弱堿三元復合驅配注系統除防垢技術應用

石磊(大慶油田采油三廠,黑龍江 大慶 163113)

弱堿三元復合驅配注系統除防垢技術應用

石磊(大慶油田采油三廠,黑龍江 大慶 163113)

隨著三元復合驅油技術在油田大面積推廣，在現場試驗應用過程中已取得一定的經濟效益，但也暴露出一定的問題，特別是配注系統各設備的結垢問題尤為突出。垢的產生直接影響生產設備的使用壽命，常規應對措施為定期采用酸洗方法對設備和管道進行除垢，高頻次的更換清洗會影響系統注入時率，同時頻繁酸洗會造成設備管道腐蝕。本文對垢的產生機理和防除垢的技術手段進行研究，并對防除垢技術進行總結。

弱堿；三元；防垢；除垢

1 弱堿三元復合驅結垢問題現狀

某區塊某三元配注站2013年7月建成投產，轄注入井96口，采用“低壓三元、高壓二元、單泵單井”的配注工藝。從現場注入工藝看，靜態混合器、流量計、調節閥、注入泵等容器設備以及管線內壁等部位，都出現了不同程度的結垢現象，其中，單井靜態混凝器的結垢較為突出，垢質成分主要是CaCO3、MgCO3和有機物等物質。除垢方式目前主要采用離線清洗設備及在線酸洗兩種方式，但離線清洗成本高，在線頻繁酸洗除垢對設備有腐蝕作用，且對操作人員存在安全隱患[1]。

2 弱堿三元體系除防垢技術的研究

2.1 分子振波在線防垢技術研究

(1)技術原理。利用除防垢設備發出與弱堿三元配注系統中CaCO3、MgCO3等垢質的固有分子振波具有相同頻率的干擾作用振波，作用振波可以破壞CaCO3、MgCO3等垢質的離子鍵，大大降低離子鍵的穩定性，進而降低垢質形成，達到除垢、除銹等目的，并且通過設備的液體結垢困難，管道中原有的垢質也會被逐漸瓦解，隨水流排出，使管線實現“自清、自潔”的效果。

(2)分子振波防垢設備組成。分子振波防垢設備由兩部分組成：分子振波發生器和分子振波存儲器。首先利用量子能譜儀等微觀測試設備對弱堿三元配注系統中的垢質進行測試分析，確定CaCO3、MgCO3等垢質的干擾作用振波，然后利用分子振波發生器發出到存儲器上。將分子振波存入分子存儲器中，并將作用振波持續恒量地釋放出來，穿過管壁作用于含有弱堿的混合液中。詳見圖1。

圖1 設備作用前后示意圖

(3)應用效果。分子振波防垢設備安裝于注入站大靜混后。選取5口井管道溶液進行化驗，分析安裝設備前后各節點通過溶液中Ca2+、Mg2+離子濃度變化。通過化驗結果可以看出，分子振動作用后抑制了結垢成分CaCO3、MgCO3的形成，使溶液中Ca2+由99mg/L上升至27799mg/L,Mg2+由105mg/L上升至274mg/L,延長了人工除垢周期。

2.2 超聲波離線除垢技術研究

(1)超聲波除垢機理。超聲波因其頻率高、強度大的特點，當其通過液體介質時，尤其是液體中含有雜質或溶解氣體時，超聲波的輻射能對被處理液體和介質直接產生大量的氣泡，通過聲場作用于氣泡孔壁，使其變大，造成破裂。[2]其破裂的壓力可以超過大氣壓力的幾千倍，形成強烈的沖擊波及瞬間壓力，對物體表面垢質產生沖擊作用，引發垢的分散、粉碎、松散、松脫，從而達到清除垢質的效果。[3]詳見圖2。

圖2 超聲波作用機理

(2) 應用效果。超聲波離線除垢設備組成由發生器、清洗槽、循環水槽、手持噴淋裝置及其他輔助設備組成。為了驗證設備除垢效率，與常規離線酸洗進行對比。為了盡量滿足在同一條件下對比條件，選取5口井靜態混合器中8個靜混單元分為兩份，分別通過超聲波設備、常規酸洗進行除垢。超聲波除垢設備清洗效果在達到常規離線酸洗效果的同時，清洗效率平均提高了27.1%。

3 結語

(1)分子振動波防垢技術是一種物理防垢方法，該技術將有效抑制三元配注系統中的結垢問題，為三元復合驅的大面積推廣積累技術經驗。

(2)超聲波離線除垢技術通過超聲波作用對靜混單元進行清洗，在達到常規酸洗清洗效果的同時，避免了化學酸洗導致的混合單元腐蝕，延長了元件的使用壽命，降低了生產成本。

[1]陳仕宇，劉安芳，等.弱堿三元復合驅結垢分析及除防垢技術研究[J].大慶石油地質與開發，2006，(S1).

[2]孫曉清，張明鐸，等.超聲波防垢管道參數實驗研究[J].陜西師范大學學報(自然科學版)，2009，(1).

[3]高玉芝.超聲波防、除垢技術在石化企業上的應用[J]. 廣州化工，2013，(19).