強堿體系三元復(fù)合驅(qū)配注系統(tǒng)清垢技術(shù)

王萌 趙晶 高文宇

1大慶油田質(zhì)量安全環(huán)保監(jiān)督評價中心

2大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠試驗大隊

三元復(fù)合驅(qū)是三次采油最有效的技術(shù)之一，該體系包含聚合物、堿和表面活性劑三類藥劑。但當(dāng)復(fù)合體系pH 值、地層水離子含量、溫度和壓力等任一條件發(fā)生變化時，進入地層的三元復(fù)合驅(qū)油體系在運移過程中，氫氧化鈉與地層水及地層巖石會發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，最終沉積生成垢質(zhì)，它將不同程度地影響油田生產(chǎn)的各個系統(tǒng)。

根據(jù)配注系統(tǒng)不同節(jié)點結(jié)垢程度不同，采取清垢措施時需清洗整條匯管，導(dǎo)致工作量增多、成本加大，站內(nèi)管線除垢影響配注時率和配注質(zhì)量，且站內(nèi)酸洗效果評價手段不夠完善，酸洗后需拆開觀察效果，費時費力[1]。因此，開展三元復(fù)合驅(qū)配注系統(tǒng)垢質(zhì)的成分分布、規(guī)律研究及完善相應(yīng)清、防垢技術(shù)十分必要。

1 三元復(fù)合驅(qū)垢質(zhì)沉積物檢測方法

垢質(zhì)分析設(shè)備[2]主要有馬弗爐、SDT 差熱分析儀和等離子體發(fā)射光譜儀等。垢質(zhì)分析結(jié)果能夠切實反映油田垢質(zhì)的組成及其形成環(huán)境，能夠為實施有效清、防垢措施提供借鑒。垢質(zhì)成分分析主要步驟見表1。

表1 垢質(zhì)成分分析步驟Tab.1 Procedures of scale composition analysis

對原有方法部分問題進行優(yōu)化，在預(yù)處理階段以體積比為9∶1∶10 的二氯甲烷、甲醇和石油醚復(fù)配混合劑取代單一溶劑石油醚，除油效果更好；將計算有機物含量失質(zhì)量的溫度界限從100～430 ℃調(diào)整到530 ℃，標(biāo)定更準(zhǔn)確；原有方法采用王水溶垢，對人的皮膚及呼吸系統(tǒng)危害較大，現(xiàn)對三元復(fù)合驅(qū)垢樣改用無機酸與氫氧化鈉先后溶垢，更有針對性，安全性更高。

2 配注系統(tǒng)垢質(zhì)分析

配注系統(tǒng)成垢機理[3]包括：現(xiàn)場污水中含有鈣鎂離子；氫氧化鈉會與污水中HCO3-反應(yīng)[4]生成碳酸鹽沉淀，Ca2+、Mg2+、Ba2+濃度降低[5]。

從外觀來看配注系統(tǒng)的垢質(zhì)形貌接近（圖1），呈現(xiàn)出典型的碳酸鹽垢特征[6]，垢質(zhì)相對疏松。

圖1 三元復(fù)合驅(qū)配注系統(tǒng)結(jié)垢形貌Fig.1 Scaling morphology of ASP flooding injection pipeline

從垢質(zhì)分析結(jié)果（表2）來看，配注系統(tǒng)不同部位的垢質(zhì)都以碳酸鹽垢為主，并裹挾著少量聚合物和表面活性劑，其中高壓二元管線與注入閥組成分更接近，且垢質(zhì)相對疏松；而水井管線中出現(xiàn)了少量氧化鐵垢，垢質(zhì)致密，呈片狀并緊貼管壁[7]。

表2 三元復(fù)合驅(qū)注入系統(tǒng)各節(jié)點垢組成分析結(jié)果Tab.2 Analysis results of scale compositions of each node of ASP flooding injection system

