青海油田尕斯第三采油作業(yè)區(qū)管道結(jié)垢影響因素及治理方法

武建明++杜德香++王同惠++王國梁

[摘 ?要]管道結(jié)垢一直是油田治理的一大難題，結(jié)垢嚴(yán)重的管道對生產(chǎn)和生活都會產(chǎn)生很大的影響。本文結(jié)合青海油田現(xiàn)狀，并主要針對尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)的管網(wǎng)結(jié)垢現(xiàn)象進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明：該區(qū)塊中高含水、高鹽和一些溶解的氣體腐蝕（H2S、CO2和O2）和蠟沉積的出現(xiàn)是管道結(jié)垢的主要原因，并針對結(jié)垢現(xiàn)象，分析了結(jié)垢的主要原因（如溫度、壓力、流量、pH值等），提出了相關(guān)的防治方案，如防腐材料和除垢藥劑的選擇、化學(xué)清洗和機械除垢法等，這些方法對管道的清洗和治理具有一定的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]管線結(jié)垢 影響因素 處理措施

中圖分類號：TE868 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0145-01

油田管道輸送的原油中含有大量的混合物（如H2S、CO2、各類離子、泥沙等雜質(zhì)），致使管道極易發(fā)生結(jié)垢。管道結(jié)垢后使得管道橫截面收縮，流量變小，造成壓力損失，大大降低運輸流量，造成能源浪費。目前青海油田尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)垢體的清洗方法主要是熱洗及酸洗，這些方法存在很多弊端。通過深入研究管道結(jié)垢機理，分析影響結(jié)垢的因素，并根據(jù)管道中流體中介質(zhì)和管道材質(zhì)，提出相應(yīng)的清洗及防護方法，對于該區(qū)塊管網(wǎng)維護和完善有重要的意義[1]。

1 尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)管道結(jié)垢影響因素

青海油田尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)主要開采地層為E31及N1-N2，其中E31地層礦化度高，部分地層平均礦物離子濃度高達(dá)86200 mg/L，pH值5.4，水性呈弱酸性。其中SO4-2、HCO3-、Ca2+含量較高，為碳酸鹽和硫酸鹽的形成提供了有利條件。當(dāng)溫度、壓力等外界條件發(fā)生改變時，流體化學(xué)平衡被打破，致使管線結(jié)垢，并發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。同時N1-N2地層含蠟較高，第一次加熱至第二次加熱過程中，原油溫度逐漸下降，當(dāng)原油溫度低于蠟的初始結(jié)晶溫度時，蠟垢開始結(jié)晶析出[2]，產(chǎn)生了以碳酸鹽、硫酸鹽、蠟結(jié)晶為主的結(jié)垢物質(zhì)。致使該區(qū)域管網(wǎng)系統(tǒng)春季管網(wǎng)泄露、冬季管網(wǎng)堵塞頻發(fā)，難以滿足生產(chǎn)及安全需求。

1.1 溫度影響

尕斯庫勒油田目前油井253口，其中7-8月管線進(jìn)行化學(xué)熱溶劑清洗日平均次數(shù)為0.2次，9-10月為0.5次，11-12月為2.7次，從中可以看出溫度的改變直接影響了管線的結(jié)垢程度，結(jié)垢溫度的影響的主要是改變易結(jié)垢鹽類的溶解度[3]。溫度下降的同時，原油降低了對蠟的溶解能力，使蠟初始結(jié)晶溫度升高[4]，蠟開始析出，油溫與結(jié)蠟量關(guān)系如圖1所示。采出液溫度越高，碳酸鈣在水中的溶解度就越低，其結(jié)垢速率隨采出液溫度的上升而增加。

1.2 壓力影響

壓力對CaCO3、CaSO4和BaS04結(jié)垢均有影響。當(dāng)有相應(yīng)的氣體參加反應(yīng)時，壓力對CaCO3結(jié)垢影響較大，壓力降低，促進(jìn)結(jié)垢加速。在原油運輸中壓力逐漸降低，結(jié)垢率增加[5]。

1.3 流體飽和度的影響

E31地層原油隨著含水率的增加含鹽量逐步升高。含鹽度高的地層水會更易產(chǎn)生大量的鹽酸鹽和硫酸鹽的垢體，但高礦化度地層水相對穩(wěn)定。地層水被采出與注入水或是其他性質(zhì)的原油混合致使平衡被打破，極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使管線結(jié)垢[6]。

1.4 pH值的影響

當(dāng)管線內(nèi)流體的pH值偏堿性時，通常會產(chǎn)生大量的碳酸鈣沉淀。當(dāng)pH值偏酸性時，則產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀較少。pH值增大結(jié)垢趨勢增強，碳酸氫根離子易轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，從而容易產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，結(jié)垢量增多。

