雒和敏，張榮輝，鐵成軍，董立超，顧中波，師濤

中國石油長(zhǎng)慶油田公司第八采油廠，陜西西安710021

姬塬油田集輸系統(tǒng)工藝法防垢模式的評(píng)價(jià)

雒和敏，張榮輝，鐵成軍，董立超，顧中波，師濤

中國石油長(zhǎng)慶油田公司第八采油廠，陜西西安710021

姬塬油田的樊學(xué)區(qū)塊，由于各層系地層水配伍性差，加之混層開發(fā)及混合處理的集輸模式，導(dǎo)致集輸系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，直接影響到原油正常生產(chǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患。為保障系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，采用以工藝法防垢為主，化學(xué)、物理法防除垢為輔的綜合清防垢體系，逐步形成了“原油分層集輸、分層處理、凈化油合層輸送、采出水分層回注”的工藝模式，結(jié)垢治理取得了較大成效。針對(duì)近兩年工藝法防垢的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果分析，評(píng)價(jià)工藝法防垢的應(yīng)用效果。

油田；集輸系統(tǒng)；結(jié)垢；工藝法防垢

0 引言

油田進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)建設(shè)期，常采取多層系迭合開發(fā)，配套建設(shè)的集輸工藝及原油處理工藝也多采用多層系混合集輸、混合處理的開發(fā)模式，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重[1-2]。目前姬塬油田采用混層開發(fā)及混合處理的集輸模式，各層系采出水配伍性差，系統(tǒng)結(jié)垢已影響原油正常生產(chǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患。本文在對(duì)姬塬油田樊學(xué)區(qū)塊配伍性進(jìn)行試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，通過化學(xué)、物理及電子和聲波防垢技術(shù)的應(yīng)用及集輸工藝改造，評(píng)價(jià)了工藝防垢模式的應(yīng)用效果。

1 工藝防垢模式

1.1 阻垢劑

在學(xué)2增、學(xué)4增、學(xué)5增、學(xué)一轉(zhuǎn)、學(xué)二轉(zhuǎn)等5座結(jié)垢嚴(yán)重站點(diǎn)開展了阻垢劑篩選評(píng)價(jià)試驗(yàn)。長(zhǎng)慶化工生產(chǎn)的ZG-558型阻垢劑對(duì)學(xué)5增、學(xué)一轉(zhuǎn)阻垢效果好。學(xué)2增、學(xué)4增、學(xué)二轉(zhuǎn)站點(diǎn)由于混采層位多，地層水中Ca2+、Sr2+、Ba2+含量都很高，常規(guī)鋇鍶垢阻垢劑會(huì)產(chǎn)生絮凝和加速鈣離子沉淀。經(jīng)過多次試驗(yàn)，采用了新型阻垢劑ZBC-10，用于高、中Ca2+、Sr2+、Ba2+濃度的油田水處理，阻垢性能優(yōu)良。ZG-558型阻垢劑在學(xué)5增投加2個(gè)月后，結(jié)垢速率由15 mm/a降為6 mm/a；在學(xué)一轉(zhuǎn)投加3個(gè)月后，結(jié)垢速率由20 mm/a降為4 mm/a。ZBC-10型阻垢劑在學(xué)2增投加2個(gè)月后，結(jié)垢速率由30 mm/a降為24mm/a；在學(xué)4增投加3個(gè)月后，結(jié)垢速率由20mm/a降低為12mm/a，具有一定防治效果。

1.2 管道物理清垢技術(shù)

針對(duì)單井集油管道因結(jié)蠟、結(jié)垢導(dǎo)致頻繁堵塞，熱洗無效的現(xiàn)象，引進(jìn)物理除垢技術(shù)，對(duì)管道進(jìn)行通球清垢，針對(duì)結(jié)垢嚴(yán)重的學(xué)29、學(xué)77-84等10條管道進(jìn)行物理清垢，共清理管道28 km。清垢后管道平均回壓下降2.2 MPa，清垢效果顯著，如表1所示。

表1 管道物理清垢技術(shù)效果

1.3 井下清防垢工藝試驗(yàn)

