超精微震蕩波除垢防垢技術(shù)在海上平臺(tái)油井管線的應(yīng)用

高峰　武玉飛　馬亮　王克勇

摘? 要：結(jié)垢是油田遇到的最嚴(yán)重的問(wèn)題之一，會(huì)引起設(shè)備和管道的局部腐蝕，導(dǎo)致短期內(nèi)穿孔，增大了水流的阻力，增加清垢費(fèi)用和停產(chǎn)檢修時(shí)間。結(jié)垢造成管道堵塞，嚴(yán)重影響了原油的開(kāi)發(fā)、降低油氣井的產(chǎn)出，甚至提前結(jié)束了油井壽命。該文通過(guò)對(duì)渤海油田某平臺(tái)A油井的水質(zhì)和垢樣分析，得出該油井結(jié)垢主要為碳酸鹽垢，并分析了油井結(jié)垢的原因，嘗試使用超精微震蕩波技術(shù)解決A油井結(jié)垢問(wèn)題。通過(guò)為期一年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，A油井酸洗后正常生產(chǎn)3個(gè)月的回壓由0.85 MPa降為0.6 MPa、酸洗周期由3個(gè)月延長(zhǎng)到12個(gè)月，拆開(kāi)管道觀察內(nèi)部結(jié)垢情況，證明超精微震蕩波在油井管線上，針對(duì)碳酸鹽垢的處理是一種有效的物理防垢技術(shù)，可以在海上油田易結(jié)垢管線上推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超精微震蕩波;除垢防垢;生產(chǎn)管線;油井

中圖分類(lèi)號(hào)：TE983? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

油藏流體從地層中流出或者在注水過(guò)程中，當(dāng)一定溫度、壓力等條件變化的情況下，都會(huì)結(jié)垢。尤其是在海上油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要靠提高注水速度的方式補(bǔ)充能量，這些措施大大加快了油井快速見(jiàn)水和含水上升的速度，地層水中含有高濃度、易結(jié)垢的鹽離子，在采油過(guò)程中壓力、溫度或水成分的變化，改變了原先的化學(xué)平衡并結(jié)垢，垢的主要成分是碳酸鈣，可混有碳酸鎂、硫酸鈣/鎂等成分，該現(xiàn)象在渤海油田日益突出。

渤海油田某平臺(tái)A油井自2015年12月25日投產(chǎn)，因管線結(jié)垢造成油井回壓上升，需要酸洗管線?；謴?fù)正常生產(chǎn)3個(gè)月后，又因結(jié)垢繼續(xù)堵塞管線，造成回壓達(dá)到設(shè)計(jì)的額定壓力，如此反復(fù)，嚴(yán)重影響了A油井的正常生產(chǎn)。決定采用超精微震蕩波對(duì)A油井進(jìn)行除垢防垢試驗(yàn)[2]。該文的研究，一方面緩解了A油井的結(jié)垢趨勢(shì)，解決了頻繁酸洗的問(wèn)題，保證油井正常生產(chǎn)，避免設(shè)備結(jié)垢堵死、失效。另一方面也為海上平臺(tái)結(jié)垢嚴(yán)重的管線推薦了一種新型的物理防垢技術(shù)，該技術(shù)能夠適應(yīng)油田安全生產(chǎn)、降本增效以及節(jié)能環(huán)保等多方面的要求。

1 A油井結(jié)垢原因研究

1.1 現(xiàn)場(chǎng)工況及水質(zhì)分析

A油井的額定回壓是1 MPa，高于額定回壓將導(dǎo)致油井關(guān)斷，為保證油井安全，平臺(tái)選擇回壓達(dá)到0.8 MPa進(jìn)行酸洗。取油井產(chǎn)出液進(jìn)行水質(zhì)分析，對(duì)垢樣進(jìn)行分析。結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，水型為碳酸氫鈉型，含有較多的Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-和SO42-。A油井隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)出液的溫度逐漸升高。當(dāng)溫度升高時(shí)，Ca（HCO3）2分解，產(chǎn)生CaCO3沉淀。

產(chǎn)出液流動(dòng)過(guò)程中，水中的CO2的分壓與水面上氣體中CO2的分壓成正比，所以任何有壓力降低的部位，CO2分壓都會(huì)變小，CO2就會(huì)從水中跑出，導(dǎo)致碳酸鈣沉淀，結(jié)垢，造成CaCO3。同時(shí)，溫度越高，水對(duì)CaCO3的溶解度越低，CaCO3越容易在管壁上沉積，結(jié)垢。

