馬強(qiáng)
摘 要:目前,油田開(kāi)采時(shí)的注水時(shí)間變長(zhǎng),導(dǎo)致油田的采出液含有大量的水,進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)輸技術(shù)系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的結(jié)垢現(xiàn)象,集輸系統(tǒng)中這些結(jié)垢的產(chǎn)生會(huì)對(duì)油田中油氣的運(yùn)輸造成一定的阻礙作用,不僅使運(yùn)輸效率降低而且也存在著許多安全隱患,本文通過(guò)對(duì)結(jié)垢產(chǎn)生的原因以及結(jié)垢預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究,為預(yù)防結(jié)垢的產(chǎn)生做了可供指導(dǎo)性的作用。
關(guān)鍵詞:集輸系統(tǒng);結(jié)垢;趨勢(shì)預(yù)測(cè);位置預(yù)測(cè)
中圖分類號(hào):TE866 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
隨著我國(guó)科技以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展,各類生產(chǎn)對(duì)能源尤其是原油的需求也越來(lái)越大,為此我國(guó)普遍采用多層系復(fù)合開(kāi)發(fā)的方式開(kāi)采原油,以此提高原油的開(kāi)采率,但是這種多層系集輸系統(tǒng)在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)注入大量的水,這種大量的油田水會(huì)造成集輸系統(tǒng)一些設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢,另外采油和運(yùn)輸油的過(guò)程中壓力和溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致大量無(wú)機(jī)鹽析出結(jié)垢,這些因素直接導(dǎo)致了油田不能高效采出,造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失,為了保證油田的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn),合理有效的預(yù)防、清楚結(jié)垢,能夠?yàn)橛吞镩_(kāi)發(fā)中不容忽視的亟待解決的一個(gè)最重大問(wèn)題。
一、 油田結(jié)垢形成的主要條件
(一)溫度對(duì)結(jié)垢的影響
鈦酸鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇這些物質(zhì)是油田結(jié)垢中最常見(jiàn)的物質(zhì),溫度對(duì)這些物質(zhì)的溶解度的影響很大,因?yàn)樗鼈兙哂泻推渌镔|(zhì)不同的溶解特性,溶解度和溫度成反比,及溫度越高溶解度越低,此時(shí)會(huì)有更多的物質(zhì)以結(jié)晶的形式析出來(lái);溫度越低溶解度越高,這些物質(zhì)就會(huì)以相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)存在。因此在油田加熱的一些環(huán)節(jié),比如熱水管線及加熱爐這些溫度比較高的地方,碳酸鎂及碳酸鈣這些碳酸鹽垢非常容易形成。
(二)壓力對(duì)結(jié)垢的影響
難溶物質(zhì)的溶解度常常用平衡常數(shù)溶度積用2§表示。 b與壓力P、溫度T的關(guān)系為dlnKsp=(AH/RT2)d丁一(AV/T)dP ,碳酸鈣和硫酸鈣的溶解和壓力成正比。及壓力越大溶解度越大壓力越小溶解度越小,但是有相關(guān)研究表示壓力這一因素在油氣集輸系統(tǒng)中變化不大,因此在公式計(jì)算過(guò)程中可以互略壓力的影響,由此上式可以簡(jiǎn)化為dlnKsp/dT=fiJ-I/RT2 ,通過(guò)公式可以理論性的判斷出壓力沒(méi)有對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中的結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生大的影響。
(三)pH值對(duì)結(jié)垢的影響
pH值主要會(huì)對(duì)碳酸鈣的溶解度產(chǎn)生一定的影響,碳酸鈣的溶解度與pH值的大小成反比,及溶液pH值越高碳酸鈣的溶解度越低,此時(shí)析出的碳酸鈣沉淀較多;溶液的pH值越小碳酸鈣的溶解度越高,處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。但是有一定的研究數(shù)據(jù)表示,硫酸鈣這些硫酸鹽受pH值的影響不大,因此在pH值較高時(shí)會(huì)有碳酸鈣沉淀析出,太低時(shí)會(huì)有Ca(OH)這些堿性鈣的析出,由此可以得出溶液的pH值應(yīng)控制在一個(gè)相對(duì)合適的范圍之下,才能有效減少結(jié)垢的形成。
(四)油氣對(duì)結(jié)垢的影響
