洪小平

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)技術(shù)是油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的技術(shù)保障，其驅(qū)油原理是利用堿、表面活性劑、聚合物的復(fù)配作用進(jìn)行驅(qū)油，主要功能是降低油水界面張力、降低流度提高波及系數(shù)和改變巖石潤濕性的作用，可提高采收率約20%。但是，隨著三元復(fù)合驅(qū)采出液各種添加劑濃度升高，由于強(qiáng)堿的腐蝕結(jié)垢作用，集油管網(wǎng)淤積結(jié)垢嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前，在集輸系統(tǒng)防垢方面還未找到有效的措施，只能采用定期除垢的方法來保證現(xiàn)場生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，摻水管道每年需除垢2～3次，集油管道每年需除垢1次。但是，除垢程序復(fù)雜，停產(chǎn)時(shí)間長，局部管段受工藝限制無法除垢，并且，除垢過程中需進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)，存在一定的安全隱患。為此，開展三元計(jì)量間（指三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊內(nèi)的油井計(jì)量間，其主要功能是實(shí)現(xiàn)油井單井產(chǎn)量計(jì)量，本文簡稱三元計(jì)量間）除垢配套工藝研究，以達(dá)到消除安全隱患、方便操作、提高除垢效率的目的。

1 除垢技術(shù)

目前，集輸系統(tǒng)管道除垢技術(shù)主要有空穴射流除垢與人工機(jī)械除垢2種方式。長度≤5m的管道采用人工除垢，將抽油桿或光桿的一端做成“扣耳勺”形狀，伸進(jìn)管道內(nèi)進(jìn)行刮垢；長度＞5m的管道采用空穴射流除垢?？昭ㄉ淞鞒腹ぷ髟恚嚎昭ㄉ淞髑骞芷饔山诲e(cuò)疊加的韌性葉片組成，進(jìn)入管路后，在壓力水流的推動(dòng)下快速向前移動(dòng)，由于積垢的阻擋，在葉片狹窄的縫隙間水流陡然加速，同時(shí)，出現(xiàn)急速旋轉(zhuǎn)的渦流，形成了連續(xù)移動(dòng)的低壓區(qū)，該區(qū)域的流水始終呈汽化狀態(tài)，由此產(chǎn)生的細(xì)微氣泡又迅速被壓縮直至崩裂，瞬時(shí)激射出強(qiáng)力的微射流，無數(shù)的微射流匯聚成沖擊波，將沉積物徹底粉碎。

2 三元計(jì)量間除垢存在的主要問題

2.1 站間管道除垢程序復(fù)雜，停產(chǎn)時(shí)間長

站間摻水、集油管道采用空穴射流除垢方式，包括停產(chǎn)、放空、動(dòng)火操作、投收清管器、恢復(fù)等過程。除垢時(shí)，首先，將站間摻水、集油管道停產(chǎn)放空；然后，在轉(zhuǎn)油站閥組間外將摻水管道用氣焊切開，焊接臨時(shí)發(fā)球筒，在摻水管道的另一端（計(jì)量間外）將摻水管道切開，安裝水龍帶收球；同樣的，在計(jì)量間外將集油管道用氣焊切開，安裝臨時(shí)發(fā)球筒，在集油管道的另一端（轉(zhuǎn)油站閥組間外）將集油管道切開，安裝水龍帶收球。一般情況下，站間摻水管道空穴射流除垢需要4h，站間集油管道需要整個(gè)計(jì)量間停產(chǎn) 16h。管道長度越長、直徑越大，則放空時(shí)間及清管器在管道內(nèi)行走的時(shí)間越長。

2.2 計(jì)量間內(nèi)管道除垢困難

由于計(jì)量間內(nèi)摻水、集油匯管形狀呈U形，而人工除垢只能清理長度≤5m的直管段，因此，摻水、集油匯管無法進(jìn)行人工除垢；又由于匯管上設(shè)有溫度計(jì)插孔，清管器無法通過，因此，摻水、集油匯管也無法采用空穴射流方式除垢。對(duì)于單井摻水、集油管道出墻體處的“S”彎管道，由于人工除垢用的撬杠伸不進(jìn)去，因此，該處“S”彎管道也無法進(jìn)行除垢。計(jì)量間內(nèi)僅單井摻水、集油管道與摻水、集油匯管的連接管道可以采用人工機(jī)械除垢方式進(jìn)行除垢，除垢時(shí)，需分別拆除摻水、集油控制閥和計(jì)量閥，除垢完畢后再恢復(fù)，工作量大、效率低。計(jì)量間內(nèi)單井閥組結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 計(jì)量間內(nèi)單井閥組結(jié)構(gòu)

