大慶油田采油三廠

弱堿三元驅(qū)注入系統(tǒng)在線清洗除垢

于智明大慶油田采油三廠

弱堿三元驅(qū)注入系統(tǒng)主要結(jié)垢部位在高壓堿靜態(tài)混合器、高壓二元靜態(tài)混合器、單井單流閥及其靜態(tài)混合器，其主要成分為鈣質(zhì)垢。弱堿三元驅(qū)注入系統(tǒng)垢影響注入時(shí)率和驅(qū)油效果，因此，在大慶油田某弱堿三元區(qū)塊開(kāi)展了在線清洗除垢方法的研究，根據(jù)結(jié)垢部位、結(jié)垢量及結(jié)垢周期的不同進(jìn)行分段、分周期清洗。該清洗方法具有清洗速度快、操作簡(jiǎn)便、清洗徹底等優(yōu)勢(shì)，延長(zhǎng)了流程中各種計(jì)量?jī)x表及閥門(mén)的更換和維護(hù)周期。

在線清洗；清洗周期；調(diào)節(jié)閥；單流閥；垢樣

大慶油田某弱堿三元區(qū)塊化學(xué)驅(qū)階段共分4個(gè)段塞注入：前置聚合物段塞、三元主段塞、三元副段塞和后續(xù)聚合物保護(hù)段塞。注入站于2012年7月建成，2013年3月投注前期聚合物段塞，2013年7月至今為三元主段塞。站內(nèi)采用低壓二元、高壓二元、單泵單井的三元驅(qū)簡(jiǎn)化配注工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為單井平均注入量65 m3/d，注入站柱塞泵96臺(tái)。隨著三元主段塞的投注，地面注入系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)閥、靜態(tài)混合器等部位出現(xiàn)結(jié)垢卡阻現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了注入時(shí)率和驅(qū)油效果。為克服結(jié)垢影響，有必要對(duì)垢樣進(jìn)行分析，優(yōu)選清垢藥劑和優(yōu)化清洗方式，摸索出適合地面工藝流程的在線清洗除垢方法。

1垢樣分析

注入站工藝流程如圖1所示，站內(nèi)由曝氧站來(lái)的曝氧水與表活劑在本站配制成一元液后輸送至聚合物配制站，配制成低壓二元母液后返輸回本站，與本站配制的高壓二元液按一定比例稀釋混合，形成堿和表活劑濃度穩(wěn)定、聚合物濃度可調(diào)的三元目的液，通過(guò)站外單井管道輸至注入井。三元注入站在注入3個(gè)月后開(kāi)始出現(xiàn)結(jié)垢，其主要結(jié)垢部位在高壓堿靜態(tài)混合器、高壓二元靜態(tài)混合器、單井單流閥及其靜態(tài)混合器，經(jīng)化驗(yàn)后可知，其垢質(zhì)主要是鈣質(zhì)垢，如表1所示。分析認(rèn)為，主要由于堿中碳酸根與水的鈣離子過(guò)飽和后析出結(jié)垢。

圖1 三元配注站注入工藝流程

表1 注入端垢樣成分

2清洗流程及清洗方式優(yōu)化

2.1 單井在線清洗流程

通過(guò)對(duì)站內(nèi)單井流程的分析，除去管線內(nèi)部及流程中各設(shè)備所結(jié)垢的最有效方法是循環(huán)式的在線清洗。主要結(jié)垢部位均是堿液所流經(jīng)的管線及設(shè)備，因此在單井高壓二元閘閥上部加裝閥門(mén)作為在線清洗流程的入口，而出液口則在單井靜態(tài)混合器的下部。

（1）清洗設(shè)備。清洗設(shè)備由清洗泵、清洗桶、清洗管線三大部分組成。小型清洗設(shè)備（用于清洗單井）清洗泵排量為15 m3/h，清洗桶中清洗液經(jīng)增壓泵進(jìn)入清洗流程作業(yè)，酸液由無(wú)機(jī)酸和緩蝕劑復(fù)配而成。清洗管線出口處安裝有壓力表，用于控制清洗液流速以免造成管線內(nèi)憋壓，同時(shí)可控制清洗時(shí)間，單井清洗流程見(jiàn)圖2。

（2）單流閥及高壓二元調(diào)節(jié)閥清洗方式。清洗時(shí)將高壓二元調(diào)節(jié)閥上部法蘭至單流閥部分拆卸下來(lái)，將加工的清垢接頭安裝到上部法蘭位置作為清洗液的出液口，加裝的球閥接頭作為進(jìn)液口。通過(guò)多次摸索可知，在線清洗每個(gè)調(diào)節(jié)閥需要30～45 min，在清洗的同時(shí)可以用藥劑來(lái)清洗拆卸下來(lái)的單流閥及連接管線。同人工物理清洗相比，在線清洗的方法可以更徹底地清除調(diào)節(jié)閥內(nèi)部各部件、單流閥及連接管線內(nèi)部的垢質(zhì)。

