集输系统结垢治理浅析

王丽丽　潘晓军　陶章文　王蛟（长庆油田第八采油厂，陕西　西安　710018）

集输系统结垢治理浅析

王丽丽潘晓军陶章文王蛟（长庆油田第八采油厂，陕西西安710018）

本文以樊学区块结垢具体实际为基础，从结垢现状和结垢特点出发，阐述了结垢机理，分析了结垢的危害，从物理、化学、工艺方面提出了综合治理对策并进行了效果分析。结合客观实际，本文还有针对性地提出了实现根源治理和建立长效防垢机制的一些建议。

结垢；物理防垢；化学防垢；工艺防垢

樊学区块开采层位多，地层水、注入水矿化度高，富含Ba2+、Ca2+等成垢离子，结垢导致地面工艺系统结垢严重，造成加热炉进口压力升高、盘管腐蚀、换热效率下降，外输泵外输压力不断升高，排量减小甚至管道堵塞，直接影响到原油正常生产，并存在严重的安全隐患。

1　结垢机理分析

原油生产过程打破了地下油水系统的平衡体系，使得成垢离子、胶质、泥沙等在物理、化学和生物的共同作用下在管线表面结晶、沉淀、聚集，从而形成结垢。

2　结垢的危害

结垢给原油生成带来诸多问题，成为制约油田开发的重要瓶颈，给油田安全生产带来巨大挑战，严重影响企业经济效益。在集输方面，概括起来，有以下几方面危害。

2.1管道表面结垢，造成通径变小，摩阻增大，压力损失增加，甚至发生垢下腐蚀穿孔，严重时会引起管道破裂，造成不良后果。

2.2设备结垢，引起泵体磨损加大，阀门失灵，机封不严，增加运行、维护操作费用。

2.3注水系统结垢，使注水压力增加，安全风险增大，影响配注合格率和油田稳产。

另外，结垢影响因素多，范围广，成垢场所特殊，多种结垢混杂，对技术、工艺要求高，清防垢难度大。

3　治理对策及效果分析

3.1物理措施

机理：应用某些物理仪器设备的功能清除或抑制垢的形成，通过某种作用阻止垢沉积于系统壁上，同时允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶，但要求这种结晶悬浮于溶液中而不粘附于系统的器壁上。

3.1.1机械清垢

依据机械刀具拉力扩孔原理，在管线一端投入清垢器，利用热洗车加压，将垢从另一端强力清除。

优势：操作简便、价格低、施工周期短、设备简单、强度低、无污染等。

不足：对管线要求高，管线不能变形，清垢重复次数多。

3.1.2电子感应技术

电子感应水处理器通过主机在水中产生一个频率和强度都按一定规律变化的感应电磁场。该电磁场使水中的成垢离子结合成大量的文石晶核，当水中的矿物质含量超过水的饱和溶解度时，成垢离子就会析出并优先生长在这些晶核上形成文石晶体，从而随水流带走，从而达到防垢和除垢的目的。

特点：性能稳定，智能感应，安装方便，使用范围广，节能环保。

不足：有效距离短，只能缓解集输系统关键“点”结垢。

3.1.3超声波防垢技术

超声波在液体介质、垢物和管线壁上的传播速度不同，其速度差在不同介质的界面处会形成强大的剪切力，使垢粒物质在管壁上附着力降低，垢粒物质不易在管壁上沉积、板结，管壁上原有垢物也会随着附着力降低而逐渐脱落；当超声波声场强度达到一定时，液体介质随超声波振动拉伸挤压形成的微细泡爆炸现象加剧，产生高温（上千度）、高压（几百个大气压）的冲击波能量，将液体介质中的垢微粒粉碎、细化，经过超声波处理后的垢微粒在成垢条件下，只能析出疏松粉末状的垢物，不再沉积板结，这样就达到了防垢除垢的目的。

特点：施工简单、绿色环保、节能降耗、性能稳定、自动化程度高、运行费用低。

不足：超声波在管线内衰减严重，对远距离的介质收效不大，因此在超声波波及不到的地方依然会存在结垢问题。

3.2化学措施

机理：在注水系统投加阻垢剂，通过阻垢剂吸附机理，一方面活性基团吸附在晶体的活性点上，使微晶不能按特有次序生长，而形成松散的非晶体颗粒，容易被水流带走。另一方面，在垢粒或结垢表面形成扩散双电层，静电斥力抑制了垢晶的长大和沉积。

优势：操作简单、防垢效果明显、实用性高。

不足：工作量大，品种多，类型不容易确定，加药量不易掌握，投加量如不合适会给油田水造成二次污染，增大采出水处理难度，易损坏管道，污染环境且时间长、成本高。

3.3工艺措施

机理：改变或控制某些工艺条件来破坏或减少结垢的生成条件。

思路：分层加温，集中结垢，活拆活卸，定期清理。在集输流程前端到井组实现分层进站，在进站后进行工艺流程改造，增加换热器、除垢器及其工艺配套。

工艺改造后一是在总机关进行分层进站加温；二是在站内制造3个结垢带，一级结垢带是换热器、二级结垢带是除垢器、三级结垢带是缓冲罐，让成垢离子尽量在结垢带内结垢；三是站内建有备用流程，管线采用分段法兰连接，一旦发生结垢，便于设备及管线的及时清垢。

优势：集中结垢，保护了重点设备和管线，活拆活卸，清垢简单方便。

不足：工作量较大，无法从源头上防垢。

4　认识与建议

原油生产系统一旦结垢，治理困难，且投入大，因此，对已结垢区块，需寻找对策，突出“清防并重，标本兼治”，对于新建或者未结垢区块，要提高警惕，突出“优化方案，以防为主”。

（1）以油藏保护为根本，深化认识，加强地层研究攻关。

（2）加大注水井管理，注好水，防止污水堵塞油藏。

（3）新设备，新技术比较多，应先试点周密跟踪后推广，确保效果，防止投资浪费。优选新型防垢除垢装置保护加热炉、外输泵等重点设备。

（4）大力开展室内实验和现场评估，针对不同结垢特征筛选实用性强的化学防垢产品。

（5）加大工艺改造，建立长效机制，总结典型案例，形成特色方法，确保规模防垢效果。