2.3 單井管道除垢操作難度大，停產(chǎn)時(shí)間長

單井摻水、集油管道采用空穴射流除垢時(shí)，需要在計(jì)量間外將管道切開，安裝臨時(shí)發(fā)球筒，再在井口處切開摻水、集油管道，接水龍帶將清出的污垢及廢液回收至罐車并收球。一般情況下，每個(gè)計(jì)量間所轄油井按照2d進(jìn)行除垢作業(yè)，第一天處理計(jì)量間北側(cè)油井，第二天處理計(jì)量間南側(cè)油井，單井停產(chǎn)時(shí)間長達(dá)12h。

3 三元計(jì)量間除垢工藝改進(jìn)

3.1 站間管道沖洗、除垢快速連接裝置

針對(duì)站間管道，研制了沖洗、除垢快速連接裝置，該裝置由與管道同口徑球閥（或閘閥）、收（發(fā)）球筒，泄壓閥、快速接頭等組成。按照正常生產(chǎn)時(shí)摻水、集油管道內(nèi)介質(zhì)的流向，站間摻水管道在轉(zhuǎn)油站端安裝發(fā)球筒、在計(jì)量間端安裝收球筒；集油管道在轉(zhuǎn)油站端安裝收球筒、在計(jì)量間端安裝發(fā)球筒。清管器的移動(dòng)方向與原介質(zhì)流向相同，且均有閥門控制，管道無需停產(chǎn)、放空。站間管道轉(zhuǎn)油站端改進(jìn)前后對(duì)比照片見圖2、圖3，站間管道計(jì)量間端改進(jìn)前后對(duì)比照片見圖4、圖5。

圖2 站間管道轉(zhuǎn)油站端改進(jìn)前

圖3 站間管道轉(zhuǎn)油站端改進(jìn)后

圖4 站間管道計(jì)量間端改進(jìn)前

圖5 站間管道計(jì)量間端改進(jìn)后

站間摻水管道空穴射流操作步驟：首先，在轉(zhuǎn)油站一側(cè)，打開站間摻水管道的發(fā)球筒上蓋，放入清管器，蓋上上蓋后，將上蓋上的快速接頭連接高壓熱洗車組，同時(shí)，將計(jì)量間安裝的快速連接裝置上部的快速接頭和接污罐車相連；然后，打開轉(zhuǎn)油站側(cè)摻水管道發(fā)球筒下部的閘閥及計(jì)量間摻水匯管末端閘閥，啟動(dòng)高壓熱洗車組，清管器在高壓水流的推力下向管道末端移動(dòng)，當(dāng)計(jì)量間內(nèi)摻水匯管末端聽到清管器到達(dá)收球筒的撞擊聲后，停掉高壓熱洗車組，關(guān)閉收、發(fā)球筒下部閥門；最后，打開泄壓閥對(duì)收、發(fā)球筒進(jìn)行泄壓，解除與發(fā)球筒相連的高壓熱洗車組，打開收球筒上蓋取出清管器，空穴射流工作結(jié)束。站間集油管道空穴射流的操作步驟與摻水管道基本相同，不同之處在于發(fā)球筒位于計(jì)量間內(nèi)集油匯管上，收球筒位于轉(zhuǎn)油站閥組間外。

計(jì)量間摻水、集油匯管增加了沖洗、除垢快速連接裝置，并將摻水、集油匯管進(jìn)行連通，當(dāng)采出液中各種添加劑出現(xiàn)初期集油管道淤積物以蠟為主時(shí)，可以打開摻水、集油匯管連通閥，用高溫?fù)剿畬?duì)站間集油管道進(jìn)行熱洗清蠟；當(dāng)采出液中各種添加劑出現(xiàn)高峰期集油管道結(jié)垢，采用空穴射流除垢方法進(jìn)行除垢時(shí)，可用摻水壓力替代高壓熱洗車組，清管器在 1.9MPa的摻水壓力推動(dòng)下能夠完成射流除垢工作，只是與采用高壓熱洗車組相比，清管器的移動(dòng)速度較慢，每 km約慢 0.5h，但是，由于整個(gè)過程為不停產(chǎn)操作，因此，對(duì)生產(chǎn)無影響。

