量子處理器在三元注入系統防垢中的應用

鄭 凱 大慶油田采油二廠

量子處理器在三元注入系統防垢中的應用

鄭 凱 大慶油田采油二廠

量子處理器是基于量子、共振、腐蝕及生物學等多種理論，結合油田生產實際設計制造的油田專用高效除垢、防垢設備，其防垢、除垢機理是依據自然界中每一種物質都有其固有振動頻率波的特性，利用量子處理器使之產生并發出與這些物質固有振動頻率相同的振動波，從而改變物理特性和晶體微觀結構，提高結垢物質溶解度，達到除垢、防垢的目的。量子處理器對于解決油田三元注入系統結垢堵塞具有顯著的防垢作用，對于已成垢的管線設備需要一定周期實現解堵效果。因此，應在設施投運前安裝應用此類防垢技術，從而更明顯地消除堵塞對三元注入產生的影響。

量子技術；三元注入；結垢；堵塞；防垢

2012～2014年間，薩南油田由于三元注入液物化特性，混配器及管道堵塞嚴重影響三元注入效果，生產管理單位對近百口注入井混配設施及管道進行清洗，平均清洗周期在40天左右，不僅投入大量人力和物力進行維護，同時頻繁解堵嚴重影響注入效果評價。為降低各類措施對三元注入液物化特性的影響，嘗試了多種地面防垢、除垢措施，但由于注入液物化特性，適應性難以保證。

南四東復配弱堿三元試驗站位于南四區東部，利用原南四東三類油層聚驅試驗區井網，封堵薩Ⅲ組以下油層，補射薩II7—12油層，開展石油磺酸鹽/脂肽表活劑復配弱堿復合驅油現場試驗，地面配注工藝采用“低壓三元，高壓二元”，注入時采用“單泵單井”注入工藝。其中注入井9口，單井平均注入量52 m3/d，注母液量15.3 m3/d，注水量27.6 m3/d，注堿量7.72 m3/d，注表活劑量1.59 m3/d。

2013年4月15日注聚合物段塞，7月10日注三元主段塞，10月份注水泵壓力由9 MPa左右上升至13.5 MPa。主要原因是單井閥組靜混器、高壓二元堿靜態混合器結垢堵塞造成。垢質呈砂礫狀，為CaCO3結晶產物，采取酸洗措施進行解堵處理。

2013年7月至2014年9月30日，該試驗站9口注入井共計進行堵塞清洗53井次，單井平均清洗周期為50天，影響注入量650 m3，投入維護清洗費用29.04萬元。

從生產反映的現象看出，由于三元復合驅堿的添加，NaHCO3型水質向Ca2+、Mg2+沉積趨勢偏移，特別是注入站內靜態混合器及單井閥組，在流態變化較大區域CaCO3結晶沉積最為嚴重。

1 量子防垢技術原理及特性

1.1 技術原理

量子處理器是基于量子、共振、腐蝕及生物學等多種理論，結合油田生產實際設計制造的油田專用高效除垢、防垢設備，其防垢、除垢機理是依據自然界中每一種物質都有其固有振動頻率波的特性，利用量子處理器使之產生并發出與這些物質固有振動頻率相同的振動波，從而改變物理特性和晶體微觀結構，提高結垢物質溶解度，達到除垢、防垢的目的。量子處理器工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 量子處理器工作原理示意圖

應用時，首先對被處理介質進行全分析，找出不同物質含量及單體和綜合結晶體固有振動頻率，根據垢樣組成和振動頻率設計出防垢、除垢的微波種類、頻率和強度，然后把這些信息存儲于記憶合金材料里，形成專用的量子處理器，安裝在已建工藝流程適當位置上，對管道中液體進行特性處理，實現防垢、除垢的目的。

1.2 技術特點

（1）通過改變介質晶體微觀結構和物理特性防垢、除垢。

（2）適應范圍廣，對各種單體垢、復合垢都有明顯的除垢、防垢效果。

（3）不需要外接電源，運行穩定，作用時間長，無運行成本。

（4）安全環保，不產生化學或電磁污染，對環境及人體安全無任何輻射。

（5）安裝簡便，無需停產，不受工藝條件限制。

1.3 技術參數

具體技術參數：有效作用距離約1.0 km（針對油田高黏含油污水）；安裝點溫度＜150℃；環境溫度-50～50℃；非循環系統最大處理流量15000m3/h；循環系統最大處理流量120 000 m3/h；適用系統管道外徑12～2 000 mm；使用壽命10年。

2 試驗方案及應用效果

2.1 總體試驗方案

2013年8月，根據試驗區域垢樣成分分析，完成量子環“一對一”能量加載。2013年9月4日開始在南四東復配弱堿三元試驗站，安裝量子處理器進行除垢、防垢試驗。其中在4口試驗井三元混配裝置開展防堵塞試驗，共安裝量子處理器4臺，具體安裝情況見表1。

