壓（幾百個大氣壓）的沖擊波能量，將液體介質中的垢微粒粉碎、細化，經過超聲波處理后的垢微粒在成垢條件下，只能析出疏松粉末狀的垢物，不再沉積板結，這樣就達到了防垢除垢的目的。

特點：施工簡單、綠色環保、節能降耗、性能穩定、自動化程度高、運行費用低。

不足：超聲波在管線內衰減嚴重，對遠距離的介質收效不大，因此在超聲波波及不到的地方依然會存在結垢問題。

3.2化學措施

機理：在注水系統投加阻垢劑，通過阻垢劑吸附機理，一方面活性基團吸附在晶體的活性點上，使微晶不能按特有次序生長，而形成松散的非晶體顆粒，容易被水流帶走。另一方面，在垢粒或結垢表面形成擴散雙電層，靜電斥力抑制了垢晶的長大和沉積。

優勢：操作簡單、防垢效果明顯、實用性高。

不足：工作量大，品種多，類型不容易確定，加藥量不易掌握，投加量如不合適會給油田水造成二次污染，增大采出水處理難度，易損壞管道，污染環境且時間長、成本高。

3.3工藝措施

機理：改變或控制某些工藝條件來破壞或減少結垢的生成條件。

思路：分層加溫，集中結垢，活拆活卸，定期清理。在集輸流程前端到井組實現分層進站，在進站后進行工藝流程改造，增加換熱器、除垢器及其工藝配套。

工藝改造后一是在總機關進行分層進站加溫；二是在站內制造3個結垢帶，一級結垢帶是換熱器、二級結垢帶是除垢器、三級結垢帶是緩沖罐，讓成垢離子盡量在結垢帶內結垢；三是站內建有備用流程，管線采用分段法蘭連接，一旦發生結垢，便于設備及管線的及時清垢。

優勢：集中結垢，保護了重點設備和管線，活拆活卸，清垢簡單方便。

不足：工作量較大，無法從源頭上防垢。

4　認識與建議

原油生產系統一旦結垢，治理困難，且投入大，因此，對已結垢區塊，需尋找對策，突出“清防并重，標本兼治”，對于新建或者未結垢區塊，要提高警惕，突出“優化方案，以防為主”。

（1）以油藏保護為根本，深化認識，加強地層研究攻關。

（2）加大注水井管理，注好水，防止污水堵塞油藏。

（3）新設備，新技術比較多，應先試點周密跟蹤后推廣，確保效果，防止投資浪費。優選新型防垢除垢裝置保護加熱爐、外輸泵等重點設備。

（4）大力開展室內實驗和現場評估，針對不同結垢特征篩選實用性強的化學防垢產品。

（5）加大工藝改造，建立長效機制，總結典型案例，形成特色方法，確保規模防垢效果。