莊二增管線結(jié)垢問題探討

衛(wèi)勝利(長慶油田分公司第十二采油廠,甘肅　慶陽　745400)

莊二增管線結(jié)垢問題探討

衛(wèi)勝利(長慶油田分公司第十二采油廠,甘肅慶陽745400)

本文針對莊二增管線的結(jié)垢問題進行探討。對垢樣進行分析，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。論文針對相應問題，提出控制注水，進行堵水措施；投加高效防蠟劑，進行清蠟；配伍性好的采出液進同一增壓站；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)垢是油田集輸過程中常遇的問題，特別是在油田開發(fā)的中后期，結(jié)垢問題是不可避免的。原油經(jīng)管線運輸過程中由于溫度、壓力等因素的變化，在集輸管道結(jié)垢，給生產(chǎn)帶來嚴重的影響，使生產(chǎn)中的問題更加復雜化。

1結(jié)垢現(xiàn)狀

莊二增壓站于2009年12月投入運營，2011年發(fā)現(xiàn)結(jié)垢。目前莊二增壓站管理油井77口，承擔200m3/d的原油處理及輸送任務(wù)。站內(nèi)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢部位主要在總機關(guān)-加熱爐-緩沖罐進口，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)垢更為嚴重。結(jié)垢問題嚴重還表現(xiàn)在：冬季外輸溫度甚至低于30℃，各井場至增壓點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)垢問題嚴重影響了站點的正常生產(chǎn)。

2　結(jié)垢原因及機理

2.1結(jié)垢原因分析

（1）采出液的不配伍性，高含水率、高含鹽度導致結(jié)垢

高含水油井占到總井數(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，占總井數(shù)的49.35%。含鹽量最高達到28933mg/L。由于采出液的高含水含鹽，對管壁的腐蝕性很強，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。原油儲層一般都伴生有細菌如硫細菌等。當原油采出后，環(huán)境條件的改變，為細菌的快速大量繁殖提供了有力條件，H2S在硫細菌的氧化作用下最終轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，氧化作用導致管壁腐蝕。硫細菌在繁殖的過程中又會產(chǎn)生排泄產(chǎn)物，會加劇管道的腐蝕。

（3）結(jié)蠟導致結(jié)垢

莊二增所屬莊36區(qū)塊，原油低凝點，低密度的特征。說明原油的石蠟含量較高。原油采出過程中，由于壓力變化，溫度降低，溶解氣析出等變化，使原油對蠟的溶解能力降低，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。對微溶鹽來說，晶核是其沉淀析出的必要條件。結(jié)蠟能有效地防止污垢在石油中形成進一步的污染，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)蠟的程度也會有所不同。因此可以說，結(jié)蠟和結(jié)垢二者是相互作用的。

2.2結(jié)構(gòu)機理

（1）結(jié)晶現(xiàn)象

當原油中的污垢達到自身飽和度以后，離子會通過結(jié)晶作用形成一些晶粒，而在會受到其他物質(zhì)的刺激后增大變成晶體，而后再進行下一次的生長。對于微溶鹽類如CaCO3，其析出濃度遠大于飽和濃度。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，所以該區(qū)域可以認為是過飽和區(qū)，在這個區(qū)域中晶核形成但晶格并不生長，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，從而達到沉降作用，是污垢便于被完全清理。在利用沉降力時需要結(jié)合水中污垢的種類、大小以及密度等進行適當調(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；而在利用剪切力時控制力度大小，如果剪切力過大容易將污垢粒子分散，而力度過小無法將粒子進行脫離，難以達到沉降作用。

3　清防垢措施的應用

3.1物理清垢技術(shù)

物理清垢技術(shù)主要利用物理學原理，通過在處購設(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，利用水流速度帶動噴射管嘴運動，并利用水壓將內(nèi)振系統(tǒng)啟動，通過壓力使內(nèi)振系統(tǒng)收縮膨脹后將清理劑快速噴射到管道內(nèi)部，并通過高壓以及高速的作用產(chǎn)生大量空炮，強力將管道內(nèi)污垢打碎、噴落，使掉落的污垢與清理劑溶液同時被帶出管道，并從排污口處留出，達到清除污垢的目的。

3.2投加化學阻垢劑防垢

（1）反應+絡(luò)合（螯合）機理

阻垢劑在水中解離后的陰離子與成垢的陽離子通過反應+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）吸附機理

阻垢劑的吸附可通過兩種機理起阻垢作用：一是晶格畸變機理，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，達到防垢的目的。

4　結(jié)語

針對莊二增的結(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)就是將化學處理制劑倒入井身內(nèi)部周邊得到地層中，利用化學物質(zhì)中的一些成分與污垢產(chǎn)生化學反應后形成新物質(zhì)沉淀在其他介質(zhì)中，而這種生成物在進行開井作業(yè)后會通過降解以及蒸發(fā)等現(xiàn)象消失掉，并且完全不會影響到井內(nèi)其他物質(zhì)，從而達到除垢的目的。這種技術(shù)在一些油田也取得了不錯的效果。但這種方法是否適合莊二增，還需要進一步的研究。

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

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

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