3.2 計(jì)量間匯管工藝改進(jìn)

針對(duì)計(jì)量間內(nèi)摻水、集油匯管無法采用空穴射流除垢的問題，對(duì)摻水、集油匯管的安裝工藝進(jìn)行了改進(jìn)：一是，將計(jì)量間內(nèi)摻水、集油匯管上的焊接三通改為彎頭，以利于清管器的通過；二是，將摻水、集油匯管上的溫度計(jì)插孔改為滑動(dòng)伸縮式測溫管，正常運(yùn)行時(shí)，該測溫管插在工藝管道內(nèi)，射流時(shí)，將滑動(dòng)測溫管的防脫蓋順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 5°，滑動(dòng)測溫管在工藝管道內(nèi)壓力的作用下彈出工藝管道，保證清管器能夠順利通過。計(jì)量間匯管改進(jìn)前后對(duì)比照片見圖6、圖7，滑動(dòng)伸縮式測溫管結(jié)構(gòu)見圖8，測溫管實(shí)物見圖9。

3.3 計(jì)量間內(nèi)單井閥組的改進(jìn)

原計(jì)量間內(nèi)單井閥組人工除垢時(shí)，需拆裝摻水及集油控制閥、計(jì)量閥4個(gè)閥門兩端的共32條法蘭螺絲，除垢效率低，且“S”彎無法除垢。針對(duì)此問題，研制了單井除垢閥組，其中，摻水閥組由2個(gè)帶除垢絲堵角閥、1個(gè)快開四通接頭及管道組成，集油閥組與摻水閥組結(jié)構(gòu)相同，只是多了1個(gè)滑動(dòng)伸縮式測溫管。除垢工藝閥組結(jié)構(gòu)見圖10。

該閥組將單井摻水、集油管道上的控制閥和計(jì)量閥，由普通閥門（摻水為截止閥、集油為球閥）改為帶除垢絲堵的角閥，將出墻管段設(shè)計(jì)成直管段，消除“S”彎。通過拆卸角閥上的絲堵1、絲堵2可實(shí)現(xiàn)人工對(duì)立管1、立管2的除垢，拆卸絲堵3可對(duì)出墻的水平管段除垢，拆卸絲堵4投放清管器可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量間至井口的單井管道的除垢。新的除垢閥組減少了拆裝閥門及動(dòng)火切割管道的操作環(huán)節(jié)，大大提高了管道除垢工作效率，消除了動(dòng)火的安全隱患。改進(jìn)后，單井管道空穴射流停產(chǎn)時(shí)間從 12h縮短到了0.5h。

圖6 原計(jì)量間摻水、集油匯管安裝方式

圖7 計(jì)量間摻水、集油匯管改進(jìn)后安裝方式

圖8 滑動(dòng)伸縮式測溫管結(jié)構(gòu)

圖9 滑動(dòng)伸縮式測溫管實(shí)物

圖10 除垢工藝閥組結(jié)構(gòu)

4 應(yīng)用效果

4.1 滿足了空穴射流除垢工藝需求

杏北三元 2-8計(jì)量間站間管道長度 2.4km，轄油井19口，于2008年10月投產(chǎn)，產(chǎn)液量855m3/d，水驅(qū)空白階段末期單井平均回壓 0.40MPa，計(jì)量間回壓0.28MPa，轉(zhuǎn)油站來油閥組壓力0.12MPa。2010年8月注入三元主段塞，隨著三元復(fù)合驅(qū)的連續(xù)注入，集輸管道淤積結(jié)垢嚴(yán)重，計(jì)量間回壓逐漸升高至0.80MPa，井口平均回壓達(dá)到了0.95MPa，部分單井回壓甚至超過了設(shè)計(jì)值 1.00MPa，出現(xiàn)單井摻水困難、井口盤根盒憋冒等問題。

