超精微震荡波除垢防垢技术在海上平台油井管线的应用

高峰　武玉飞　马亮　王克勇

摘  要：结垢是油田遇到的最严重的问题之一，会引起设备和管道的局部腐蚀，导致短期内穿孔，增大了水流的阻力，增加清垢费用和停产检修时间。结垢造成管道堵塞，严重影响了原油的开发、降低油气井的产出，甚至提前结束了油井寿命。该文通过对渤海油田某平台A油井的水质和垢样分析，得出该油井结垢主要为碳酸盐垢，并分析了油井结垢的原因，尝试使用超精微震荡波技术解决A油井结垢问题。通过为期一年的现场试验，A油井酸洗后正常生产3个月的回压由0.85 MPa降为0.6 MPa、酸洗周期由3个月延长到12个月，拆开管道观察内部结垢情况，证明超精微震荡波在油井管线上，针对碳酸盐垢的处理是一种有效的物理防垢技术，可以在海上油田易结垢管线上推广应用。

关键词：超精微震荡波;除垢防垢;生产管线;油井

中图分类号：TE983        文献标志码：A

0 前言

油藏流体从地层中流出或者在注水过程中，当一定温度、压力等条件变化的情况下，都会结垢。尤其是在海上油田开发过程中，主要靠提高注水速度的方式补充能量，这些措施大大加快了油井快速见水和含水上升的速度，地层水中含有高浓度、易结垢的盐离子，在采油过程中压力、温度或水成分的变化，改变了原先的化学平衡并结垢，垢的主要成分是碳酸钙，可混有碳酸镁、硫酸钙/镁等成分，该现象在渤海油田日益突出。

渤海油田某平台A油井自2015年12月25日投产，因管线结垢造成油井回压上升，需要酸洗管线。恢复正常生产3个月后，又因结垢继续堵塞管线，造成回压达到设计的额定压力，如此反复，严重影响了A油井的正常生产。决定采用超精微震荡波对A油井进行除垢防垢试验[2]。该文的研究，一方面缓解了A油井的结垢趋势，解决了频繁酸洗的问题，保证油井正常生产，避免设备结垢堵死、失效。另一方面也为海上平台结垢严重的管线推荐了一种新型的物理防垢技术，该技术能够适应油田安全生产、降本增效以及节能环保等多方面的要求。

1 A油井结垢原因研究

1.1 现场工况及水质分析

A油井的额定回压是1 MPa，高于额定回压将导致油井关断，为保证油井安全，平台选择回压达到0.8 MPa进行酸洗。取油井产出液进行水质分析，对垢样进行分析。结果见表1。

由表1可知，水型为碳酸氢钠型，含有较多的Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-和SO42-。A油井随着生产时间的延长，产出液的温度逐渐升高。当温度升高时，Ca（HCO3）2分解，产生CaCO3沉淀。

产出液流动过程中，水中的CO2的分压与水面上气体中CO2的分压成正比，所以任何有压力降低的部位，CO2分压都会变小，CO2就会从水中跑出，导致碳酸钙沉淀，结垢，造成CaCO3。同时，温度越高，水对CaCO3的溶解度越低，CaCO3越容易在管壁上沉积，结垢。

1.2 垢样分析

对现场垢样进行分析，确定出垢样的主要成分為碳酸钙沉淀，还有一些腐蚀产物。与水质分析结果吻合，测定结果见表2。

通过以上分析发现，油井管线中垢的主要是无机垢，成分为碳酸钙、碳酸镁、SiO2及Fe的腐蚀产物，其是水中的钙镁离子及碳酸根、碳酸氢根离子，在流速降低、压力下降、溶解的CO2释放出后，形成含有钙镁的碳酸盐，同时携带一部分油滴、砂及腐蚀产物，自流体中析出的产物。

2 超精微震荡波除垢防垢技术

超精微震荡波除防垢技术是靠调制特殊的分子振动波和金属晶格震荡波产生超精微震荡。超精微震荡波针对流体中的粒子，开发对应的振动波形，作用于流体中的粒子，干扰粒子原来的震动频率。打散大的水分子团，增强了水的活性。使垢晶体的微观结构变的“圆润”，不易插挤在一起，粒子间的结合力减弱，在水流的作用下逐渐被溶解，最终达到除垢防垢的目的[1]。

3 现场应用效果

3.1 施工数据

2018年11月在A油井上试验超精微震荡波除垢防垢技术， A油井含水约93%，温度在90℃左右，对垢样进行监测分析，结垢的主要成分是碳酸钙。

3.2 施工效果

截至2019年11月，试验时间12个月，试验期内油井回压正常，保持在0.5 MPa～0.6 MPa额定压力下，没有因回压上升造成油井降频减产等问题。没有使用超精微震荡波时，A油井酸洗除垢后，回压随着正常生产逐渐升高，平台生产日报绘制的回压趋势图如图1所示。

回压趋势图显示了A油井使用超精微震荡波前后，酸洗后正常生产100天的回压变化趋势。由图1可以看出，使用超精微震荡波前，A油井酸洗后回压0.5 MPa，恢复正常生产后，油井管线内逐渐结垢，导致回压逐渐升高，3个月后达到0.85 MPa，油井需要重新进行酸洗。使用超精微震荡波后，A油井酸洗后回压0.55 MPa，恢复正常生产后，回压保持稳定，上涨趋势被抑制，3个月后回压0.6 MPa，远远低于使用前的油井回压，与刚酸洗时差别不大。

为了直观验证油井管线内的结垢情况，拆开管道直接观察管线内部的结垢情况。

管道内部情况如图2、图3所示，通过观察管线内壁，A油井管线内，无结垢情况，管线内壁除有少量原油附着，并无硬垢产生。

4 结论

A油井结垢类型为碳酸钙垢。结垢原因为产出液高温和成垢离子浓度高。现场试验应用证明：超精微震荡波是一种具有良好阻垢及除垢作用的物理防垢技术，可在海上平台油井管线上使用。该油井可以继续使用超精微震荡波阻垢技术。超精微震荡波阻垢除垢技术也可在其他油井及海上平台易结垢管道上推广应用。

参考文献

[1]苏建国.量子管通环阻垢技术在胜利油田的应用[J].全面腐蚀控制，2009，23（5）：32-33.

[2]杨帆.量子物理技术在油田管道防垢方面的应用[J].化工管理，2017（4）：142.