2 防治結(jié)垢的方法

石油管道的結(jié)垢處理方法，主要為物理法、化學(xué)法、機械法及流程改造四種。物理法主要是通過借助物理原理及設(shè)備來實現(xiàn)的;化學(xué)法主要是通過化學(xué)試劑與結(jié)垢物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)溶解結(jié)垢物質(zhì);工藝防垢過程通過改造易發(fā)生結(jié)垢的流程和區(qū)域，減少結(jié)垢概率，破壞結(jié)垢的規(guī)模。當(dāng)大片區(qū)域發(fā)生結(jié)垢后就應(yīng)采用機械方法或化學(xué)除垢，本文將主要介紹適用于尕斯庫勒尕斯第三采油作業(yè)區(qū)的幾種結(jié)垢防治對策。

2.1 中轉(zhuǎn)站脫水技術(shù)

中轉(zhuǎn)站是防治管網(wǎng)結(jié)垢一個非常有效的方法，通過中轉(zhuǎn)站脫水可準(zhǔn)確消除結(jié)垢的發(fā)生的概率。低含水和無水狀態(tài)的原油中鈣和鎂含量將大大的降低，減少了結(jié)垢的概率，即使有少量生成，是不會對管網(wǎng)產(chǎn)生太大的影響。尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)目前加熱加壓中轉(zhuǎn)站有6個，脫水中轉(zhuǎn)站1個，僅供主干線脫水，并未改善區(qū)塊內(nèi)結(jié)構(gòu)情況嚴(yán)重的問題[7]。

2.2 聚合物阻垢技術(shù)

目前，市場上有許多種阻垢劑，阻垢劑的作用及其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也較好，但也有一定的局限性：第一，高礦化度油田水化學(xué)阻垢劑，使用效果不太明顯，聚合物類阻垢劑在油田中使用頻率較高，但聚合物類阻垢劑可能造成二次污染油田水，從而增加污水處理難度，其次阻垢劑對于懸浮型結(jié)垢無作用效果，無益于長期使用[8]。

2.3 磁防垢技術(shù)

磁防垢技術(shù)在油田中的應(yīng)用存在著一定的局限性，主要是因為含鹽濃度對磁防垢具有一定的影響，含鹽量越高，磁防垢的效果越差差。國內(nèi)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示磁防垢技術(shù)在鹽濃度含量超過3000mg/L的水溶液就不能達(dá)到效果[9]。

2.4 超聲波防垢技術(shù)

超聲波在管線內(nèi)的衰減隨距離增加而明顯的增加，短距離內(nèi)的超聲波波防垢技術(shù)能較好的應(yīng)用，但對于遠(yuǎn)距離的管線結(jié)垢后，超聲波難以實現(xiàn)除垢應(yīng)用，不適于大面積額使用。

3 結(jié)論

通過對尕斯油田結(jié)垢原因及防垢技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)這些結(jié)垢的方法不能有效的消除抽油井中易結(jié)垢離子的形成，且不能使這些離子在進(jìn)入油田集輸系統(tǒng)之前消除掉。尕斯庫勒第三采油作業(yè)區(qū)輸油管線距離較長，區(qū)塊內(nèi)原油物性差距較大，管網(wǎng)內(nèi)成垢離子含量較多，溫度變化影響較大。想要解決該區(qū)塊春季管網(wǎng)泄露，冬季管網(wǎng)堵塞頻發(fā)的問題，需要從根本上解決該區(qū)塊成垢離子含量較高的問題，結(jié)合以上問題，提出以下解決方案：首先增加脫水中轉(zhuǎn)站的同時使用化學(xué)試劑降低原油內(nèi)的成垢離子含量;其次，控制管線的流體溫度，對該區(qū)的流體取樣分析，并計算出蠟、硫酸鈣、碳酸鈣的成垢溫度臨界值來控制流體溫度區(qū)間，從而減少垢體形成;實時跟蹤管線壓力，實現(xiàn)壓力的數(shù)字化管理，通過壓力差計算來實時監(jiān)測和治理初期結(jié)垢管線。

參考文獻(xiàn)

[1] 付亞榮，王開炳.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于油田地面集輸管道結(jié)垢預(yù)測[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，1999，21（2）：68-69.

[2]賈海波，郭焱，李昱江，等.陜北油田集輸系統(tǒng)結(jié)垢機理研究[J].油氣田地面工程，2009，28（10）：9-10.

[3]左景欒，任韶然，于洪敏.油田防垢技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].石油工程建設(shè)，2008，34（2）：7-14.

[4]龍媛媛.勝利油田典型區(qū)塊集輸系統(tǒng)的腐蝕及防護[J].石油化工腐蝕與防護，2006，23（6）：1-2.

作者簡介：武建明，（1973-），男，青海西寧人，采油技師，研究方向：采油工藝

杜德香（1977.6.30），女，青海湟中人，采油高級技師，研究方向：采油工藝及工程設(shè)計發(fā)展