一种化学清垢解堵工艺在孤岛油田注水管线上的应用

王建国 王恒强 初伟 许浩伟 张锡波

摘要：孤岛油田经过多年的注聚、热采开发，由于聚合物、硫化氢、二氧化碳、溶解氧及细菌等多种成分的综合作用，联合站处理后污水在注水系统沿程水质不稳定，腐蚀、结垢严重，造成管线堵塞。通过对注水管线堵塞物成分分析，开展化学法进行管线清洗解堵研究，形成新型化学软化清洗解堵技术，该技术能够快速清洗油泥，软化硬垢，清洗效率达到90%以上，施工方便，符合安全清洗作业要求，对其他地面管线的清洗解堵有借鉴作用，经济社会效益显著。

关键词：注水管线；堵塞物组分；化学法；清垢解堵剂

1、前言

孤岛油田经过多年的注聚、热采开发，由于聚合物、硫化氢、二氧化碳、溶解氧及细菌等多种成分综合作用，联合站处理后污水在注水系统沿程水质不稳定，腐蚀、结垢严重，易造成管线堵塞[1]。主要体现在注水管线压力升高，注水管网压降损失增大，计量系统不准，这些问题给油田的后期开发带来困难。

目前常用的管线清垢解堵的方法主要分为两大类：化学法和物理法。化学法常常是采用强酸对堵塞管线进行清洗，具有速度快、清洗效果好的优点，但同时易造成管线穿孔，产生硫化氢等危害气体。物理法一是采用高压水射流，对管道内表面污垢进行高压水射流剥离清洗。该技术具有速度快，施工复杂的特点。物理法二是采用物理投球方法，该技术的特点是清洗效果好，但操作繁琐，需要多处开孔。

2、新型清垢解堵剂配方研究

1、注水管线堵塞物分析

（1）管线堵塞物组分分析

将管线中垢樣人工分层，分为管芯（表层）垢样和管壁（内层）垢样开展分析。

从不同注水管线堵塞物分析可以看出堵塞物主要由油泥沉积物、腐蚀产物、结晶垢组成，堵塞物较为松散。管芯堵塞物除油烘干后，垢样呈黑色且垢样酸溶过程中产生较大刺鼻的硫化氢气味，均表明垢样中含有FeS（由SRB代谢产物反应产生[2]）。

（2）管线结垢堵塞原因分析

各污水站污水矿化度在6000mg/L左右，水样有一定的结垢趋势，但Mg2+、Ca2+浓度不高，因此CaCO3、MgCO3型垢不多；外输污水中含有一定含量悬浮物易在管壁附着造成管线结垢堵塞，而外输污水中含油更有利于悬浮物的聚集沉积；污水含聚促进油滴、悬浮物等吸附聚集堵塞，易与部分阳离子型水处理剂反应，降低处理剂作用效果，产生絮凝沉淀物。

孤岛油田采出水中硫酸根离子含量不高，一般不含钡、锶离子，所以孤岛油田一般不产生硫酸盐垢。注水系统管网堵塞物主要是阴离子HPAM与水处理药剂反应，生成的分子聚集体，与水相中油滴、悬浮物及细菌代谢产物聚成絮团，以及部分碳酸盐垢，腐蚀、细菌代谢产生铁离子、硫化物等不稳定物质生成沉淀[3]。确定结垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蚀超标产生FeS等代谢产物和酸溶垢，其次是悬浮物沉积和钙镁离子产生钙镁垢。

2、清垢解堵剂配方研究优化

部分管线堵塞物中硫化物含量偏高，常规清垢解堵剂易产生硫化氢气体，现场施工存在安全隐患。针对现场注水管网中的堵塞物优选反应温和的有机酸复配针对性强的渗透剂、缓蚀剂形成两套新型化学清垢解堵剂配方，针对以沉积垢为主的堵塞物采用清垢解堵剂配方A：无机酸、渗透剂、清洗剂、缓蚀剂、起泡剂；针对以油泥、聚合物堵塞为主采用清垢解堵剂配方B：有机酸、渗透剂、清洗剂、缓蚀剂、起泡剂。这两套新型化学清垢解堵剂配方以软化剥离、携带垢堵塞物为主[4]，除垢反应温和，能够快速清洗油泥，软化硬垢。室内对垢样进行溶垢实验，反应温和，处理1小时后油污基本溶解，残留为少量无机垢，可分散软化排出，对金属腐蚀速率仅为0.16g/m2.h，清洗效率达到90%以上，且不产生二氧化碳和硫化氢等有毒有害气体。使用新型化学清垢解堵剂进行管线清垢解堵符合管线安全施工作业的条件，可以实施“在线”清洗，不影响现场平稳生产。

3、注水管线清垢解堵现场试验

由于孤二联合站污水稳定性差，在注水管网产生大量堵塞物堵塞管线导致管网管损严重，采油厂对孤二联合站污水进行了源头治理，水质稳定性明显改善，但对于注水管网中已经存在的堵塞物仍需处理。选取典型的压力高、管损大的GD2-20N24井注水管线进行现场清垢解堵试验。通过对清垢解堵剂的配方进行了研究优化，编制了管线清洗除垢方案。该工艺主要是通过柱塞泵将清垢解堵剂分段塞泵入注水管线，注完药剂充分反应后，恢复注水，反应物回收至废液池处理[5]。

根据现场需求，配备清垢解堵剂4m3，停注水，利用泵将清垢解堵剂2m3泵入注水管线，注完药剂后，分2段塞（15-30min）注水反应3小时，再注入2m3清垢解堵剂后恢复注水。GD2-20N24井注水管线恢复正常注水后，管损从0.8兆帕降至0.04兆帕，降低95%，达到了设计指标。

4、结论

1、通过对管线堵塞物组分进行分析，确定导致管线结垢堵塞的主要原因是菌含量和腐蚀超标产生FeS等代谢产物和酸溶垢，其次是悬浮物沉积和钙镁离子产生钙镁垢。

2、针对垢样组分分析通过配方优化，形成的两套新型化学清垢解堵剂体系，能够快速清洗油泥软化硬垢，清洗效率达到90%以上，经济社会效益显著，有广阔地推广使用价值。

参考文献：

[l] 王艳飞，郑经堂，吴明铂.活性炭纤维处理油田回注水的可行性.工业水处理.2017，27（011）：8-10

[2] 王君，明云峰.前大油田注水系统防腐防垢技术的研究.工业水处理.2007，27（006）：87-89

[3] 张蕴强，黄雪松，关建庆.中原油田腐蚀现状及防腐技术发展方向.中国石化油气开采技术论坛第一次会议，2005

[4] 陈景军.渤南油田采油污水处理方法研究.油田化学.2002，02：121-126

[5] 孙舫.江苏油田注水水质腐蚀因素及控制.油气田地面工程.1997，16（006）：49-52

第一作者简介：

王建国，男，1964年出生，助理工程师，主要从事油田化学方面的研究工作。