青海油田尕斯第三采油作業區管道結垢影響因素及治理方法

武建明++杜德香++王同惠++王國梁

[摘 ?要]管道結垢一直是油田治理的一大難題，結垢嚴重的管道對生產和生活都會產生很大的影響。本文結合青海油田現狀，并主要針對尕斯庫勒第三采油作業區的管網結垢現象進行了分析。分析結果表明：該區塊中高含水、高鹽和一些溶解的氣體腐蝕（H2S、CO2和O2）和蠟沉積的出現是管道結垢的主要原因，并針對結垢現象，分析了結垢的主要原因（如溫度、壓力、流量、pH值等），提出了相關的防治方案，如防腐材料和除垢藥劑的選擇、化學清洗和機械除垢法等，這些方法對管道的清洗和治理具有一定的指導意義。

[關鍵詞]管線結垢 影響因素 處理措施

中圖分類號：TE868 文獻標識碼：A 文章編號：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），致使管道極易發生結垢。管道結垢后使得管道橫截面收縮，流量變小，造成壓力損失，大大降低運輸流量，造成能源浪費。目前青海油田尕斯庫勒第三采油作業區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垢機理，分析影響結垢的因素，并根據管道中流體中介質和管道材質，提出相應的清洗及防護方法，對于該區塊管網維護和完善有重要的意義[1]。

1 尕斯庫勒第三采油作業區管道結垢影響因素

青海油田尕斯庫勒第三采油作業區主要開采地層為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。當溫度、壓力等外界條件發生改變時，流體化學平衡被打破，致使管線結垢，并發生嚴重腐蝕。同時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，當原油溫度低于蠟的初始結晶溫度時，蠟垢開始結晶析出[2]，產生了以碳酸鹽、硫酸鹽、蠟結晶為主的結垢物質。致使該區域管網系統春季管網泄露、冬季管網堵塞頻發，難以滿足生產及安全需求。

1.1 溫度影響

尕斯庫勒油田目前油井253口，其中7-8月管線進行化學熱溶劑清洗日平均次數為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垢程度，結垢溫度的影響的主要是改變易結垢鹽類的溶解度[3]。溫度下降的同時，原油降低了對蠟的溶解能力，使蠟初始結晶溫度升高[4]，蠟開始析出，油溫與結蠟量關系如圖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結垢均有影響。當有相應的氣體參加反應時，壓力對CaCO3結垢影響較大，壓力降低，促進結垢加速。在原油運輸中壓力逐漸降低，結垢率增加[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更易產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定。地層水被采出與注入水或是其他性質的原油混合致使平衡被打破，極易發生化學反應使管線結垢[6]。

1.4 pH值的影響

當管線內流體的pH值偏堿性時，通常會產生大量的碳酸鈣沉淀。當pH值偏酸性時，則產生的碳酸鈣沉淀較少。pH值增大結垢趨勢增強，碳酸氫根離子易轉化為碳酸根離子，從而容易產生碳酸鈣沉淀，結垢量增多。

2 防治結垢的方法

石油管道的結垢處理方法，主要為物理法、化學法、機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備來實現的;化學法主要是通過化學試劑與結垢物質發生化學反應溶解結垢物質;工藝防垢過程通過改造易發生結垢的流程和區域，減少結垢概率，破壞結垢的規模。當大片區域發生結垢后就應采用機械方法或化學除垢，本文將主要介紹適用于尕斯庫勒尕斯第三采油作業區的幾種結垢防治對策。

2.1 中轉站脫水技術

中轉站是防治管網結垢一個非常有效的方法，通過中轉站脫水可準確消除結垢的發生的概率。低含水和無水狀態的原油中鈣和鎂含量將大大的降低，減少了結垢的概率，即使有少量生成，是不會對管網產生太大的影響。尕斯庫勒第三采油作業區目前加熱加壓中轉站有6個，脫水中轉站1個，僅供主干線脫水，并未改善區塊內結構情況嚴重的問題[7]。

2.2 聚合物阻垢技術

目前，市場上有許多種阻垢劑，阻垢劑的作用及其在各個領域的應用也較好，但也有一定的局限性：第一，高礦化度油田水化學阻垢劑，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垢無作用效果，無益于長期使用[8]。

2.3 磁防垢技術

磁防垢技術在油田中的應用存在著一定的局限性，主要是因為含鹽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。國內外數據統計顯示磁防垢技術在鹽濃度含量超過3000mg/L的水溶液就不能達到效果[9]。

2.4 超聲波防垢技術

超聲波在管線內的衰減隨距離增加而明顯的增加，短距離內的超聲波波防垢技術能較好的應用，但對于遠距離的管線結垢后，超聲波難以實現除垢應用，不適于大面積額使用。

3 結論

通過對尕斯油田結垢原因及防垢技術的分析，發現這些結垢的方法不能有效的消除抽油井中易結垢離子的形成，且不能使這些離子在進入油田集輸系統之前消除掉。尕斯庫勒第三采油作業區輸油管線距離較長，區塊內原油物性差距較大，管網內成垢離子含量較多，溫度變化影響較大。想要解決該區塊春季管網泄露，冬季管網堵塞頻發的問題，需要從根本上解決該區塊成垢離子含量較高的問題，結合以上問題，提出以下解決方案：首先增加脫水中轉站的同時使用化學試劑降低原油內的成垢離子含量;其次，控制管線的流體溫度，對該區的流體取樣分析，并計算出蠟、硫酸鈣、碳酸鈣的成垢溫度臨界值來控制流體溫度區間，從而減少垢體形成;實時跟蹤管線壓力，實現壓力的數字化管理，通過壓力差計算來實時監測和治理初期結垢管線。

參考文獻

[1] 付亞榮，王開炳.神經網絡用于油田地面集輸管道結垢預測[J].西南石油學院學報，1999，21（2）：68-69.

[2]賈海波，郭焱，李昱江，等.陜北油田集輸系統結垢機理研究[J].油氣田地面工程，2009，28（10）：9-10.

[3]左景欒，任韶然，于洪敏.油田防垢技術研究與應用進展[J].石油工程建設，2008，34（2）：7-14.

[4]龍媛媛.勝利油田典型區塊集輸系統的腐蝕及防護[J].石油化工腐蝕與防護，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：采油工藝及工程設計發展