一種化學(xué)清垢解堵工藝在孤島油田注水管線上的應(yīng)用

王建國 王恒強(qiáng) 初偉 許浩偉 張錫波

摘要：孤島油田經(jīng)過多年的注聚、熱采開發(fā)，由于聚合物、硫化氫、二氧化碳、溶解氧及細(xì)菌等多種成分的綜合作用，聯(lián)合站處理后污水在注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)不穩(wěn)定，腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，造成管線堵塞。通過對注水管線堵塞物成分分析，開展化學(xué)法進(jìn)行管線清洗解堵研究，形成新型化學(xué)軟化清洗解堵技術(shù)，該技術(shù)能夠快速清洗油泥，軟化硬垢，清洗效率達(dá)到90%以上，施工方便，符合安全清洗作業(yè)要求，對其他地面管線的清洗解堵有借鑒作用，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著。

關(guān)鍵詞：注水管線；堵塞物組分；化學(xué)法；清垢解堵劑

1、前言

孤島油田經(jīng)過多年的注聚、熱采開發(fā)，由于聚合物、硫化氫、二氧化碳、溶解氧及細(xì)菌等多種成分綜合作用，聯(lián)合站處理后污水在注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)不穩(wěn)定，腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，易造成管線堵塞[1]。主要體現(xiàn)在注水管線壓力升高，注水管網(wǎng)壓降損失增大，計(jì)量系統(tǒng)不準(zhǔn)，這些問題給油田的后期開發(fā)帶來困難。

目前常用的管線清垢解堵的方法主要分為兩大類：化學(xué)法和物理法。化學(xué)法常常是采用強(qiáng)酸對堵塞管線進(jìn)行清洗，具有速度快、清洗效果好的優(yōu)點(diǎn)，但同時易造成管線穿孔，產(chǎn)生硫化氫等危害氣體。物理法一是采用高壓水射流，對管道內(nèi)表面污垢進(jìn)行高壓水射流剝離清洗。該技術(shù)具有速度快，施工復(fù)雜的特點(diǎn)。物理法二是采用物理投球方法，該技術(shù)的特點(diǎn)是清洗效果好，但操作繁瑣，需要多處開孔。

2、新型清垢解堵劑配方研究

1、注水管線堵塞物分析

（1）管線堵塞物組分分析

將管線中垢樣人工分層，分為管芯（表層）垢樣和管壁（內(nèi)層）垢樣開展分析。

從不同注水管線堵塞物分析可以看出堵塞物主要由油泥沉積物、腐蝕產(chǎn)物、結(jié)晶垢組成，堵塞物較為松散。管芯堵塞物除油烘干后，垢樣呈黑色且垢樣酸溶過程中產(chǎn)生較大刺鼻的硫化氫氣味，均表明垢樣中含有FeS（由SRB代謝產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)生[2]）。

（2）管線結(jié)垢堵塞原因分析

各污水站污水礦化度在6000mg/L左右，水樣有一定的結(jié)垢趨勢，但Mg2+、Ca2+濃度不高，因此CaCO3、MgCO3型垢不多；外輸污水中含有一定含量懸浮物易在管壁附著造成管線結(jié)垢堵塞，而外輸污水中含油更有利于懸浮物的聚集沉積；污水含聚促進(jìn)油滴、懸浮物等吸附聚集堵塞，易與部分陽離子型水處理劑反應(yīng)，降低處理劑作用效果，產(chǎn)生絮凝沉淀物。

孤島油田采出水中硫酸根離子含量不高，一般不含鋇、鍶離子，所以孤島油田一般不產(chǎn)生硫酸鹽垢。注水系統(tǒng)管網(wǎng)堵塞物主要是陰離子HPAM與水處理藥劑反應(yīng)，生成的分子聚集體，與水相中油滴、懸浮物及細(xì)菌代謝產(chǎn)物聚成絮團(tuán)，以及部分碳酸鹽垢，腐蝕、細(xì)菌代謝產(chǎn)生鐵離子、硫化物等不穩(wěn)定物質(zhì)生成沉淀[3]。確定結(jié)垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蝕超標(biāo)產(chǎn)生FeS等代謝產(chǎn)物和酸溶垢，其次是懸浮物沉積和鈣鎂離子產(chǎn)生鈣鎂垢。