2.2 試驗效果

第一階段：單井閥組調節器前安裝量子處理器防垢試驗。

南4—丁21-P38、南4—丁30—P138由于靜態混合器出現嚴重結垢堵塞，酸洗除垢后，在單井混配閥組前安裝了量子處理器，如圖2所示，并開始對安裝后注入泵和閥組單井注入壓力進行記錄，壓差曲線如圖3、4所示。

圖2 量子處理器現場安裝

圖3 南4-丁21-P38壓差變化曲線

圖4 南4-丁30-P138壓差變化曲線

截至2014年9月30日，試驗392天，除試驗井外，全站非試驗注入井平均清洗周期50天。2014年6月12日，全站酸洗，南4—丁21—P38、南4—丁30—P138生產平穩，已實現無清洗281天。

第二階段：混配器前安裝量子處理器防垢試驗。

在南4—丁30—P38及南4—21—P38井閥組未清垢的條件下，三元混配管網前各安裝1臺量子處理器，安裝后注入泵和閥組單井壓差曲線如圖5、6所示。

截至2014年9月30日，量子處理器共計運行265天，運行平穩。2014年6月12日，全站例行酸洗，南4—丁30—P38及南4—21—P38井試驗井，已實現無清洗152天。

圖5 南4-丁30-P38壓差變化曲線

圖6 南4-21-P38壓差變化曲線

第三階段：設備防垢效果驗證。

2014年5月14日，量子處理器運行252天后，對南4—丁30—P138、南4—丁21—P38南4—丁30—P38和南4—21—P38混配器管線連接部位拆開，對同等條件下注入井靜態混合器內部及后端管線結垢狀態（期間站內其他混配設施解堵酸洗9次）進行對比，如圖7所示。明顯看出，試驗井靜態混合器基本沒有結垢，翅片表面及后端管線內壁較為光滑，在靜混器后端翅片連接部位黏結黏稠狀物質，經分析這是聚合物母液混合不均勻造成的。

而未安裝量子處理器單井混配器，濾網上聚集大量垢狀顆粒、聚合物和油污，且部分結晶體黏接在塑料翅片本體上。表觀檢查，結晶體顆粒堅硬、不易粉碎，如圖8所示。

圖7 措施井混配器同期防堵塞驗證

圖8 對比井混配器同期堵塞驗證

2.3 技術分析

首先，量子技術起到明顯解堵作用，管網壓差降低在合理的范圍內，消除了高頻率堵塞對生產造成的影響。

其次，安裝設備后，通過混配器濾網上直觀檢測，能夠驗證該項防垢技術明顯的防垢、解堵效果。其機理和試驗過程有以下幾方面特點：

（1）由堿的加入造成鈣、鎂溶度積下降，而成垢析出。在量子束的影響下，激發粒子震蕩活躍性，抑制離子成垢趨勢顯著。

（2）由于量子束對物質固有震蕩頻率的影響，包括聚合物、碳氫化合物等有機物質同等活躍，克服極性分子間結合力，大大降低相互之間黏接現象，因此在混配器上只有少量聚合物和油污的黏結。

（3）由于部分鹽大分子活躍性增強，產生溶解效應。管道設備上附著的物質黏結能力變差，從而產生脫落。在混配器上，松散的大顆粒產生短期堵塞，從而反映出工藝管道個別時間段出現壓差上升波動。從幾口井相同的規律性壓差變化趨勢來看，這一類波動周期在5個月左右，此后生產運行進入平穩期，且受來液物化特性影響較小。

3 經濟適應性分析

注入系統安裝量子處理器后，單井解堵基本解決。年平均減少三元注入單井工藝設施酸洗6次，單井節省酸洗直接費用3.29萬元（平均0.548萬元/次），注入井停產時間平均降低24 h（離線酸洗），減少注入量影響平均為52 m3，同時也減少了酸洗對管線設備的腐蝕，延長了使用壽命。

4 結論

（1）量子處理器對于解決油田三元注入系統結垢堵塞具有顯著的作用，對于已成垢的管線設備需要一定周期實現解堵效果。因此，應在設施投運前安裝應用此類防垢技術，從而更明顯地消除堵塞對三元注入產生的影響。

（2）由于生產維護中電弧對量子處理器產生強烈的干擾，造成設備能量大幅度衰減，因此在推廣試驗中需專門進行設備的管理維護，才能更好地解決油田管道設施堵塞問題。

（0459）5296947、C2zhengk@petrochina.com.cn

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.027

鄭凱：高級工程師，1991年畢業于大慶石油學院采油工程專業，現任大慶油田有限責任公司采油二廠規劃設計研究所設計室主任。