結(jié)垢水井油管的清洗與修復

孫偉強

現(xiàn)河采油廠所屬的六大油田經(jīng)過近30年的開發(fā)，目前綜合含水已高達94.1%，產(chǎn)出液大多為游離水，且礦化度為4～8×104mg/l不等，并且在高溫、高壓的狀態(tài)下使用的井下工具、油管、套管等都存在較為嚴重的結(jié)垢問題， 同時，由于沿程水質(zhì)污染、污水水質(zhì)不達標等地面客觀因素導致水井油管使用后內(nèi)外壁結(jié)垢嚴重，大量管材報廢，影響了老油田的開發(fā)效益。

1.結(jié)垢水井油管情況介紹

目前結(jié)垢油管主要以滲氮油管、鍍滲鎢合金油管為主，內(nèi)襯管用于注水管柱后也有輕微結(jié)垢現(xiàn)象。油管結(jié)垢厚度一般為0.5-20mm，最厚油管內(nèi)徑縮小到20 mm以下。結(jié)垢程度主要與注水水質(zhì)、下井時間及管柱下深等因素相關(guān)。

回注水礦化度高、在井時間長、下入深度大的井結(jié)垢嚴重。其中低滲油藏的史深100、河148、河 143、河31區(qū)塊均為結(jié)垢嚴重的區(qū)域。結(jié)垢的主要為成分為灰白色、黃褐色的碳酸鹽垢。

2.結(jié)垢油管對生產(chǎn)的影響

2.1結(jié)垢油管對注水井的影響

結(jié)垢會給注水帶來嚴重的危害，測調(diào)工具無法下入、降低注水系統(tǒng)效率，增加修井次數(shù)，腐蝕注水管線，堵塞油層，使注水壓力不斷上升，損壞注水設(shè)備，縮短油水井的免修期，嚴重的造成油水井報廢。

2.2經(jīng)濟影響

油管結(jié)垢會造成通徑縮小，增加油管的垢下腐蝕，造成油管失效報廢，作業(yè)井作業(yè)周期長，工序復雜，甚至交大修等嚴重后果，增加了作業(yè)成本。增加油田開發(fā)成本，其危害非常大。

自2011年以來部分注水井的防腐油管更新使用情況，累計投入各類防腐油管65萬米，平均更新周期為910天。

3. 油管結(jié)垢的原因分析

3.1水井油管結(jié)垢原因分析

油田注入水在溫度、壓力、礦化度等熱力學條件改變，導致水中離子平衡狀態(tài)改變，結(jié)垢組分溶解度降低而析出結(jié)晶沉淀，大量晶體堆積，沉積成垢長大。油管垢結(jié)主要有以下原因：

Ca2+ + CO32- →CaCO3

Ca2+ + SO42- → CaSO4

Ba2+ + SO42- →BaSO4

（1）離子吸咐：液體中的固體離子相互吸咐。（2）電化學吸咐：井筒中油管，工具等材料、材質(zhì)不同形成的金屬自然電位差，使垢離子吸咐。（3）垢離子堆積、沉積，液體流動過程中地層水中的垢相互碰撞吸咐，開成垢晶，越長越大，堆積并沉降在管壁流道上。（4）井下管柱、液體流動不光滑表面易形成垢沉積的環(huán)境。

3.2水垢化學成分分析

一般水垢的主要成分是鈣、鋇的碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽以及鋁、鎂的氧化物等，但絕大多數(shù)油田水的結(jié)垢均為碳酸鈣垢 ?，F(xiàn)河水井油管結(jié)垢外觀 呈灰白色或黃褐色，結(jié)垢致密，質(zhì)地堅硬 ，粘著力強。主要成分是鈣，其次是含有少量的硅和鐵[1]

4. 結(jié)垢油管修復工藝技術(shù)

4.1 處理結(jié)垢水井油管的工藝技術(shù)

結(jié)垢油管清洗工藝普遍采用酸洗、噴砂等傳統(tǒng)工藝，這些工藝存在著安全與環(huán)境污染等弊端。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，鉆通清洗、水氣脈沖清洗及高壓水射流得到了應(yīng)用。

鉆通清洗技術(shù)效率較低，有局限，清洗不徹底；水氣脈沖清洗技術(shù)適合于清洗油田輸油、輸氣、輸水的地面管線，但對于清洗油管垢，特別是堅硬的污垢物清洗不徹底，效率較低。

高壓水射流技術(shù)是近20年內(nèi)發(fā)展起來的新技術(shù) ， 其原理是利用高壓柱塞泵和特殊設(shè)計的噴嘴產(chǎn)生高壓高速水射流 ， 直接沖刷管內(nèi)壁的結(jié)垢。這種清垢方法用清水作清洗介質(zhì) ，是一種物理清垢方法 ，具有成本低、效率高、無污染、不損壞設(shè)備等優(yōu)點 。

4.2 現(xiàn)場應(yīng)用效果

目前采用鉆通工藝進行油管清洗，鉆通工藝主要是以機械刮削的方式清洗除垢：鉆噴桿由旋轉(zhuǎn)接頭帶動旋轉(zhuǎn)，噴桿頭端連接機械刮刀、 鋼絲刷、機械噴頭，機械刮刀刮削垢層后， 再由鋼絲刷刷掉垢物和銹層， 并用機械噴頭低壓水沖洗，達到清除內(nèi)部垢層的目的。

缺點：（1）在機械除垢過程中，若機械刮刀和鋼絲刷的直徑過大，則機械噴桿的前進阻力就會增大，使工作效率降低，且易燒毀電機；若直徑過小，則在刮削垢層時，刮削范圍受到局限，導致除垢不徹底。（2）由于油管表面不光滑，除垢不完全，有殘留，且無法刮掉堵實垢層。（3）噴水壓力小，噴出動能不足，沖洗效果差。（4）鉆頭、鋼絲刷損壞率高。（5）對于鍍滲鎢合金油管和內(nèi)襯油管，損壞鍍層和襯層。

4.3 自旋轉(zhuǎn)高壓噴射清洗使用效果

圍繞結(jié)垢水井油管清洗，以徹底除垢、同時不傷害油管防腐層為目的，以恢復廢棄物資使用為工作思路，現(xiàn)場逐步應(yīng)用了自旋轉(zhuǎn)高壓噴射清洗工藝技術(shù)，解決結(jié)垢造成的清洗難題。自旋轉(zhuǎn)高壓噴射清洗是一種新興的物理清洗技術(shù)，是以清水為介質(zhì)，通過高壓柱塞泵和特殊設(shè)計的噴嘴產(chǎn)生高壓高速水噴射，通過壓力的作用使噴頭產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速打1000轉(zhuǎn)/分以上，噴射以強大的沖擊力以一定的角度連續(xù)不斷地射向油管內(nèi)外表面，從而直接剝離、沖刷油管壁垢污及銹皮，使其脫落，達到清洗目的，同時不破壞內(nèi)壁防腐層。

自旋轉(zhuǎn)高壓噴射清洗技術(shù)結(jié)合自動化控制系統(tǒng)和水循環(huán)處理系統(tǒng)，做到徹底除垢、成本低、 無污染、 不損壞管體等優(yōu)點。 根據(jù)油田注水油管和注水管道除垢的需要 ，可設(shè)計固定式和移動式兩種不同的除垢裝置。通過改變壓力等參數(shù) ， 高壓水射流清洗油管結(jié)垢技術(shù)可推廣應(yīng)用于鍋爐、 換熱器、油水管線、 沉降罐等油垢的清洗，經(jīng)濟效益顯著 ， 應(yīng)用前景廣闊。