馬震

（長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠試采作業(yè)區(qū)，甘肅慶陽(yáng) 745400）

1 注水系統(tǒng)結(jié)垢成因

現(xiàn)階段，我國(guó)就低滲透油田加大了開發(fā)的力度，為確保其穩(wěn)定且高效生產(chǎn)，均采用注水方式進(jìn)行開發(fā)。注水注水系統(tǒng)的水為系統(tǒng)產(chǎn)出液分離的污水，其中有大量的雜質(zhì)，如無(wú)機(jī)鹽、氧、溶解氣、機(jī)雜、硫化氫等，都聚集在配水封隔系統(tǒng)、注水井底部、井筒壁、閘門、管道彎頭等處產(chǎn)生化學(xué)、物理反應(yīng)而形成諸多性質(zhì)復(fù)雜的結(jié)垢。

2 注水系統(tǒng)結(jié)垢的危害

低滲透油田注水系統(tǒng)中結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生率十分高，為油田正常生產(chǎn)活動(dòng)的開展產(chǎn)生了巨大影響，其影響主要表現(xiàn)在以下方面：一是結(jié)垢導(dǎo)致注水系統(tǒng)管線的流通截面積縮小，導(dǎo)致注水壓力增加，從而給安全生產(chǎn)帶來了較大風(fēng)險(xiǎn)；二是結(jié)垢導(dǎo)致注水系統(tǒng)的注水井滿足不了配注的需求，導(dǎo)致底層壓力降低，從而給油田的高效穩(wěn)產(chǎn)造成了影響。注水系統(tǒng)由于受到結(jié)垢無(wú)聊、化學(xué)條件多邊形、場(chǎng)所特色性等影響，加上頻繁發(fā)生的結(jié)垢現(xiàn)象從而導(dǎo)致加大了注水系統(tǒng)預(yù)防結(jié)垢的難度。注水系統(tǒng)在低滲透油田開發(fā)中的重要地位，人們逐漸加大了對(duì)注水系統(tǒng)結(jié)垢技術(shù)的研究、應(yīng)用的重視，試采作業(yè)區(qū)也面臨注水管線結(jié)垢，管阻增大。

3 除垢原理--酸化溶解垢

（1）通常垢樣中的碳酸鹽、鐵的腐蝕物與鹽酸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)均會(huì)有可溶鹽的產(chǎn)生，其中可溶解部分占到了垢樣的74%，在其溶解的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO與其它氣體，管線清洗液在泵和反應(yīng)生成氣體的作用下促進(jìn)了管線中有機(jī)質(zhì)、砂、淤泥的崩解，并隨清洗液快速排出管線，而達(dá)到除垢的目的。

（2）化學(xué)酸洗注水管線的步驟：油泥剝離→酸洗→預(yù)膜→清洗剩余酸

（3）酸洗前注意點(diǎn)：

1）緩蝕保護(hù)：為避免管壁在酸洗過程中受到腐蝕而導(dǎo)致減薄出發(fā)生穿孔的情況，應(yīng)將有效的緩蝕劑加入到酸洗液中，可有效防止管線腐蝕；

2）抑制硫化氫:由于結(jié)垢成分中含有7%的硫化物，其在酸洗過程中會(huì)有大約0.58t的硫化氫產(chǎn)生，將硫化氫抑制劑紅礬鈉(NaCrO)加入到酸液中，反應(yīng)式為：

在酸性環(huán)境下該反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行，要消除、減少酸洗液出口中硫化氫的濃度，理想環(huán)境下需要4.33t 的NaCrO。

3）殘液中和、管線內(nèi)壁鈍化。在清洗管線之后，應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行殘液中和與管線內(nèi)壁的鈍化處理，以保護(hù)管線。反應(yīng)方程式為：

中和反應(yīng)式：NaOH+HCl=NaC1+HO，

管線內(nèi)壁鈍化反應(yīng)式：

當(dāng)被清洗過的管線、經(jīng)過鈍化處理的管線內(nèi)壁，會(huì)有Fe(PO).3FeO鈍化層覆蓋在其表面，經(jīng)過鈍化處理后的管線抗腐蝕能力相比未經(jīng)過鈍化處理的高上10倍以上。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工分析—寧20-25閥組管線酸洗為例

4.1 施工前準(zhǔn)備工作

在施工前，針對(duì)施工方案、施工安全評(píng)價(jià)等展開多次討論后，編制施工協(xié)調(diào)方案，劃定了施工作業(yè)警戒區(qū)、施工區(qū)域車輛運(yùn)行路線等，組織施工區(qū)域內(nèi)的員工進(jìn)行硫化氫知識(shí)培訓(xùn)。

在酸洗過程中也存在不安全因素，對(duì)此做好應(yīng)急預(yù)案。

4.2 施工參數(shù)的確定

4.2.1 清洗用液量的確定

從碳酸鈣、氧化鐵、硫化鐵與鹽酸的化學(xué)反應(yīng)式可以知道，將反應(yīng)式中的100g碳酸鈣、氧化鐵、硫化鐵采用72.9g、126g、124g的純鹽酸替換。垢樣中各組分在溶解時(shí)對(duì)鹽酸的消耗比例分別為39.6%、13.86%、8.68%，參照一下公式計(jì)算清楚碳酸鹽水垢的鹽酸用量。

