一種化學清垢解堵工藝在孤島油田注水管線上的應用

王建國 王恒強 初偉 許浩偉 張錫波

摘要：孤島油田經過多年的注聚、熱采開發，由于聚合物、硫化氫、二氧化碳、溶解氧及細菌等多種成分的綜合作用，聯合站處理后污水在注水系統沿程水質不穩定，腐蝕、結垢嚴重，造成管線堵塞。通過對注水管線堵塞物成分分析，開展化學法進行管線清洗解堵研究，形成新型化學軟化清洗解堵技術，該技術能夠快速清洗油泥，軟化硬垢，清洗效率達到90%以上，施工方便，符合安全清洗作業要求，對其他地面管線的清洗解堵有借鑒作用，經濟社會效益顯著。

關鍵詞：注水管線；堵塞物組分；化學法；清垢解堵劑

1、前言

孤島油田經過多年的注聚、熱采開發，由于聚合物、硫化氫、二氧化碳、溶解氧及細菌等多種成分綜合作用，聯合站處理后污水在注水系統沿程水質不穩定，腐蝕、結垢嚴重，易造成管線堵塞[1]。主要體現在注水管線壓力升高，注水管網壓降損失增大，計量系統不準，這些問題給油田的后期開發帶來困難。

目前常用的管線清垢解堵的方法主要分為兩大類：化學法和物理法?；瘜W法常常是采用強酸對堵塞管線進行清洗，具有速度快、清洗效果好的優點，但同時易造成管線穿孔，產生硫化氫等危害氣體。物理法一是采用高壓水射流，對管道內表面污垢進行高壓水射流剝離清洗。該技術具有速度快，施工復雜的特點。物理法二是采用物理投球方法，該技術的特點是清洗效果好，但操作繁瑣，需要多處開孔。

2、新型清垢解堵劑配方研究

1、注水管線堵塞物分析

（1）管線堵塞物組分分析

將管線中垢樣人工分層，分為管芯（表層）垢樣和管壁（內層）垢樣開展分析。

從不同注水管線堵塞物分析可以看出堵塞物主要由油泥沉積物、腐蝕產物、結晶垢組成，堵塞物較為松散。管芯堵塞物除油烘干后，垢樣呈黑色且垢樣酸溶過程中產生較大刺鼻的硫化氫氣味，均表明垢樣中含有FeS（由SRB代謝產物反應產生[2]）。

（2）管線結垢堵塞原因分析

各污水站污水礦化度在6000mg/L左右，水樣有一定的結垢趨勢，但Mg2+、Ca2+濃度不高，因此CaCO3、MgCO3型垢不多；外輸污水中含有一定含量懸浮物易在管壁附著造成管線結垢堵塞，而外輸污水中含油更有利于懸浮物的聚集沉積；污水含聚促進油滴、懸浮物等吸附聚集堵塞，易與部分陽離子型水處理劑反應，降低處理劑作用效果，產生絮凝沉淀物。

孤島油田采出水中硫酸根離子含量不高，一般不含鋇、鍶離子，所以孤島油田一般不產生硫酸鹽垢。注水系統管網堵塞物主要是陰離子HPAM與水處理藥劑反應，生成的分子聚集體，與水相中油滴、懸浮物及細菌代謝產物聚成絮團，以及部分碳酸鹽垢，腐蝕、細菌代謝產生鐵離子、硫化物等不穩定物質生成沉淀[3]。確定結垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蝕超標產生FeS等代謝產物和酸溶垢，其次是懸浮物沉積和鈣鎂離子產生鈣鎂垢。

2、清垢解堵劑配方研究優化

部分管線堵塞物中硫化物含量偏高，常規清垢解堵劑易產生硫化氫氣體，現場施工存在安全隱患。針對現場注水管網中的堵塞物優選反應溫和的有機酸復配針對性強的滲透劑、緩蝕劑形成兩套新型化學清垢解堵劑配方，針對以沉積垢為主的堵塞物采用清垢解堵劑配方A：無機酸、滲透劑、清洗劑、緩蝕劑、起泡劑；針對以油泥、聚合物堵塞為主采用清垢解堵劑配方B：有機酸、滲透劑、清洗劑、緩蝕劑、起泡劑。這兩套新型化學清垢解堵劑配方以軟化剝離、攜帶垢堵塞物為主[4]，除垢反應溫和，能夠快速清洗油泥，軟化硬垢。室內對垢樣進行溶垢實驗，反應溫和，處理1小時后油污基本溶解，殘留為少量無機垢，可分散軟化排出，對金屬腐蝕速率僅為0.16g/m2.h，清洗效率達到90%以上，且不產生二氧化碳和硫化氫等有毒有害氣體。使用新型化學清垢解堵劑進行管線清垢解堵符合管線安全施工作業的條件，可以實施“在線”清洗，不影響現場平穩生產。

3、注水管線清垢解堵現場試驗

由于孤二聯合站污水穩定性差，在注水管網產生大量堵塞物堵塞管線導致管網管損嚴重，采油廠對孤二聯合站污水進行了源頭治理，水質穩定性明顯改善，但對于注水管網中已經存在的堵塞物仍需處理。選取典型的壓力高、管損大的GD2-20N24井注水管線進行現場清垢解堵試驗。通過對清垢解堵劑的配方進行了研究優化，編制了管線清洗除垢方案。該工藝主要是通過柱塞泵將清垢解堵劑分段塞泵入注水管線，注完藥劑充分反應后，恢復注水，反應物回收至廢液池處理[5]。

根據現場需求，配備清垢解堵劑4m3，停注水，利用泵將清垢解堵劑2m3泵入注水管線，注完藥劑后，分2段塞（15-30min）注水反應3小時，再注入2m3清垢解堵劑后恢復注水。GD2-20N24井注水管線恢復正常注水后，管損從0.8兆帕降至0.04兆帕，降低95%，達到了設計指標。

4、結論

1、通過對管線堵塞物組分進行分析，確定導致管線結垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蝕超標產生FeS等代謝產物和酸溶垢，其次是懸浮物沉積和鈣鎂離子產生鈣鎂垢。

2、針對垢樣組分分析通過配方優化，形成的兩套新型化學清垢解堵劑體系，能夠快速清洗油泥軟化硬垢，清洗效率達到90%以上，經濟社會效益顯著，有廣闊地推廣使用價值。

參考文獻：

[l] 王艷飛，鄭經堂，吳明鉑.活性炭纖維處理油田回注水的可行性.工業水處理.2017，27（011）：8-10

[2] 王君，明云峰.前大油田注水系統防腐防垢技術的研究.工業水處理.2007，27（006）：87-89

[3] 張蘊強，黃雪松，關建慶.中原油田腐蝕現狀及防腐技術發展方向.中國石化油氣開采技術論壇第一次會議，2005

[4] 陳景軍.渤南油田采油污水處理方法研究.油田化學.2002，02：121-126

[5] 孫舫.江蘇油田注水水質腐蝕因素及控制.油氣田地面工程.1997，16（006）：49-52

第一作者簡介：

王建國，男，1964年出生，助理工程師，主要從事油田化學方面的研究工作。