莊二增管線結(jié)垢問(wèn)題探討

衛(wèi)勝利(長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠,甘肅　慶陽(yáng)　745400)

莊二增管線結(jié)垢問(wèn)題探討

衛(wèi)勝利(長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠,甘肅慶陽(yáng)745400)

本文針對(duì)莊二增管線的結(jié)垢問(wèn)題進(jìn)行探討。對(duì)垢樣進(jìn)行分析，得出莊二增結(jié)垢主要為BaSO4垢、SrSO4垢和CaCO3垢。結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況分析結(jié)垢原因主要是采出液的不配伍，高含水率、高含鹽度，采出液中CO2、O2、H2S等溶解氣，以及結(jié)蠟等。論文針對(duì)相應(yīng)問(wèn)題，提出控制注水，進(jìn)行堵水措施；投加高效防蠟劑，進(jìn)行清蠟；配伍性好的采出液進(jìn)同一增壓站；研究適合的緩蝕阻垢劑配方等建議

結(jié)垢；配伍性；阻垢劑；阻垢原理；擠注技術(shù)

結(jié)垢是油田集輸過(guò)程中常遇的問(wèn)題，特別是在油田開發(fā)的中后期，結(jié)垢問(wèn)題是不可避免的。原油經(jīng)管線運(yùn)輸過(guò)程中由于溫度、壓力等因素的變化，在集輸管道結(jié)垢，給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，使生產(chǎn)中的問(wèn)題更加復(fù)雜化。

1結(jié)垢現(xiàn)狀

莊二增壓站于2009年12月投入運(yùn)營(yíng)，2011年發(fā)現(xiàn)結(jié)垢。目前莊二增壓站管理油井77口，承擔(dān)200m3/d的原油處理及輸送任務(wù)。站內(nèi)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢部位主要在總機(jī)關(guān)-加熱爐-緩沖罐進(jìn)口，結(jié)垢厚度在3～22mm。輸油管線結(jié)垢厚度在2～10mm。結(jié)垢導(dǎo)致管線壓力升高明顯。管線拐彎、焊口、閘門等滯留區(qū)結(jié)垢更為嚴(yán)重。結(jié)垢問(wèn)題嚴(yán)重還表現(xiàn)在：冬季外輸溫度甚至低于30℃，各井場(chǎng)至增壓點(diǎn)輸油管線壓力一直維持在較高水平，掃線不起作用。管線結(jié)垢問(wèn)題嚴(yán)重影響了站點(diǎn)的正常生產(chǎn)。

2　結(jié)垢原因及機(jī)理

2.1結(jié)垢原因分析

（1）采出液的不配伍性，高含水率、高含鹽度導(dǎo)致結(jié)垢

高含水油井占到總井?dāng)?shù)的一半左右，目前，莊二增的綜合含水率在38%左右。含鹽量在10000mg/L以上的有38口，占總井?dāng)?shù)的49.35%。含鹽量最高達(dá)到28933mg/L。由于采出液的高含水含鹽，對(duì)管壁的腐蝕性很強(qiáng)，并產(chǎn)生腐蝕物，改變管壁的光滑度，改變了管壁內(nèi)的流體流態(tài)。

（2）采出液中CO2、O2、H2S等溶解氣導(dǎo)致結(jié)垢

采出液中的溶解氧可以形成OH-與管線腐蝕形成的Fe2+生成Fe（OH）3或者鐵銹Fe2O3。原油儲(chǔ)層一般都伴生有細(xì)菌如硫細(xì)菌等。當(dāng)原油采出后，環(huán)境條件的改變，為細(xì)菌的快速大量繁殖提供了有力條件，H2S在硫細(xì)菌的氧化作用下最終轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，氧化作用導(dǎo)致管壁腐蝕。硫細(xì)菌在繁殖的過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生排泄產(chǎn)物，會(huì)加劇管道的腐蝕。

（3）結(jié)蠟導(dǎo)致結(jié)垢

莊二增所屬莊36區(qū)塊，原油低凝點(diǎn)，低密度的特征。說(shuō)明原油的石蠟含量較高。原油采出過(guò)程中，由于壓力變化，溫度降低，溶解氣析出等變化，使原油對(duì)蠟的溶解能力降低，蠟結(jié)晶很容易析出并附著在管道內(nèi)壁，并為垢結(jié)晶提供結(jié)晶核心，成為垢的一部分。對(duì)微溶鹽來(lái)說(shuō)，晶核是其沉淀析出的必要條件。結(jié)蠟?zāi)苡行У胤乐刮酃冈谑椭行纬蛇M(jìn)一步的污染，但由于受到原油自身成分、含水量以及油管表面粗糙程度等多方面的影響［2］，結(jié)蠟的程度也會(huì)有所不同。因此可以說(shuō)，結(jié)蠟和結(jié)垢二者是相互作用的。