表1 兩次酸洗后注水情況對(duì)比

式中 V—需配置的酸洗液量(m);

0.622 —溶解1t混合垢需要的鹽酸量(t);

V—結(jié)垢體積(m)；

γ—混合垢的密度(1.62t/m)；

a—酸洗后排放廢液中殘存酸濃度(%)(一般帶壓清洗時(shí)設(shè)定為 5%)；

ε—酸洗液中工業(yè)鹽酸的濃度(%)；

γ—11%鹽酸的密度(1.057t/m)。

4.2.2 清洗液的注入壓力

注意為避免管線發(fā)生憋悶的現(xiàn)象，應(yīng)確保在開管狀態(tài)下進(jìn)行清洗作業(yè)，管線中流體的摩阻、反應(yīng)產(chǎn)生氣體的膨脹壓力是管線中的主要壓力來源，經(jīng)過計(jì)算設(shè)定其壓力值＜4MPa。

4.2.3 清洗時(shí)間

確保每條管線施工作業(yè)時(shí)間應(yīng)低于10h。在清洗管線時(shí)，清洗液浸泡的時(shí)間越長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致其腐蝕程度加大，參照鍋爐清洗時(shí)間，將清洗時(shí)間定為10h。

4.3 施工設(shè)備(寧20-25閥組注水管線酸洗計(jì)算)

（1）清洗設(shè)備：400型水泥車一部；10m罐車2量；3m酸池子一具。

（2）施工設(shè)備：排污接頭1個(gè)；2個(gè)50m排污膠管。

（3）安全設(shè)備：硫化氫氣體探測(cè)儀三部（寧20-25閥組下游各井組各1部）；空氣呼吸器(3-4具)；100升小蘇打水(5%的碳酸氫鈉溶液)。

4.4 過程監(jiān)督

化學(xué)酸洗流程：罐車(酸液和藥劑)柱塞泵→配水問→井口→排污池。

在清洗關(guān)系時(shí)，應(yīng)分別在管線進(jìn)出口每半小時(shí)取一次樣，對(duì)其酸液的含酸量、Fe、Fe的濃度進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)所清洗管線出口的酸濃度＞5%、管線壓力不在升高時(shí)，連續(xù)兩次測(cè)定保持穩(wěn)定且三價(jià)鐵離子濃度超過峰值，開始下降時(shí)便為酸洗的終點(diǎn)。

4.5 清洗效果檢驗(yàn)

清洗后對(duì)寧20-25閥組的注入口和下游排酸口管線各割除1～1.5m進(jìn)行開管檢驗(yàn)，管線內(nèi)壁光潔，無(wú)垢物，各項(xiàng)清洗指標(biāo)基本達(dá)到要求。

寧20-25閥組2009年3月和5月兩次酸洗后6口水井月注水情況對(duì)比如表1。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，寧20-25閥組注水管線酸化后在平均注水天數(shù)一致的情況下，可比酸化前月多注20方，104配在2009年3月用低濃度效果不太理想，2009年5月略增大鹽酸濃度后酸洗效果較好。再?gòu)膯尉嵯丛鲎⑺啃Ч麑?duì)比，除垢前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)管損減小，日增水量增多，解決了注水井長(zhǎng)期欠注問題。

5 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

借助化學(xué)酸洗管線為油田生產(chǎn)費(fèi)用節(jié)省了一筆開支，節(jié)約了油田發(fā)展成本，主要體現(xiàn)在以下是兩個(gè)方面：（1）就試采作業(yè)區(qū)寧138區(qū)塊有80%以上的的注水管線使用年限超過8年，如果選擇更換管線其成本巨大。借助化學(xué)酸洗清洗管線，能至少延長(zhǎng)其3-5年的使用年限，延長(zhǎng)其使用時(shí)間，為油田節(jié)約更換管線的成本；（2）在針對(duì)水井制定酸化措施時(shí)，首先應(yīng)考慮是否是因?yàn)楣芫€堵塞導(dǎo)致的無(wú)法注入水，這樣能有效降低酸化的井次，通常酸化一口井的成本至少在20萬(wàn)，而選擇化學(xué)酸洗，其成本只需要2-4萬(wàn)，這樣減少一口酸化井則能為油田節(jié)約16-18萬(wàn)的成本。

6 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

2009年試采作業(yè)區(qū)針對(duì)管線結(jié)垢欠注問題，自行設(shè)計(jì)酸化方案，安全實(shí)施管線酸洗15條次，主干線平均壓損降低2MPa，節(jié)能降耗效果明顯。通過對(duì)試采作業(yè)區(qū)管線進(jìn)行清洗，發(fā)現(xiàn)就注水管線（干線）進(jìn)行酸洗除垢是十分必要且可行的。

通過酸洗除垢能對(duì)管線結(jié)垢導(dǎo)致的管阻增大、垢下腐蝕等問題得到有效解決，使得管線輸送水量、末端壓力得到有效提升，管線的摩阻降低了，從而使注水泵使用壽命延長(zhǎng)。

管線酸洗技術(shù)適用于支線多、有變徑的注、采、輸各類管線的清洗除垢，其具有施工參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便易操作等優(yōu)點(diǎn)。