超精微震蕩波除垢防垢技術在海上平臺油井管線的應用

高峰　武玉飛　馬亮　王克勇

摘? 要：結垢是油田遇到的最嚴重的問題之一，會引起設備和管道的局部腐蝕，導致短期內穿孔，增大了水流的阻力，增加清垢費用和停產檢修時間。結垢造成管道堵塞，嚴重影響了原油的開發、降低油氣井的產出，甚至提前結束了油井壽命。該文通過對渤海油田某平臺A油井的水質和垢樣分析，得出該油井結垢主要為碳酸鹽垢，并分析了油井結垢的原因，嘗試使用超精微震蕩波技術解決A油井結垢問題。通過為期一年的現場試驗，A油井酸洗后正常生產3個月的回壓由0.85 MPa降為0.6 MPa、酸洗周期由3個月延長到12個月，拆開管道觀察內部結垢情況，證明超精微震蕩波在油井管線上，針對碳酸鹽垢的處理是一種有效的物理防垢技術，可以在海上油田易結垢管線上推廣應用。

關鍵詞：超精微震蕩波;除垢防垢;生產管線;油井

中圖分類號：TE983? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

油藏流體從地層中流出或者在注水過程中，當一定溫度、壓力等條件變化的情況下，都會結垢。尤其是在海上油田開發過程中，主要靠提高注水速度的方式補充能量，這些措施大大加快了油井快速見水和含水上升的速度，地層水中含有高濃度、易結垢的鹽離子，在采油過程中壓力、溫度或水成分的變化，改變了原先的化學平衡并結垢，垢的主要成分是碳酸鈣，可混有碳酸鎂、硫酸鈣/鎂等成分，該現象在渤海油田日益突出。

渤海油田某平臺A油井自2015年12月25日投產，因管線結垢造成油井回壓上升，需要酸洗管線。恢復正常生產3個月后，又因結垢繼續堵塞管線，造成回壓達到設計的額定壓力，如此反復，嚴重影響了A油井的正常生產。決定采用超精微震蕩波對A油井進行除垢防垢試驗[2]。該文的研究，一方面緩解了A油井的結垢趨勢，解決了頻繁酸洗的問題，保證油井正常生產，避免設備結垢堵死、失效。另一方面也為海上平臺結垢嚴重的管線推薦了一種新型的物理防垢技術，該技術能夠適應油田安全生產、降本增效以及節能環保等多方面的要求。

1 A油井結垢原因研究

1.1 現場工況及水質分析

A油井的額定回壓是1 MPa，高于額定回壓將導致油井關斷，為保證油井安全，平臺選擇回壓達到0.8 MPa進行酸洗。取油井產出液進行水質分析，對垢樣進行分析。結果見表1。

由表1可知，水型為碳酸氫鈉型，含有較多的Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-和SO42-。A油井隨著生產時間的延長，產出液的溫度逐漸升高。當溫度升高時，Ca（HCO3）2分解，產生CaCO3沉淀。

產出液流動過程中，水中的CO2的分壓與水面上氣體中CO2的分壓成正比，所以任何有壓力降低的部位，CO2分壓都會變小，CO2就會從水中跑出，導致碳酸鈣沉淀，結垢，造成CaCO3。同時，溫度越高，水對CaCO3的溶解度越低，CaCO3越容易在管壁上沉積，結垢。

1.2 垢樣分析

對現場垢樣進行分析，確定出垢樣的主要成分為碳酸鈣沉淀，還有一些腐蝕產物。與水質分析結果吻合，測定結果見表2。

通過以上分析發現，油井管線中垢的主要是無機垢，成分為碳酸鈣、碳酸鎂、SiO2及Fe的腐蝕產物，其是水中的鈣鎂離子及碳酸根、碳酸氫根離子，在流速降低、壓力下降、溶解的CO2釋放出后，形成含有鈣鎂的碳酸鹽，同時攜帶一部分油滴、砂及腐蝕產物，自流體中析出的產物。

2 超精微震蕩波除垢防垢技術

超精微震蕩波除防垢技術是靠調制特殊的分子振動波和金屬晶格震蕩波產生超精微震蕩。超精微震蕩波針對流體中的粒子，開發對應的振動波形，作用于流體中的粒子，干擾粒子原來的震動頻率。打散大的水分子團，增強了水的活性。使垢晶體的微觀結構變的“圓潤”，不易插擠在一起，粒子間的結合力減弱，在水流的作用下逐漸被溶解，最終達到除垢防垢的目的[1]。

3 現場應用效果

3.1 施工數據

2018年11月在A油井上試驗超精微震蕩波除垢防垢技術， A油井含水約93%，溫度在90℃左右，對垢樣進行監測分析，結垢的主要成分是碳酸鈣。

3.2 施工效果

截至2019年11月，試驗時間12個月，試驗期內油井回壓正常，保持在0.5 MPa～0.6 MPa額定壓力下，沒有因回壓上升造成油井降頻減產等問題。沒有使用超精微震蕩波時，A油井酸洗除垢后，回壓隨著正常生產逐漸升高，平臺生產日報繪制的回壓趨勢圖如圖1所示。

回壓趨勢圖顯示了A油井使用超精微震蕩波前后，酸洗后正常生產100天的回壓變化趨勢。由圖1可以看出，使用超精微震蕩波前，A油井酸洗后回壓0.5 MPa，恢復正常生產后，油井管線內逐漸結垢，導致回壓逐漸升高，3個月后達到0.85 MPa，油井需要重新進行酸洗。使用超精微震蕩波后，A油井酸洗后回壓0.55 MPa，恢復正常生產后，回壓保持穩定，上漲趨勢被抑制，3個月后回壓0.6 MPa，遠遠低于使用前的油井回壓，與剛酸洗時差別不大。

為了直觀驗證油井管線內的結垢情況，拆開管道直接觀察管線內部的結垢情況。

管道內部情況如圖2、圖3所示，通過觀察管線內壁，A油井管線內，無結垢情況，管線內壁除有少量原油附著，并無硬垢產生。

4 結論

A油井結垢類型為碳酸鈣垢。結垢原因為產出液高溫和成垢離子濃度高。現場試驗應用證明：超精微震蕩波是一種具有良好阻垢及除垢作用的物理防垢技術，可在海上平臺油井管線上使用。該油井可以繼續使用超精微震蕩波阻垢技術。超精微震蕩波阻垢除垢技術也可在其他油井及海上平臺易結垢管道上推廣應用。

參考文獻

[1]蘇建國.量子管通環阻垢技術在勝利油田的應用[J].全面腐蝕控制，2009，23（5）：32-33.

[2]楊帆.量子物理技術在油田管道防垢方面的應用[J].化工管理，2017（4）：142.