在一般情況下,油氣存在對(duì)集輸系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢影響不大。但是如果系統(tǒng)中存有較多的C02,系統(tǒng)的結(jié)垢性就有可能增大。因此要降低油氣集輸系統(tǒng)中C02的存在。
(五)溶液組分變化對(duì)結(jié)垢的影響
溶液組分的變化對(duì)集輸系統(tǒng)結(jié)垢的影響較大,溶液由結(jié)垢成分和非結(jié)垢成分組成,在一定范圍內(nèi),碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣這些物質(zhì)的溶解度會(huì)隨著溶液非結(jié)垢鹽濃度的增加而增大。溶液中非結(jié)垢鹽增加時(shí)析出的晶體減少,由此可見(jiàn)當(dāng)溶液中非結(jié)垢鹽的濃度降低時(shí)在油氣集輸系統(tǒng)的某些部位會(huì)有結(jié)垢產(chǎn)生,另外也不是非結(jié)垢鹽的濃度高了好,當(dāng)非結(jié)垢鹽的濃度過(guò)高時(shí)對(duì)加入的防垢劑有一定的限制作用,因此要準(zhǔn)確掌握非結(jié)垢鹽的變化情況才能做到有效的控制進(jìn)一步降低結(jié)垢的形成。
二、結(jié)垢對(duì)于運(yùn)輸系統(tǒng)的影響:
(一)因?yàn)榻Y(jié)垢是在運(yùn)輸裝置內(nèi)部積聚起來(lái)的一層固態(tài)物質(zhì),因此會(huì)從一定程度上降低水流的面積,結(jié)垢使水在流動(dòng)程度上有了一定的阻礙并降低了水流原本的輸送能量。增加了消耗的能量降低了生產(chǎn)能力。
(二)結(jié)垢也會(huì)使傳輸設(shè)備和管道局部結(jié)成的垢下面發(fā)生腐蝕,同時(shí)由于結(jié)的垢是在管道等這些金屬表面,使得操作人員添加的緩蝕劑不能充分與金屬表面接觸,緩蝕劑的功效發(fā)揮受到了很大阻礙,減低了緩蝕的效果。
(三)化學(xué)結(jié)垢經(jīng)常會(huì)造成沉積物堵塞井眼、閥門等這些相對(duì)來(lái)說(shuō)直徑短的設(shè)施,導(dǎo)致產(chǎn)油的井下泵發(fā)生阻塞,使地面的一些設(shè)備受到運(yùn)轉(zhuǎn)上的限制。
(四)當(dāng)結(jié)垢較多并沒(méi)有及時(shí)清理時(shí),井內(nèi)的壓力會(huì)大大增加,可能會(huì)出現(xiàn)管道爆炸的現(xiàn)象,造成的潛在隱患很大。
三、判斷有無(wú)結(jié)垢存在的方法
以下預(yù)測(cè)公式中各字母代表的意義為SI為碳酸鈣的結(jié)垢指數(shù);pH為集輸系統(tǒng)中實(shí)際的pH值;pHs CaCO3達(dá)到飽和時(shí)的pH值;K為與離子強(qiáng)度、溫度等有關(guān)的修正系數(shù)。在(一)中pAlk代表總堿濃度的負(fù)對(duì)數(shù),K=pK2-pKsp,其中K2為碳酸氫跟的電離常數(shù);Ksp為碳酸鹽的溶度積。pCa代表鈣離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。
(一)Davis-Stiff飽和指數(shù)法:這個(gè)飽和指數(shù)法是依據(jù)油氣集輸系統(tǒng)中的熱力的影響,是朗格利爾根據(jù)碳酸鈣的溶解平衡提出的一個(gè)熱飽和指數(shù)法,他的有關(guān)預(yù)測(cè)公式為 SI=pH-pHs=pH-(K+pCa+pAlk)
其碳酸鈣是否結(jié)垢的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:若SI<0,不結(jié)垢;SI=0處于平衡狀態(tài);SI>0有結(jié)垢現(xiàn)象。
(二)Ryznar穩(wěn)定指數(shù)法:羅茲那根據(jù)飽和指數(shù)的含義,提出了穩(wěn)定指數(shù)概念,預(yù)測(cè)方程式如下:SAI=2pHs-pH=2(K+pCa+pAlK)-pH
結(jié)垢得判斷標(biāo)準(zhǔn)為:SAI>6,沒(méi)有結(jié)垢的現(xiàn)象;SAI<6,有結(jié)垢的現(xiàn)象;SAI<5,結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
四、結(jié)垢預(yù)測(cè)發(fā)展及展望
根據(jù)上文的敘述也可以知道,當(dāng)代人們利用先進(jìn)的科學(xué)儀器和先進(jìn)設(shè)備,逐漸發(fā)現(xiàn)了結(jié)垢的一些數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用這些數(shù)學(xué)模型可以對(duì)結(jié)垢周期與結(jié)垢部位進(jìn)行預(yù)測(cè),操作人員就可以采取合理的措施處理結(jié)垢并預(yù)防結(jié)垢的形成,降低一定的經(jīng)濟(jì)損失。另外根據(jù)每個(gè)油氣田的基本情況不同也應(yīng)該提出合適的預(yù)測(cè)方法,才能有效的減少結(jié)垢現(xiàn)象的產(chǎn)生,為我國(guó)的油氣工程創(chuàng)造良好的收益。
參考文獻(xiàn)
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