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        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

        2016-11-01 14:50:29武建明杜德香王同惠王國梁
        中國科技博覽 2016年22期
        關(guān)鍵詞:處理措施影響因素

        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(huì)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(jī)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(hào):TE868 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(yùn)輸流量,造成能源浪費(fèi)。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(jī)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(hù)方法,對于該區(qū)塊管網(wǎng)維護(hù)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(shí),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(shí)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(shí),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(shí),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(shí),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(yùn)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(huì)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(shí),通常會(huì)產(chǎn)生大量的碳酸鈣沉淀。當(dāng)pH值偏酸性時(shí),則產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀較少。pH值增大結(jié)垢趨勢增強(qiáng),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(jī)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(shí)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(jī)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(gè)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(huì)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(gè),脫水中轉(zhuǎn)站1個(gè),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(gè)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?yàn)楹}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(jì)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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)時(shí)跟蹤管線壓力,實(shí)現(xiàn)壓力的數(shù)字化管理,通過壓力差計(jì)算來實(shí)時(shí)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(bào),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(jī)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(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù),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(jì)發(fā)展

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