石磊(大慶油田采油三廠,黑龍江 大慶 163113)

弱堿三元復(fù)合驅(qū)配注系統(tǒng)除防垢技術(shù)應(yīng)用

石磊(大慶油田采油三廠,黑龍江 大慶 163113)

隨著三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)在油田大面積推廣，在現(xiàn)場試驗應(yīng)用過程中已取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，但也暴露出一定的問題，特別是配注系統(tǒng)各設(shè)備的結(jié)垢問題尤為突出。垢的產(chǎn)生直接影響生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，常規(guī)應(yīng)對措施為定期采用酸洗方法對設(shè)備和管道進(jìn)行除垢，高頻次的更換清洗會影響系統(tǒng)注入時率，同時頻繁酸洗會造成設(shè)備管道腐蝕。本文對垢的產(chǎn)生機理和防除垢的技術(shù)手段進(jìn)行研究，并對防除垢技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

弱堿；三元；防垢；除垢

1 弱堿三元復(fù)合驅(qū)結(jié)垢問題現(xiàn)狀

某區(qū)塊某三元配注站2013年7月建成投產(chǎn)，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(xiàn)場注入工藝看，靜態(tài)混合器、流量計、調(diào)節(jié)閥、注入泵等容器設(shè)備以及管線內(nèi)壁等部位，都出現(xiàn)了不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象，其中，單井靜態(tài)混凝器的結(jié)垢較為突出，垢質(zhì)成分主要是CaCO3、MgCO3和有機物等物質(zhì)。除垢方式目前主要采用離線清洗設(shè)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(shè)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(shù)的研究

2.1 分子振波在線防垢技術(shù)研究

(1)技術(shù)原理。利用除防垢設(shè)備發(fā)出與弱堿三元配注系統(tǒng)中CaCO3、MgCO3等垢質(zhì)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(zhì)的離子鍵，大大降低離子鍵的穩(wěn)定性，進(jìn)而降低垢質(zhì)形成，達(dá)到除垢、除銹等目的，并且通過設(shè)備的液體結(jié)垢困難，管道中原有的垢質(zhì)也會被逐漸瓦解，隨水流排出，使管線實現(xiàn)“自清、自潔”的效果。

(2)分子振波防垢設(shè)備組成。分子振波防垢設(shè)備由兩部分組成：分子振波發(fā)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(shè)備對弱堿三元配注系統(tǒng)中的垢質(zhì)進(jìn)行測試分析，確定CaCO3、MgCO3等垢質(zhì)的干擾作用振波，然后利用分子振波發(fā)生器發(fā)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(xù)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(shè)備作用前后示意圖

(3)應(yīng)用效果。分子振波防垢設(shè)備安裝于注入站大靜混后。選取5口井管道溶液進(jìn)行化驗，分析安裝設(shè)備前后各節(jié)點通過溶液中Ca2+、Mg2+離子濃度變化。通過化驗結(jié)果可以看出，分子振動作用后抑制了結(jié)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(shù)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(dāng)其通過液體介質(zhì)時，尤其是液體中含有雜質(zhì)或溶解氣體時，超聲波的輻射能對被處理液體和介質(zhì)直接產(chǎn)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(zhì)產(chǎn)生沖擊作用，引發(fā)垢的分散、粉碎、松散、松脫，從而達(dá)到清除垢質(zhì)的效果。[3]詳見圖2。

圖2 超聲波作用機理

(2) 應(yīng)用效果。超聲波離線除垢設(shè)備組成由發(fā)生器、清洗槽、循環(huán)水槽、手持噴淋裝置及其他輔助設(shè)備組成。為了驗證設(shè)備除垢效率，與常規(guī)離線酸洗進(jìn)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(tài)混合器中8個靜混單元分為兩份，分別通過超聲波設(shè)備、常規(guī)酸洗進(jìn)行除垢。超聲波除垢設(shè)備清洗效果在達(dá)到常規(guī)離線酸洗效果的同時，清洗效率平均提高了27.1%。

3 結(jié)語

(1)分子振動波防垢技術(shù)是一種物理防垢方法，該技術(shù)將有效抑制三元配注系統(tǒng)中的結(jié)垢問題，為三元復(fù)合驅(qū)的大面積推廣積累技術(shù)經(jīng)驗。

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

[1]陳仕宇，劉安芳，等.弱堿三元復(fù)合驅(qū)結(jié)垢分析及除防垢技術(shù)研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，(S1).

[2]孫曉清，張明鐸，等.超聲波防垢管道參數(shù)實驗研究[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，(1).

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