1.3.1 井下點(diǎn)滴防垢

油田開發(fā)進(jìn)入中后期以后，井筒結(jié)垢腐蝕嚴(yán)重，影響了油井的正常生產(chǎn)，根據(jù)各井結(jié)垢程度以及產(chǎn)液量，預(yù)計(jì)作業(yè)周期，重點(diǎn)評(píng)價(jià)各井合適的儲(chǔ)藥管長(zhǎng)度、加藥濃度等工藝參數(shù)，共實(shí)施7口井。試驗(yàn)結(jié)果表明井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置有效期為10個(gè)月，可有效防治井筒結(jié)垢，滿足生產(chǎn)需求。

1.3.2 油套環(huán)空添加防垢劑

對(duì)11口結(jié)垢油井采取油套環(huán)空添加防垢劑的方式，選用膦酸基丁烷三羧酸（PBTCA），投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30×10-6，加藥周期為7 d，試驗(yàn)結(jié)果表明此方法可以有效防治井筒結(jié)垢：井筒結(jié)垢趨勢(shì)明顯減緩，結(jié)垢速率由35 mm/a降為24 mm/a，延長(zhǎng)了檢泵周期和油管桿使用壽命，具有一定效果。不足之處在于無法實(shí)現(xiàn)隔采井、套壓控制油井的投加。

1.4 電子和聲波防垢技術(shù)

電子感應(yīng)水處理器阻垢除垢儀和超聲波防垢除垢儀已在樊學(xué)區(qū)塊學(xué)2增、學(xué)4增、學(xué)5增、學(xué)一轉(zhuǎn)及學(xué)二轉(zhuǎn)等15個(gè)站點(diǎn)應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行平穩(wěn)，具有一定的防垢效果，能夠有效保護(hù)重點(diǎn)設(shè)備。防垢儀器配套安裝后，使加熱爐盤管更換周期由1～3個(gè)月延長(zhǎng)到6～12個(gè)月，外輸泵維修周期延長(zhǎng)至6個(gè)月，且安全平穩(wěn)運(yùn)行，防垢效果明顯。新型防垢除垢裝置能使結(jié)垢速率變緩，但是其作用的距離、范圍有限，因而主要用來保護(hù)加熱爐、外輸泵等重點(diǎn)設(shè)備。但它不能從根本上解決成垢離子的產(chǎn)生。

1.5 集輸工藝改造

1.5.1 工藝需求及改造原則

針對(duì)多層系疊合開發(fā)區(qū)塊混合集輸容易結(jié)垢的問題，在地面工程建設(shè)的同時(shí)提出工藝需求及改造原則。

（1）對(duì)不配伍層系混層開發(fā)油井，對(duì)液量較小達(dá)不到管道最小起輸量或拉運(yùn)方式成本較高的井組，進(jìn)行改層處理或采用混層集輸?shù)姆绞捷斔汀２慌湮殡p層系混合開發(fā)井場(chǎng)依托雙管流程實(shí)現(xiàn)分層集油，兩個(gè)以上不配伍層系混合開發(fā)井場(chǎng)及功圖計(jì)量井場(chǎng)，采用新增單井管道的方式實(shí)現(xiàn)分層集油。

（2）增壓點(diǎn)分層后液量最大的層系依托已建系統(tǒng)外輸，其余層系新建規(guī)格D60 mm×3.5 mm或D 76 mm ×4 mm外輸管道，管道承受壓力為20 MPa，采用間歇輸送方式；外輸泵優(yōu)先選用CQ系列單螺桿泵，伴生氣豐富的增壓點(diǎn)采用油氣混輸泵；液量分層后外輸液量20 m3/d以上的層系采用管道輸送，確保管道最大停輸時(shí)間，液量小于20 m3/d的層系采用增壓點(diǎn)集中拉油或單井拉油的方式。

（3）根據(jù)三疊系與侏羅系液量差異、地層水配伍性差異，在接轉(zhuǎn)站附近新建脫水站，對(duì)液量較小層系站外脫水，脫出污水簡(jiǎn)易處理、同層回注，凈化油與站內(nèi)含水油混合外輸至聯(lián)合站集中處理。

（4）聯(lián)合站站內(nèi)液量較大層系依托站內(nèi)已建系統(tǒng)，液量較小層系依托站內(nèi)新增三相分離器或站外脫水站脫水，兩層系凈化油混合外輸至下游站點(diǎn)。

1.5.2 改造方案及效果

依據(jù)如上改造原則及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出了集輸系統(tǒng)分層改造方案（圖1）及接轉(zhuǎn)站分層改造工藝流程（圖2）。