2、清垢解堵劑配方研究優(yōu)化

部分管線堵塞物中硫化物含量偏高，常規(guī)清垢解堵劑易產(chǎn)生硫化氫氣體，現(xiàn)場施工存在安全隱患。針對現(xiàn)場注水管網(wǎng)中的堵塞物優(yōu)選反應(yīng)溫和的有機(jī)酸復(fù)配針對性強(qiáng)的滲透劑、緩蝕劑形成兩套新型化學(xué)清垢解堵劑配方，針對以沉積垢為主的堵塞物采用清垢解堵劑配方A：無機(jī)酸、滲透劑、清洗劑、緩蝕劑、起泡劑；針對以油泥、聚合物堵塞為主采用清垢解堵劑配方B：有機(jī)酸、滲透劑、清洗劑、緩蝕劑、起泡劑。這兩套新型化學(xué)清垢解堵劑配方以軟化剝離、攜帶垢堵塞物為主[4]，除垢反應(yīng)溫和，能夠快速清洗油泥，軟化硬垢。室內(nèi)對垢樣進(jìn)行溶垢實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)溫和，處理1小時后油污基本溶解，殘留為少量無機(jī)垢，可分散軟化排出，對金屬腐蝕速率僅為0.16g/m2.h，清洗效率達(dá)到90%以上，且不產(chǎn)生二氧化碳和硫化氫等有毒有害氣體。使用新型化學(xué)清垢解堵劑進(jìn)行管線清垢解堵符合管線安全施工作業(yè)的條件，可以實(shí)施“在線”清洗，不影響現(xiàn)場平穩(wěn)生產(chǎn)。

3、注水管線清垢解堵現(xiàn)場試驗(yàn)

由于孤二聯(lián)合站污水穩(wěn)定性差，在注水管網(wǎng)產(chǎn)生大量堵塞物堵塞管線導(dǎo)致管網(wǎng)管損嚴(yán)重，采油廠對孤二聯(lián)合站污水進(jìn)行了源頭治理，水質(zhì)穩(wěn)定性明顯改善，但對于注水管網(wǎng)中已經(jīng)存在的堵塞物仍需處理。選取典型的壓力高、管損大的GD2-20N24井注水管線進(jìn)行現(xiàn)場清垢解堵試驗(yàn)。通過對清垢解堵劑的配方進(jìn)行了研究優(yōu)化，編制了管線清洗除垢方案。該工藝主要是通過柱塞泵將清垢解堵劑分段塞泵入注水管線，注完藥劑充分反應(yīng)后，恢復(fù)注水，反應(yīng)物回收至廢液池處理[5]。

根據(jù)現(xiàn)場需求，配備清垢解堵劑4m3，停注水，利用泵將清垢解堵劑2m3泵入注水管線，注完藥劑后，分2段塞（15-30min）注水反應(yīng)3小時，再注入2m3清垢解堵劑后恢復(fù)注水。GD2-20N24井注水管線恢復(fù)正常注水后，管損從0.8兆帕降至0.04兆帕，降低95%，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4、結(jié)論

1、通過對管線堵塞物組分進(jìn)行分析，確定導(dǎo)致管線結(jié)垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蝕超標(biāo)產(chǎn)生FeS等代謝產(chǎn)物和酸溶垢，其次是懸浮物沉積和鈣鎂離子產(chǎn)生鈣鎂垢。

2、針對垢樣組分分析通過配方優(yōu)化，形成的兩套新型化學(xué)清垢解堵劑體系，能夠快速清洗油泥軟化硬垢，清洗效率達(dá)到90%以上，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著，有廣闊地推廣使用價值。

參考文獻(xiàn)：

[l] 王艷飛，鄭經(jīng)堂，吳明鉑.活性炭纖維處理油田回注水的可行性.工業(yè)水處理.2017，27（011）：8-10

[2] 王君，明云峰.前大油田注水系統(tǒng)防腐防垢技術(shù)的研究.工業(yè)水處理.2007，27（006）：87-89

[3] 張?zhí)N強(qiáng)，黃雪松，關(guān)建慶.中原油田腐蝕現(xiàn)狀及防腐技術(shù)發(fā)展方向.中國石化油氣開采技術(shù)論壇第一次會議，2005

[4] 陳景軍.渤南油田采油污水處理方法研究.油田化學(xué).2002，02：121-126

[5] 孫舫.江蘇油田注水水質(zhì)腐蝕因素及控制.油氣田地面工程.1997，16（006）：49-52

第一作者簡介：

王建國，男，1964年出生，助理工程師，主要從事油田化學(xué)方面的研究工作。