弱碱三元复合驱配注系统除防垢技术应用

石磊(大庆油田采油三厂,黑龙江 大庆 163113)

弱碱三元复合驱配注系统除防垢技术应用

石磊(大庆油田采油三厂,黑龙江 大庆 163113)

随着三元复合驱油技术在油田大面积推广，在现场试验应用过程中已取得一定的经济效益，但也暴露出一定的问题，特别是配注系统各设备的结垢问题尤为突出。垢的产生直接影响生产设备的使用寿命，常规应对措施为定期采用酸洗方法对设备和管道进行除垢，高频次的更换清洗会影响系统注入时率，同时频繁酸洗会造成设备管道腐蚀。本文对垢的产生机理和防除垢的技术手段进行研究，并对防除垢技术进行总结。

弱碱；三元；防垢；除垢

1 弱碱三元复合驱结垢问题现状

某区块某三元配注站2013年7月建成投产，辖注入井96口，采用“低压三元、高压二元、单泵单井”的配注工艺。从现场注入工艺看，静态混合器、流量计、调节阀、注入泵等容器设备以及管线内壁等部位，都出现了不同程度的结垢现象，其中，单井静态混凝器的结垢较为突出，垢质成分主要是CaCO3、MgCO3和有机物等物质。除垢方式目前主要采用离线清洗设备及在线酸洗两种方式，但离线清洗成本高，在线频繁酸洗除垢对设备有腐蚀作用，且对操作人员存在安全隐患[1]。

2 弱碱三元体系除防垢技术的研究

2.1 分子振波在线防垢技术研究

(1)技术原理。利用除防垢设备发出与弱碱三元配注系统中CaCO3、MgCO3等垢质的固有分子振波具有相同频率的干扰作用振波，作用振波可以破坏CaCO3、MgCO3等垢质的离子键，大大降低离子键的稳定性，进而降低垢质形成，达到除垢、除锈等目的，并且通过设备的液体结垢困难，管道中原有的垢质也会被逐渐瓦解，随水流排出，使管线实现“自清、自洁”的效果。

(2)分子振波防垢设备组成。分子振波防垢设备由两部分组成：分子振波发生器和分子振波存储器。首先利用量子能谱仪等微观测试设备对弱碱三元配注系统中的垢质进行测试分析，确定CaCO3、MgCO3等垢质的干扰作用振波，然后利用分子振波发生器发出到存储器上。将分子振波存入分子存储器中，并将作用振波持续恒量地释放出来，穿过管壁作用于含有弱碱的混合液中。详见图1。

图1 设备作用前后示意图

(3)应用效果。分子振波防垢设备安装于注入站大静混后。选取5口井管道溶液进行化验，分析安装设备前后各节点通过溶液中Ca2+、Mg2+离子浓度变化。通过化验结果可以看出，分子振动作用后抑制了结垢成分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,延长了人工除垢周期。

2.2 超声波离线除垢技术研究

(1)超声波除垢机理。超声波因其频率高、强度大的特点，当其通过液体介质时，尤其是液体中含有杂质或溶解气体时，超声波的辐射能对被处理液体和介质直接产生大量的气泡，通过声场作用于气泡孔壁，使其变大，造成破裂。[2]其破裂的压力可以超过大气压力的几千倍，形成强烈的冲击波及瞬间压力，对物体表面垢质产生冲击作用，引发垢的分散、粉碎、松散、松脱，从而达到清除垢质的效果。[3]详见图2。

图2 超声波作用机理

(2) 应用效果。超声波离线除垢设备组成由发生器、清洗槽、循环水槽、手持喷淋装置及其他辅助设备组成。为了验证设备除垢效率，与常规离线酸洗进行对比。为了尽量满足在同一条件下对比条件，选取5口井静态混合器中8个静混单元分为两份，分别通过超声波设备、常规酸洗进行除垢。超声波除垢设备清洗效果在达到常规离线酸洗效果的同时，清洗效率平均提高了27.1%。

3 结语

(1)分子振动波防垢技术是一种物理防垢方法，该技术将有效抑制三元配注系统中的结垢问题，为三元复合驱的大面积推广积累技术经验。

(2)超声波离线除垢技术通过超声波作用对静混单元进行清洗，在达到常规酸洗清洗效果的同时，避免了化学酸洗导致的混合单元腐蚀，延长了元件的使用寿命，降低了生产成本。

[1]陈仕宇，刘安芳，等.弱碱三元复合驱结垢分析及除防垢技术研究[J].大庆石油地质与开发，2006，(S1).

[2]孙晓清，张明铎，等.超声波防垢管道参数实验研究[J].陕西师范大学学报(自然科学版)，2009，(1).

[3]高玉芝.超声波防、除垢技术在石化企业上的应用[J]. 广州化工，2013，(19).