集輸系統(tǒng)分層改造后，樊學(xué)區(qū)塊建立了延9集輸系統(tǒng)、長(zhǎng)8集輸系統(tǒng)、長(zhǎng)4+5集輸系統(tǒng)，工藝改造實(shí)現(xiàn)了侏羅系與三疊系依托雙流程分層集油、分層進(jìn)站、總機(jī)關(guān)分層集油、加熱爐分層加熱、緩沖罐分層配套、外輸系統(tǒng)分層外輸，實(shí)現(xiàn)了“分層集輸、分層脫水、同層回注”的集輸模式，確保了樊學(xué)區(qū)塊學(xué)一脫、學(xué)二脫、學(xué)三脫、學(xué)一聯(lián)等站點(diǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，明顯減緩了學(xué)一聯(lián)、學(xué)一轉(zhuǎn)、學(xué)二轉(zhuǎn)、學(xué)三轉(zhuǎn)、學(xué)4增等結(jié)垢嚴(yán)重站點(diǎn)的結(jié)垢速率，并且延長(zhǎng)了站內(nèi)主要設(shè)備的結(jié)垢周期，有效緩解了系統(tǒng)輸油壓力。樊學(xué)區(qū)塊采出水日回注量高達(dá)900 m3/d，有效回注率達(dá)75%，全區(qū)實(shí)現(xiàn)了“井組雙管集油、增壓點(diǎn)分層集輸、接轉(zhuǎn)站分層脫水、采出水同層回注、配套防除垢及化學(xué)加藥設(shè)備”，緩解了整個(gè)區(qū)塊集輸系統(tǒng)的結(jié)垢速率，確保集輸系統(tǒng)平穩(wěn)、高效運(yùn)行，較好地解決了集輸系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重的問題。

圖1 集輸系統(tǒng)分層改造總體方案

圖2 接轉(zhuǎn)站分層改造工藝流程

學(xué)4增分層改造前1#加熱爐一次加熱進(jìn)口壓力為0.4 MPa，出口壓力0.3 MPa，壓差0.1 MPa，垢層厚度為30 mm，均勻且致密，人工清除難度很大。分層改造實(shí)施5個(gè)月后，打開加熱爐進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)垢層有脫落現(xiàn)象，盤管內(nèi)垢層呈斑駁、坑洼狀，盤管內(nèi)壁顯露出金屬本色，觀察壓力變化情況發(fā)現(xiàn)2臺(tái)加熱爐進(jìn)口壓力均有所降低，壓差也在逐漸縮小，1#加熱爐進(jìn)、出口壓力降為0.3 MPa和0.25 MPa。在學(xué)二轉(zhuǎn)分層改造實(shí)施后，系統(tǒng)運(yùn)行壓力降低0.5 MPa，效果明顯。學(xué)一轉(zhuǎn)分層改造后結(jié)垢速率由20 mm/a降為4 mm/a，學(xué)二轉(zhuǎn)分層改造后結(jié)垢速率由30 mm/a降為24 mm/a，學(xué)三轉(zhuǎn)分層改造后結(jié)垢速率由20 mm/a降為12 mm/a。

1.5.3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

工藝流程改造后防垢效果明顯（見圖3），其效益主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：其一節(jié)約了維修費(fèi)用。過去結(jié)垢嚴(yán)重站點(diǎn)每3個(gè)月就要對(duì)加熱爐盤管更換一次，更換一組盤管費(fèi)用約0.8萬元，流程改造后，目前盤管平均更換周期由3個(gè)月延長(zhǎng)至1年，每臺(tái)加熱爐平均每年節(jié)約2.4萬元。其二提高了安全系數(shù)?？捎行Х乐构傅纳?，避免了加熱爐盤管鼓包、變形、穿孔，管道堵塞等引發(fā)的安全問題。其三降低了加熱爐壓差。處理后加熱爐進(jìn)、出口壓差由原來的0.2～0.3 MPa降至0.02～0.1MPa，可以降低前端機(jī)泵負(fù)荷，節(jié)省電費(fèi)約2.3萬元/年。

圖3 改造前后結(jié)垢情況對(duì)比

2 對(duì)工藝防垢模式的認(rèn)識(shí)