2014年9月，對(duì)該計(jì)量間站間管道進(jìn)行除垢工藝改進(jìn)后，采用空穴射流除垢技術(shù)對(duì)站間集油管道進(jìn)行了射流除垢，計(jì)量間摻水壓力 1.90MPa，比集油管道壓力高出 1.10MPa，空穴射流清管器在摻水壓力的推動(dòng)下向轉(zhuǎn)油站方向移動(dòng)，在轉(zhuǎn)油站閥組間外成功接收到清管器。從投放清管器到接收清管器用時(shí) 56min，集油管道除垢后，計(jì)量間回壓下降至0.30MPa，單井平均回壓恢復(fù)至0.45MPa。

根據(jù)淤積結(jié)垢速率研究結(jié)果，采出液中各種添加劑出現(xiàn)高峰期，摻水系統(tǒng)除垢周期約為2～3次/a，集油系統(tǒng)除垢周期約為1次/a。2015年5月，經(jīng)過8個(gè)月的運(yùn)行，杏北三元 2-8計(jì)量間集油壓力再次升高至0.78MPa，所轄19口油井中有8口井回壓超過了1.00MPa。于2015年5月下旬，再次應(yīng)用該除垢工藝對(duì)站間摻水管道、集油管道進(jìn)行了空穴射流除垢。目前，計(jì)量間摻水壓力 1.85MPa，集油壓力0.33MPa，單井平均回壓0.48MPa，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。

4.2 提高了工作效率，消除了安全隱患

三元計(jì)量間除垢工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了站間管道不停產(chǎn)放空、不動(dòng)火作業(yè)、無障礙通球；計(jì)量間內(nèi)部管道無死角除垢，停產(chǎn)時(shí)間縮短14.0h；單井管道空穴射流除垢不動(dòng)火作業(yè)，停產(chǎn)時(shí)間縮短11.5h。工藝改進(jìn)后，在同樣的施工條件下，人員、車輛、時(shí)間都節(jié)省了約2/3，大大提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本，提高了現(xiàn)場操作的安全、環(huán)保管理水平。三元計(jì)量間除垢工藝改進(jìn)前后人員、車輛及工作時(shí)間對(duì)比詳見表1。

4.3 節(jié)約了投資費(fèi)用

杏北三元2-8計(jì)量間改造材料費(fèi)用15.5萬元，施工費(fèi)用2.6萬元，加上利舊的摻水、集油匯管的費(fèi)用約2.1萬元，若該計(jì)量間全部新建，則總投資約為20.2萬元。該計(jì)量間為 19井式計(jì)量間，折合成 22井式計(jì)量間投資費(fèi)用約為23.4萬元，與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的22井式計(jì)量間工藝投資25萬元對(duì)比，單個(gè)計(jì)量間工藝投資降低約1.6萬元。

表1 三元計(jì)量間除垢工藝改進(jìn)前后對(duì)比

研制的除垢工藝閥組中帶除垢絲堵角閥外形體積只占同口徑球閥或截止閥的50%，閥組間距可從35cm減少至25cm，22井式計(jì)量間整體長度可減少4.4m，建筑面積可縮小 19.8m2，相應(yīng)的計(jì)量間建設(shè)土建費(fèi)用可節(jié)省3.8萬元。

因此，若按照新的除垢工藝建設(shè)22井式的三元計(jì)量間，單個(gè)計(jì)量間可降低投資約5.4萬元。

5 結(jié)語

針對(duì)三元計(jì)量間站間管道、計(jì)量間內(nèi)部、單井管道除垢程序復(fù)雜，部分環(huán)節(jié)受工藝限制無法除垢，以及動(dòng)火作業(yè)存在安全隱患等問題，研制了站間管道沖洗、除垢快速連接裝置，滑動(dòng)伸縮式測溫管及單井除垢工藝閥組，達(dá)到了消除安全隱患、方便操作、提高效率的目的。

2015年4月，完成了杏北三元2-1計(jì)量間除垢工藝改造工作。2015年6月至10月，將陸續(xù)完成杏北三元 2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、三元1-8等 7座計(jì)量間的除垢工藝改造施工。今后，該項(xiàng)工藝改進(jìn)措施將在杏北油田杏七區(qū)東部Ⅰ-Ⅳ塊及大慶油田采油二廠、三廠等三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)能建設(shè)中推廣應(yīng)用。