1.2 垢樣分析

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)垢樣進(jìn)行分析，確定出垢樣的主要成分為碳酸鈣沉淀，還有一些腐蝕產(chǎn)物。與水質(zhì)分析結(jié)果吻合，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，油井管線中垢的主要是無(wú)機(jī)垢，成分為碳酸鈣、碳酸鎂、SiO2及Fe的腐蝕產(chǎn)物，其是水中的鈣鎂離子及碳酸根、碳酸氫根離子，在流速降低、壓力下降、溶解的CO2釋放出后，形成含有鈣鎂的碳酸鹽，同時(shí)攜帶一部分油滴、砂及腐蝕產(chǎn)物，自流體中析出的產(chǎn)物。

2 超精微震蕩波除垢防垢技術(shù)

超精微震蕩波除防垢技術(shù)是靠調(diào)制特殊的分子振動(dòng)波和金屬晶格震蕩波產(chǎn)生超精微震蕩。超精微震蕩波針對(duì)流體中的粒子，開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)波形，作用于流體中的粒子，干擾粒子原來(lái)的震動(dòng)頻率。打散大的水分子團(tuán)，增強(qiáng)了水的活性。使垢晶體的微觀結(jié)構(gòu)變的“圓潤(rùn)”，不易插擠在一起，粒子間的結(jié)合力減弱，在水流的作用下逐漸被溶解，最終達(dá)到除垢防垢的目的[1]。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

3.1 施工數(shù)據(jù)

2018年11月在A油井上試驗(yàn)超精微震蕩波除垢防垢技術(shù)， A油井含水約93%，溫度在90℃左右，對(duì)垢樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)垢的主要成分是碳酸鈣。

3.2 施工效果

截至2019年11月，試驗(yàn)時(shí)間12個(gè)月，試驗(yàn)期內(nèi)油井回壓正常，保持在0.5 MPa～0.6 MPa額定壓力下，沒(méi)有因回壓上升造成油井降頻減產(chǎn)等問(wèn)題。沒(méi)有使用超精微震蕩波時(shí)，A油井酸洗除垢后，回壓隨著正常生產(chǎn)逐漸升高，平臺(tái)生產(chǎn)日?qǐng)?bào)繪制的回壓趨勢(shì)圖如圖1所示。

回壓趨勢(shì)圖顯示了A油井使用超精微震蕩波前后，酸洗后正常生產(chǎn)100天的回壓變化趨勢(shì)。由圖1可以看出，使用超精微震蕩波前，A油井酸洗后回壓0.5 MPa，恢復(fù)正常生產(chǎn)后，油井管線內(nèi)逐漸結(jié)垢，導(dǎo)致回壓逐漸升高，3個(gè)月后達(dá)到0.85 MPa，油井需要重新進(jìn)行酸洗。使用超精微震蕩波后，A油井酸洗后回壓0.55 MPa，恢復(fù)正常生產(chǎn)后，回壓保持穩(wěn)定，上漲趨勢(shì)被抑制，3個(gè)月后回壓0.6 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用前的油井回壓，與剛酸洗時(shí)差別不大。

為了直觀驗(yàn)證油井管線內(nèi)的結(jié)垢情況，拆開(kāi)管道直接觀察管線內(nèi)部的結(jié)垢情況。

管道內(nèi)部情況如圖2、圖3所示，通過(guò)觀察管線內(nèi)壁，A油井管線內(nèi)，無(wú)結(jié)垢情況，管線內(nèi)壁除有少量原油附著，并無(wú)硬垢產(chǎn)生。

4 結(jié)論

A油井結(jié)垢類(lèi)型為碳酸鈣垢。結(jié)垢原因?yàn)楫a(chǎn)出液高溫和成垢離子濃度高?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用證明：超精微震蕩波是一種具有良好阻垢及除垢作用的物理防垢技術(shù)，可在海上平臺(tái)油井管線上使用。該油井可以繼續(xù)使用超精微震蕩波阻垢技術(shù)。超精微震蕩波阻垢除垢技術(shù)也可在其他油井及海上平臺(tái)易結(jié)垢管道上推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇建國(guó).量子管通環(huán)阻垢技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用[J].全面腐蝕控制，2009，23（5）：32-33.

[2]楊帆.量子物理技術(shù)在油田管道防垢方面的應(yīng)用[J].化工管理，2017（4）：142.