集輸系統(tǒng)結(jié)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(tǒng)結(jié)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(xué)區(qū)塊結(jié)垢具體實(shí)際為基礎(chǔ)，從結(jié)垢現(xiàn)狀和結(jié)垢特點(diǎn)出發(fā)，闡述了結(jié)垢機(jī)理，分析了結(jié)垢的危害，從物理、化學(xué)、工藝方面提出了綜合治理對(duì)策并進(jìn)行了效果分析。結(jié)合客觀實(shí)際，本文還有針對(duì)性地提出了實(shí)現(xiàn)根源治理和建立長效防垢機(jī)制的一些建議。

結(jié)垢；物理防垢；化學(xué)防垢；工藝防垢

樊學(xué)區(qū)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(jié)垢導(dǎo)致地面工藝系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，造成加熱爐進(jìn)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(chǎn)，并存在嚴(yán)重的安全隱患。

1　結(jié)垢機(jī)理分析

原油生產(chǎn)過程打破了地下油水系統(tǒng)的平衡體系，使得成垢離子、膠質(zhì)、泥沙等在物理、化學(xué)和生物的共同作用下在管線表面結(jié)晶、沉淀、聚集，從而形成結(jié)垢。

2　結(jié)垢的危害

結(jié)垢給原油生成帶來諸多問題，成為制約油田開發(fā)的重要瓶頸，給油田安全生產(chǎn)帶來巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jié)垢，造成通徑變小，摩阻增大，壓力損失增加，甚至發(fā)生垢下腐蝕穿孔，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管道破裂，造成不良后果。

2.2設(shè)備結(jié)垢，引起泵體磨損加大，閥門失靈，機(jī)封不嚴(yán)，增加運(yùn)行、維護(hù)操作費(fèi)用。

2.3注水系統(tǒng)結(jié)垢，使注水壓力增加，安全風(fēng)險(xiǎn)增大，影響配注合格率和油田穩(wěn)產(chǎn)。

另外，結(jié)垢影響因素多，范圍廣，成垢場(chǎng)所特殊，多種結(jié)垢混雜，對(duì)技術(shù)、工藝要求高，清防垢難度大。

3　治理對(duì)策及效果分析

3.1物理措施

機(jī)理：應(yīng)用某些物理儀器設(shè)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(tǒng)壁上，同時(shí)允許無機(jī)鹽在溶液中形成晶核甚至結(jié)晶，但要求這種結(jié)晶懸浮于溶液中而不粘附于系統(tǒng)的器壁上。

3.1.1機(jī)械清垢

依據(jù)機(jī)械刀具拉力擴(kuò)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(qiáng)力清除。

優(yōu)勢(shì)：操作簡便、價(jià)格低、施工周期短、設(shè)備簡單、強(qiáng)度低、無污染等。

不足：對(duì)管線要求高，管線不能變形，清垢重復(fù)次數(shù)多。

3.1.2電子感應(yīng)技術(shù)

電子感應(yīng)水處理器通過主機(jī)在水中產(chǎn)生一個(gè)頻率和強(qiáng)度都按一定規(guī)律變化的感應(yīng)電磁場(chǎng)。該電磁場(chǎng)使水中的成垢離子結(jié)合成大量的文石晶核，當(dāng)水中的礦物質(zhì)含量超過水的飽和溶解度時(shí)，成垢離子就會(huì)析出并優(yōu)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(dá)到防垢和除垢的目的。

特點(diǎn)：性能穩(wěn)定，智能感應(yīng)，安裝方便，使用范圍廣，節(jié)能環(huán)保。

不足：有效距離短，只能緩解集輸系統(tǒng)關(guān)鍵“點(diǎn)”結(jié)垢。

3.1.3超聲波防垢技術(shù)

超聲波在液體介質(zhì)、垢物和管線壁上的傳播速度不同，其速度差在不同介質(zhì)的界面處會(huì)形成強(qiáng)大的剪切力，使垢粒物質(zhì)在管壁上附著力降低，垢粒物質(zhì)不易在管壁上沉積、板結(jié)，管壁上原有垢物也會(huì)隨著附著力降低而逐漸脫落；當(dāng)超聲波聲場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，液體介質(zhì)隨超聲波振動(dòng)拉伸擠壓形成的微細(xì)泡爆炸現(xiàn)象加劇，產(chǎn)生高溫（上千度）、高壓（幾百個(gè)大氣壓）的沖擊波能量，將液體介質(zhì)中的垢微粒粉碎、細(xì)化，經(jīng)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(jié)，這樣就達(dá)到了防垢除垢的目的。

特點(diǎn)：施工簡單、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、性能穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行費(fèi)用低。

不足：超聲波在管線內(nèi)衰減嚴(yán)重，對(duì)遠(yuǎn)距離的介質(zhì)收效不大，因此在超聲波波及不到的地方依然會(huì)存在結(jié)垢問題。

3.2化學(xué)措施

機(jī)理：在注水系統(tǒng)投加阻垢劑，通過阻垢劑吸附機(jī)理，一方面活性基團(tuán)吸附在晶體的活性點(diǎn)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?；蚪Y(jié)垢表面形成擴(kuò)散雙電層，靜電斥力抑制了垢晶的長大和沉積。

優(yōu)勢(shì)：操作簡單、防垢效果明顯、實(shí)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(huì)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(huán)境且時(shí)間長、成本高。

3.3工藝措施

機(jī)理：改變或控制某些工藝條件來破壞或減少結(jié)垢的生成條件。

思路：分層加溫，集中結(jié)垢，活拆活卸，定期清理。在集輸流程前端到井組實(shí)現(xiàn)分層進(jìn)站，在進(jìn)站后進(jìn)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(jī)關(guān)進(jìn)行分層進(jìn)站加溫；二是在站內(nèi)制造3個(gè)結(jié)垢帶，一級(jí)結(jié)垢帶是換熱器、二級(jí)結(jié)垢帶是除垢器、三級(jí)結(jié)垢帶是緩沖罐，讓成垢離子盡量在結(jié)垢帶內(nèi)結(jié)垢；三是站內(nèi)建有備用流程，管線采用分段法蘭連接，一旦發(fā)生結(jié)垢，便于設(shè)備及管線的及時(shí)清垢。

優(yōu)勢(shì)：集中結(jié)垢，保護(hù)了重點(diǎn)設(shè)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(rèn)識(shí)與建議

原油生產(chǎn)系統(tǒng)一旦結(jié)垢，治理困難，且投入大，因此，對(duì)已結(jié)垢區(qū)塊，需尋找對(duì)策，突出“清防并重，標(biāo)本兼治”，對(duì)于新建或者未結(jié)垢區(qū)塊，要提高警惕，突出“優(yōu)化方案，以防為主”。

（1）以油藏保護(hù)為根本，深化認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)地層研究攻關(guān)。

（2）加大注水井管理，注好水，防止污水堵塞油藏。

（3）新設(shè)備，新技術(shù)比較多，應(yīng)先試點(diǎn)周密跟蹤后推廣，確保效果，防止投資浪費(fèi)。優(yōu)選新型防垢除垢裝置保護(hù)加熱爐、外輸泵等重點(diǎn)設(shè)備。

（4）大力開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，針對(duì)不同結(jié)垢特征篩選實(shí)用性強(qiáng)的化學(xué)防垢產(chǎn)品。

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