圖2 單井清洗流程

（3）靜態(tài)混合器的清洗方式。針對(duì)單井靜態(tài)混合器中含有混合單元，在清洗過(guò)程中易產(chǎn)生節(jié)流、結(jié)垢嚴(yán)重難清洗的情況，采取將靜混現(xiàn)場(chǎng)拆卸，對(duì)混合單元進(jìn)行逐個(gè)離線清洗的方式，清洗時(shí)間為1～1.5 h。清洗后因結(jié)垢而堵塞的注入井恢復(fù)注入。

2.2 匯管的清洗

從堿儲(chǔ)罐出口高壓堿泵到注入站內(nèi)單井高壓二元管線，匯管一共有3段，分別是高壓堿泵至高壓堿靜態(tài)混合器（DN100 mm），高壓堿靜態(tài)混合器至注入泵房?jī)?nèi)高壓二元匯管閥門(mén)前（DN250 mm），高壓二元匯管閥門(mén)后至單井高壓二元閘閥（DN250mm）。因第一與第三段管線均只有1條，所以清洗時(shí)需要停產(chǎn)，而第二段管線有2條，因管線存在變徑及清洗條件的不同，將匯管的在線清洗工作劃分成了三個(gè)部分。匯管的清洗設(shè)備相應(yīng)增多，結(jié)構(gòu)與小型清洗裝置相同，其清洗泵排量增大到50 m3/h，清洗流程見(jiàn)圖3。

圖3 匯管清洗流程

第一段管線內(nèi)部只流經(jīng)堿液，因此清洗時(shí)只需要用除垢劑進(jìn)行清洗，第二段和第三段管線內(nèi)因其流經(jīng)表活劑液，拆卸DN250 mm靜態(tài)混合器時(shí)發(fā)現(xiàn)管線內(nèi)部垢質(zhì)分為兩層，下層是鈣質(zhì)垢，上層是表活劑中的油與聚合物、污水中的雜質(zhì)混合后形成的油質(zhì)垢，因此清洗時(shí)需要先用除油藥劑清洗，后用除垢藥劑清洗。

通過(guò)多次清洗試驗(yàn)可知，根據(jù)匯管內(nèi)部垢質(zhì)成分的不同，單一除垢劑清洗需要24～30 h，除油劑加除垢劑的清洗方式需要48～60 h，清洗不及時(shí)會(huì)造成清洗時(shí)間延長(zhǎng)，影響注入時(shí)率。此外，大型靜態(tài)混合器內(nèi)部靜混單元易結(jié)垢和變形，清洗時(shí)應(yīng)拆卸后徹底清洗，并且更換變形的靜混單元，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2.3 確定清洗周期

在注入端結(jié)垢初期，因相關(guān)數(shù)據(jù)不足，采取隨時(shí)影響隨時(shí)清洗的除垢方式，單井閥組清洗周期為1.5～3個(gè)月，匯管部分清洗周期為5～8個(gè)月。因清洗周期的不固定，無(wú)法對(duì)注入流程內(nèi)部結(jié)垢情況進(jìn)行明確的判斷，同時(shí)也造成了注入體系的不穩(wěn)定，每月注入量差別很大。針對(duì)這種情況開(kāi)展了明確各部位清洗周期的工作。

首先根據(jù)單井注入量的變化判斷結(jié)垢程度，經(jīng)過(guò)多次清洗后摸索出根據(jù)沿程前后壓差變化情況（大于1 MPa）來(lái)判定清垢周期，如注入泵出口壓力和單井靜態(tài)混合器后壓力差大于1 MPa時(shí)，判斷此時(shí)靜態(tài)混合器堵塞，需要進(jìn)行清洗。

其次在每次匯管靜態(tài)混合器拆卸時(shí)對(duì)匯管管壁內(nèi)部結(jié)垢厚度進(jìn)行記錄，并且同當(dāng)時(shí)的體系注入量以及整體注入壓力進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)注入時(shí)間達(dá)到4～5個(gè)月時(shí)，隨著匯管內(nèi)部垢質(zhì)厚度增加，注入體系的注入量開(kāi)始減少，壓力開(kāi)始升高，因此判定需要對(duì)匯管進(jìn)行清洗。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)于有備用管線部分的匯管管線采取清洗周期與更換匯管靜混時(shí)間相同清洗辦法，對(duì)于無(wú)備用管線部分的匯管因天氣原因，采取一年兩次的清洗辦法，初步總結(jié)出了各部分的清洗周期，見(jiàn)表2。

表2 管線及設(shè)備清洗周期

明確清洗周期后，注入端各部位按照周期清洗，注入量每月浮動(dòng)很小，注入體系質(zhì)量保持穩(wěn)定。

3結(jié)語(yǔ)

（1）弱堿三元驅(qū)注入系統(tǒng)主要結(jié)垢部位在高壓堿靜態(tài)混合器、高壓二元靜態(tài)混合器、單井單流閥及其靜態(tài)混合器，其主要成分為鈣質(zhì)垢。

（2）通過(guò)對(duì)高壓二元調(diào)節(jié)閥、單流閥及管線在線清洗方式和清洗周期進(jìn)行優(yōu)化，有效克服了結(jié)垢影響，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)注入要求。

（3）單井清洗費(fèi)用3 800元，匯管清洗費(fèi)用105元/米，本站年清洗費(fèi)用約130萬(wàn)元，與更換閥門(mén)、靜混等相比可節(jié)約大量資金，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.019

2015-03-23