强碱体系三元复合驱配注系统清垢技术

王萌 赵晶 高文宇

1大庆油田质量安全环保监督评价中心

2大庆油田有限责任公司第一采油厂试验大队

三元复合驱是三次采油最有效的技术之一，该体系包含聚合物、碱和表面活性剂三类药剂。但当复合体系pH 值、地层水离子含量、温度和压力等任一条件发生变化时，进入地层的三元复合驱油体系在运移过程中，氢氧化钠与地层水及地层岩石会发生一系列物理化学反应，最终沉积生成垢质，它将不同程度地影响油田生产的各个系统。

根据配注系统不同节点结垢程度不同，采取清垢措施时需清洗整条汇管，导致工作量增多、成本加大，站内管线除垢影响配注时率和配注质量，且站内酸洗效果评价手段不够完善，酸洗后需拆开观察效果，费时费力[1]。因此，开展三元复合驱配注系统垢质的成分分布、规律研究及完善相应清、防垢技术十分必要。

1 三元复合驱垢质沉积物检测方法

垢质分析设备[2]主要有马弗炉、SDT 差热分析仪和等离子体发射光谱仪等。垢质分析结果能够切实反映油田垢质的组成及其形成环境，能够为实施有效清、防垢措施提供借鉴。垢质成分分析主要步骤见表1。

表1 垢质成分分析步骤Tab.1 Procedures of scale composition analysis

对原有方法部分问题进行优化，在预处理阶段以体积比为9∶1∶10 的二氯甲烷、甲醇和石油醚复配混合剂取代单一溶剂石油醚，除油效果更好；将计算有机物含量失质量的温度界限从100～430 ℃调整到530 ℃，标定更准确；原有方法采用王水溶垢，对人的皮肤及呼吸系统危害较大，现对三元复合驱垢样改用无机酸与氢氧化钠先后溶垢，更有针对性，安全性更高。

2 配注系统垢质分析

配注系统成垢机理[3]包括：现场污水中含有钙镁离子；氢氧化钠会与污水中HCO3-反应[4]生成碳酸盐沉淀，Ca2+、Mg2+、Ba2+浓度降低[5]。

从外观来看配注系统的垢质形貌接近（图1），呈现出典型的碳酸盐垢特征[6]，垢质相对疏松。

图1 三元复合驱配注系统结垢形貌Fig.1 Scaling morphology of ASP flooding injection pipeline

从垢质分析结果（表2）来看，配注系统不同部位的垢质都以碳酸盐垢为主，并裹挟着少量聚合物和表面活性剂，其中高压二元管线与注入阀组成分更接近，且垢质相对疏松；而水井管线中出现了少量氧化铁垢，垢质致密，呈片状并紧贴管壁[7]。

表2 三元复合驱注入系统各节点垢组成分析结果Tab.2 Analysis results of scale compositions of each node of ASP flooding injection system

3 配注系统结垢预判与清垢

3.1 结垢预判方法

配注系统早期没有预判结垢的方法[8]，站内管线必须结垢后才能进行酸洗，影响了配注时率。经过长时间摸索，总结出了多种结垢判断方法，可提前预判结垢[9]和酸洗，保证注入质量。

结垢预判方法：

监控压差：进、出站汇管之间压差达到0.5 MPa 以上时，准备酸洗除垢。

监控流量：确保单条管线的进口阀门开度保持不变，流量逐渐下降至正常值的70%以下。

总量控制：单个静态混合器累积加碱液量达到7.5×104m3。

周期优化：管线运行至3 个月时，将过滤器拆卸，观察结垢厚度，确定结垢程度。

3.2 酸洗清垢方式

未实现不同节点酸洗时，酸洗必须清洗整条汇管，多处管线因未结垢被酸液腐蚀[10]会存在穿孔等安全隐患。故在站内新增多处酸洗节点，同时在静混器前后增加酸洗节点，可满足静混器结垢周期短的酸洗需求，在出站汇管及注入站来液汇管上增加酸洗点，可满足站外管线管径较大、结垢周期较长的酸洗需求，多节点酸洗除垢满足了站内个性化除垢的需求，节省了酸洗费用。通过现场试验，除垢方式逐渐多样化，部分节点逐渐使用新式除垢方式。

除垢方式主要分为化学除垢方法和物理除垢方法，其中化学除垢包括鳌合剂溶剂清洗和酸洗等利用化学反应溶垢的技术，主要清洗站内管线的垢质。化学除垢的除垢效率较高，可降低人工成本，具有广泛的适用性和应用性，但也存在药剂成本昂贵，酸洗液在有效除垢的同时破坏管线结构的问题。与之相反，站外管线除垢主要采用物理方法，具体有空穴射流除垢法、电脉冲除垢法以及高压水射流除垢法。物理方法不使用化学药剂，不会污染环境，施工人员不会因吸入、接触化学药剂危害身体健康，并且不会腐蚀待除垢设备，适用于局部除垢。但物理清垢方式受到清洗部位的局限，不适合用在非直管和被阻塞的管道。多种除垢方式配合使用，提高了除垢效率，节省了除垢费用。

3.3 配注系统酸洗效果评价

早期对站内酸洗效果评价手段不够完善，经常需要拆开观察，费时费力，且仍会出现部分单井酸洗效果不好的问题。经摸索总结出静态混合器酸洗效果评价表，见表3。

表3 静态混合器酸洗除垢效果统计Tab.3 Statistics of pickling descaling effect of static mixer

4 结束语

站内新增多处酸洗节点，实现不同结垢周期管线分段酸洗，提高了酸洗效率，减轻了酸洗对配注质量的影响。通过结垢预判方法提前预判结垢，及时进行除垢，分析准确率达90%以上，保证了配注质量。通过现场实际应用最佳配注系统除垢方式提高了工作效率，降低了除垢费用。通过完善配注系统酸洗效果评价，约束了除垢厂家，保证了除垢的效率和效果。