油田地層防垢主要采用注水系統(tǒng)連續(xù)投加阻垢劑的方法。井筒防垢主要采用油套環(huán)空投加阻垢劑、增設(shè)井下防垢工具等防垢對(duì)策。站點(diǎn)工藝流程改造只能解決一個(gè)“點(diǎn)”，而整個(gè)集輸系統(tǒng)的“面”的結(jié)垢問題依然存在。而其他層位新投井也可能進(jìn)入老站點(diǎn)集輸流程，使得老站點(diǎn)水質(zhì)成分變得復(fù)雜，結(jié)垢問題越來越嚴(yán)重，治理難度也會(huì)越大。因此，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)采用綜合防垢治理模式進(jìn)行油田防垢工作。

（1）利用工藝防垢技術(shù)優(yōu)化集輸工藝，實(shí)現(xiàn)分層集輸與設(shè)立結(jié)垢帶相結(jié)合的工藝流程，讓成垢離子相互隔離或集中在結(jié)垢帶內(nèi)結(jié)垢，緩解集輸系統(tǒng)“面”的結(jié)垢。目前樊學(xué)區(qū)分層改造基本完成，混合開發(fā)井組及站點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)分層集輸，各站點(diǎn)結(jié)垢問題得到有效緩解。

（2）新型防垢除垢儀器能夠降低結(jié)垢速率，且能夠使已結(jié)垢體變碎易清理，因而可以依靠它保護(hù)加熱爐、外輸泵等重點(diǎn)設(shè)備。不足之處在于其作用的距離、范圍有限。

（3）化學(xué)加藥解決中、長(zhǎng)距離集輸管道結(jié)垢問題，發(fā)揮化學(xué)防垢技術(shù)的長(zhǎng)效性特點(diǎn)，緩解集輸系統(tǒng)“線”的結(jié)垢問題。同時(shí)，化學(xué)防垢法在地層、井筒及站點(diǎn)也有較好的效果。集輸站點(diǎn)可在各增壓點(diǎn)投加合適的化學(xué)阻垢劑。對(duì)新建站點(diǎn)配套安裝加藥裝置、優(yōu)化站點(diǎn)加藥位置，由加熱爐一次加熱進(jìn)口處改至總機(jī)關(guān)匯管處，保護(hù)重點(diǎn)單元，提高藥品使用效率。

3 結(jié)束語

油田結(jié)垢的防治對(duì)油田開發(fā)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的意義，應(yīng)重視其研究工作。在清防垢工作中，防垢儀器保護(hù)重點(diǎn)設(shè)備，緩解重點(diǎn)設(shè)備的結(jié)垢；化學(xué)加藥保護(hù)中、長(zhǎng)輸管道，緩解集輸管道的結(jié)垢；工藝改造使成垢離子相互隔離緩解整個(gè)工藝系統(tǒng)的結(jié)垢。這些形成綜合防垢體系，以確保集輸系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，此防垢模式在姬塬油田得到了較好的應(yīng)用效果，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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Evaluation of Process Method for Scale Prevention in Transport and Gathering System ofJiyuan Oilfield

Luo Hemin，Zhang Ronghui，Tie Chengjun，Dong Lichao，Gu Zhongbo，ShiTao
Eighth OilRecovery Factory of PetroChina Changqing Oilfield Branch Company，Xi’an 710021，China

In Fanxue Block of Jiyuan Oilfield，serious scale exists in gathering system due to the poor compatibility of stratum water from different strata as well as the mixing stratum development and mixing gathering and transport mode.So the crude oil production is affected directly，and there is a serious safety risk.To ensure the system running smoothly，the associated cleaning and preventing scale system is developed，which adopts process method supplemented by chemical and physical clearing scale methods and forms the process mode of“crude oil stratified gathering and transport and processing；purified oil gathered transport；produced water stratified reinjection”.The scale prevention has achieved a remarkable effect.Based on the field application of the process method for scale prevention in recent two years，the benefit of applying the mode is evaluated.

oilfield；transport and gathering system；scale；process method for scale prevention

中國石油長(zhǎng)慶油田公司2012年度科技計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)20126979）

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.016

雒和敏（1967-），男，甘肅甘谷人，工程師，2004畢業(yè)于北京理工大學(xué)工商管理專業(yè)，長(zhǎng)期從事采油生產(chǎn)管理工作。

2013-12-21

2014-06-01