2.2結(jié)構(gòu)機(jī)理

（1）結(jié)晶現(xiàn)象

當(dāng)原油中的污垢達(dá)到自身飽和度以后，離子會(huì)通過(guò)結(jié)晶作用形成一些晶粒，而在會(huì)受到其他物質(zhì)的刺激后增大變成晶體，而后再進(jìn)行下一次的生長(zhǎng)。對(duì)于微溶鹽類如CaCO3，其析出濃度遠(yuǎn)大于飽和濃度。如果鹽類溶解度較大，則溶解的離子和粒子濃度都較高，晶核形成后很容易生長(zhǎng)，所以該區(qū)域可以認(rèn)為是過(guò)飽和區(qū)，在這個(gè)區(qū)域中晶核形成但晶格并不生長(zhǎng)，晶體也不析出。

（2）沉降作用

利用沉降力將水中的污垢粒子通過(guò)力的作用出現(xiàn)沉降、分離等現(xiàn)象，而利用剪切力能夠使水中的污垢粒子脫離水面，從而達(dá)到沉降作用，是污垢便于被完全清理。在利用沉降力時(shí)需要結(jié)合水中污垢的種類、大小以及密度等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，例如鐵銹、粘土等污垢物質(zhì)的密度不同，承受沉降力的范圍也不同；而在利用剪切力時(shí)控制力度大小，如果剪切力過(guò)大容易將污垢粒子分散，而力度過(guò)小無(wú)法將粒子進(jìn)行脫離，難以達(dá)到沉降作用。

3　清防垢措施的應(yīng)用

3.1物理清垢技術(shù)

物理清垢技術(shù)主要利用物理學(xué)原理，通過(guò)在處購(gòu)設(shè)備中添加內(nèi)振系統(tǒng)和高速噴射管嘴，清理劑放入設(shè)備中后將噴射管嘴投放到管道中，利用水流速度帶動(dòng)噴射管嘴運(yùn)動(dòng)，并利用水壓將內(nèi)振系統(tǒng)啟動(dòng)，通過(guò)壓力使內(nèi)振系統(tǒng)收縮膨脹后將清理劑快速噴射到管道內(nèi)部，并通過(guò)高壓以及高速的作用產(chǎn)生大量空炮，強(qiáng)力將管道內(nèi)污垢打碎、噴落，使掉落的污垢與清理劑溶液同時(shí)被帶出管道，并從排污口處留出，達(dá)到清除污垢的目的。

3.2投加化學(xué)阻垢劑防垢

（1）反應(yīng)+絡(luò)合（螯合）機(jī)理

阻垢劑在水中解離后的陰離子與成垢的陽(yáng)離子通過(guò)反應(yīng)+絡(luò)合（螯合）產(chǎn)生穩(wěn)定的水溶性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，起到防垢效果。

（2）吸附機(jī)理

阻垢劑的吸附可通過(guò)兩種機(jī)理起阻垢作用：一是晶格畸變機(jī)理，這是由于阻垢劑的吸附，使垢表面的正常結(jié)垢狀態(tài)受到干擾（畸變），抑制或部分抑制了晶體的繼續(xù)長(zhǎng)大，使成垢離子處在飽和狀態(tài)或形成松散的垢為水流帶走；另一是靜電排斥機(jī)理，這是由于阻垢劑（非離子型阻垢劑除外）在垢表面吸附，能形成擴(kuò)散雙電層，使垢表面帶電，抑制了晶體間的聚結(jié)，阻垢劑也可在結(jié)垢表面吸附，形成同樣的擴(kuò)散雙電層，使結(jié)垢表面帶電，從而使晶體也不能在結(jié)垢表面沉積，達(dá)到防垢的目的。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)莊二增的結(jié)垢情況，目前最有效的方法就是采用物理清垢或者更換管線。油田防垢擠注技術(shù)就是將化學(xué)處理制劑倒入井身內(nèi)部周邊得到地層中，利用化學(xué)物質(zhì)中的一些成分與污垢產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后形成新物質(zhì)沉淀在其他介質(zhì)中，而這種生成物在進(jìn)行開井作業(yè)后會(huì)通過(guò)降解以及蒸發(fā)等現(xiàn)象消失掉，并且完全不會(huì)影響到井內(nèi)其他物質(zhì)，從而達(dá)到除垢的目的。這種技術(shù)在一些油田也取得了不錯(cuò)的效果。但這種方法是否適合莊二增，還需要進(jìn)一步的研究。

［1］董世濤.油田管道結(jié)垢治理技術(shù)分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，26：76.

［2］劉中良，施明恒，戴鍋生.結(jié)晶垢結(jié)垢過(guò)程的傳熱傳質(zhì)模型［J］.化工學(xué)報(bào)，1997，04：401-407.

衛(wèi)勝利（1989-），男，河南省平頂山人，助理工程師，本科學(xué)歷，主要從事油田開發(fā)采油工藝研究。