3 配注系統(tǒng)結(jié)垢預(yù)判與清垢

3.1 結(jié)垢預(yù)判方法

配注系統(tǒng)早期沒有預(yù)判結(jié)垢的方法[8]，站內(nèi)管線必須結(jié)垢后才能進行酸洗，影響了配注時率。經(jīng)過長時間摸索，總結(jié)出了多種結(jié)垢判斷方法，可提前預(yù)判結(jié)垢[9]和酸洗，保證注入質(zhì)量。

結(jié)垢預(yù)判方法：

監(jiān)控壓差：進、出站匯管之間壓差達到0.5 MPa 以上時，準(zhǔn)備酸洗除垢。

監(jiān)控流量：確保單條管線的進口閥門開度保持不變，流量逐漸下降至正常值的70%以下。

總量控制：單個靜態(tài)混合器累積加堿液量達到7.5×104m3。

周期優(yōu)化：管線運行至3 個月時，將過濾器拆卸，觀察結(jié)垢厚度，確定結(jié)垢程度。

3.2 酸洗清垢方式

未實現(xiàn)不同節(jié)點酸洗時，酸洗必須清洗整條匯管，多處管線因未結(jié)垢被酸液腐蝕[10]會存在穿孔等安全隱患。故在站內(nèi)新增多處酸洗節(jié)點，同時在靜混器前后增加酸洗節(jié)點，可滿足靜混器結(jié)垢周期短的酸洗需求，在出站匯管及注入站來液匯管上增加酸洗點，可滿足站外管線管徑較大、結(jié)垢周期較長的酸洗需求，多節(jié)點酸洗除垢滿足了站內(nèi)個性化除垢的需求，節(jié)省了酸洗費用。通過現(xiàn)場試驗，除垢方式逐漸多樣化，部分節(jié)點逐漸使用新式除垢方式。

除垢方式主要分為化學(xué)除垢方法和物理除垢方法，其中化學(xué)除垢包括鰲合劑溶劑清洗和酸洗等利用化學(xué)反應(yīng)溶垢的技術(shù)，主要清洗站內(nèi)管線的垢質(zhì)?；瘜W(xué)除垢的除垢效率較高，可降低人工成本，具有廣泛的適用性和應(yīng)用性，但也存在藥劑成本昂貴，酸洗液在有效除垢的同時破壞管線結(jié)構(gòu)的問題。與之相反，站外管線除垢主要采用物理方法，具體有空穴射流除垢法、電脈沖除垢法以及高壓水射流除垢法。物理方法不使用化學(xué)藥劑，不會污染環(huán)境，施工人員不會因吸入、接觸化學(xué)藥劑危害身體健康，并且不會腐蝕待除垢設(shè)備，適用于局部除垢。但物理清垢方式受到清洗部位的局限，不適合用在非直管和被阻塞的管道。多種除垢方式配合使用，提高了除垢效率，節(jié)省了除垢費用。

3.3 配注系統(tǒng)酸洗效果評價

早期對站內(nèi)酸洗效果評價手段不夠完善，經(jīng)常需要拆開觀察，費時費力，且仍會出現(xiàn)部分單井酸洗效果不好的問題。經(jīng)摸索總結(jié)出靜態(tài)混合器酸洗效果評價表，見表3。

表3 靜態(tài)混合器酸洗除垢效果統(tǒng)計Tab.3 Statistics of pickling descaling effect of static mixer

4 結(jié)束語

站內(nèi)新增多處酸洗節(jié)點，實現(xiàn)不同結(jié)垢周期管線分段酸洗，提高了酸洗效率，減輕了酸洗對配注質(zhì)量的影響。通過結(jié)垢預(yù)判方法提前預(yù)判結(jié)垢，及時進行除垢，分析準(zhǔn)確率達90%以上，保證了配注質(zhì)量。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用最佳配注系統(tǒng)除垢方式提高了工作效率，降低了除垢費用。通過完善配注系統(tǒng)酸洗效果評價，約束了除垢廠家，保證了除垢的效率和效果。