弱堿三元驅注入系統在線清洗除垢

大慶油田采油三廠

弱堿三元驅注入系統在線清洗除垢

于智明大慶油田采油三廠

弱堿三元驅注入系統主要結垢部位在高壓堿靜態混合器、高壓二元靜態混合器、單井單流閥及其靜態混合器，其主要成分為鈣質垢。弱堿三元驅注入系統垢影響注入時率和驅油效果，因此，在大慶油田某弱堿三元區塊開展了在線清洗除垢方法的研究，根據結垢部位、結垢量及結垢周期的不同進行分段、分周期清洗。該清洗方法具有清洗速度快、操作簡便、清洗徹底等優勢，延長了流程中各種計量儀表及閥門的更換和維護周期。

在線清洗；清洗周期；調節閥；單流閥；垢樣

大慶油田某弱堿三元區塊化學驅階段共分4個段塞注入：前置聚合物段塞、三元主段塞、三元副段塞和后續聚合物保護段塞。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。站內采用低壓二元、高壓二元、單泵單井的三元驅簡化配注工藝，設計規模為單井平均注入量65 m3/d，注入站柱塞泵96臺。隨著三元主段塞的投注，地面注入系統中流量調節閥、靜態混合器等部位出現結垢卡阻現象，嚴重地影響了注入時率和驅油效果。為克服結垢影響，有必要對垢樣進行分析，優選清垢藥劑和優化清洗方式，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，站內由曝氧站來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定、聚合物濃度可調的三元目的液，通過站外單井管道輸至注入井。三元注入站在注入3個月后開始出現結垢，其主要結垢部位在高壓堿靜態混合器、高壓二元靜態混合器、單井單流閥及其靜態混合器，經化驗后可知，其垢質主要是鈣質垢，如表1所示。分析認為，主要由于堿中碳酸根與水的鈣離子過飽和后析出結垢。

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化

2.1 單井在線清洗流程

通過對站內單井流程的分析，除去管線內部及流程中各設備所結垢的最有效方法是循環式的在線清洗。主要結垢部位均是堿液所流經的管線及設備，因此在單井高壓二元閘閥上部加裝閥門作為在線清洗流程的入口，而出液口則在單井靜態混合器的下部。

（1）清洗設備。清洗設備由清洗泵、清洗桶、清洗管線三大部分組成。小型清洗設備（用于清洗單井）清洗泵排量為15 m3/h，清洗桶中清洗液經增壓泵進入清洗流程作業，酸液由無機酸和緩蝕劑復配而成。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憋壓，同時可控制清洗時間，單井清洗流程見圖2。

（2）單流閥及高壓二元調節閥清洗方式。清洗時將高壓二元調節閥上部法蘭至單流閥部分拆卸下來，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液口。通過多次摸索可知，在線清洗每個調節閥需要30～45 min，在清洗的同時可以用藥劑來清洗拆卸下來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節閥內部各部件、單流閥及連接管線內部的垢質。

圖2 單井清洗流程

（3）靜態混合器的清洗方式。針對單井靜態混合器中含有混合單元，在清洗過程中易產生節流、結垢嚴重難清洗的情況，采取將靜混現場拆卸，對混合單元進行逐個離線清洗的方式，清洗時間為1～1.5 h。清洗后因結垢而堵塞的注入井恢復注入。

2.2 匯管的清洗

從堿儲罐出口高壓堿泵到注入站內單井高壓二元管線，匯管一共有3段，分別是高壓堿泵至高壓堿靜態混合器（DN100 mm），高壓堿靜態混合器至注入泵房內高壓二元匯管閥門前（DN250 mm），高壓二元匯管閥門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，所以清洗時需要停產，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部分。匯管的清洗設備相應增多，結構與小型清洗裝置相同，其清洗泵排量增大到50 m3/h，清洗流程見圖3。

圖3 匯管清洗流程

第一段管線內部只流經堿液，因此清洗時只需要用除垢劑進行清洗，第二段和第三段管線內因其流經表活劑液，拆卸DN250 mm靜態混合器時發現管線內部垢質分為兩層，下層是鈣質垢，上層是表活劑中的油與聚合物、污水中的雜質混合后形成的油質垢，因此清洗時需要先用除油藥劑清洗，后用除垢藥劑清洗。

通過多次清洗試驗可知，根據匯管內部垢質成分的不同，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，清洗不及時會造成清洗時間延長，影響注入時率。此外，大型靜態混合器內部靜混單元易結垢和變形，清洗時應拆卸后徹底清洗，并且更換變形的靜混單元，延長設備使用壽命。

2.3 確定清洗周期

在注入端結垢初期，因相關數據不足，采取隨時影響隨時清洗的除垢方式，單井閥組清洗周期為1.5～3個月，匯管部分清洗周期為5～8個月。因清洗周期的不固定，無法對注入流程內部結垢情況進行明確的判斷，同時也造成了注入體系的不穩定，每月注入量差別很大。針對這種情況開展了明確各部位清洗周期的工作。

首先根據單井注入量的變化判斷結垢程度，經過多次清洗后摸索出根據沿程前后壓差變化情況（大于1 MPa）來判定清垢周期，如注入泵出口壓力和單井靜態混合器后壓力差大于1 MPa時，判斷此時靜態混合器堵塞，需要進行清洗。

其次在每次匯管靜態混合器拆卸時對匯管管壁內部結垢厚度進行記錄，并且同當時的體系注入量以及整體注入壓力進行綜合分析，發現當注入時間達到4～5個月時，隨著匯管內部垢質厚度增加，注入體系的注入量開始減少，壓力開始升高，因此判定需要對匯管進行清洗。

根據現場實際運行情況，對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間相同清洗辦法，對于無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，初步總結出了各部分的清洗周期，見表2。

表2 管線及設備清洗周期

明確清洗周期后，注入端各部位按照周期清洗，注入量每月浮動很小，注入體系質量保持穩定。

3結語

（1）弱堿三元驅注入系統主要結垢部位在高壓堿靜態混合器、高壓二元靜態混合器、單井單流閥及其靜態混合器，其主要成分為鈣質垢。

（2）通過對高壓二元調節閥、單流閥及管線在線清洗方式和清洗周期進行優化，有效克服了結垢影響，能夠滿足現場注入要求。

（3）單井清洗費用3 800元，匯管清洗費用105元/米，本站年清洗費用約130萬元，與更換閥門、靜混等相比可節約大量資金，經濟效益顯著。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.019

2015-03-23