地面工程掺水管线结垢与治理的调研

王丽华

摘要：我单位的高含蜡油井掺水干线几乎被垢堵死，管损达1.5MPa，严重影响了地面掺水。地面掺水管线结垢堵塞将导致地面管输流程掺不进水，掺水管线清洗频繁，增加施工成本，也间接影响了油井的产量。为此，需要对掺水管线进行结垢治理的调研与处理。

关键词：地面工程 掺水管线 结垢与治理

众所周知，随着冬季温度的下降，油井地面管输问题将更加严峻紧迫，有导致油井停产的危险，这严重影响了油气田的正常开采，给油气田的开发造成了极大的经济损失。

一、地面工程掺水管线结垢影响因素分析

1.各采出水处理站水质调研及结垢趋势预测

针对我单位各采出水处理站的采出水取样，开展水质分析数据调研及结垢趋势预测。我单位回注水钙镁离子含量较高，室内结垢趋势预测，当温度超过50℃时有严重结垢趋势，但现场掺水温度一般在40℃左右，结垢趋势轻微，地面掺水管线结垢与回注水水质、温度关系不大。

2.三嗪类脱硫剂性质调研分析

三嗪脱硫剂是在环己烷或苯环的基础上，用氮原子进行取代，形成的1，3，5位为氮原子的六元环化合物，脱硫效率可达70%-100%（视反应条件）。其存在主要问题如下：①不稳定，低pH值易发生水解，特别是温度高时稳定性差。②pH值偏高，与采出液配伍性差，会造成碳酸盐垢沉积或原油乳化加重。③反应产生水溶性副产物，可能产生无定形晶体，产物也呈碱性，饱和后与碳酸盐垢聚积。④三嗪种类较多，生产过程中副产物也不同，脱硫效率、适应性差异大。

3.我单位掺水结垢评价

对我单位回注水进行结垢分析，现场防蜡剂、脱硫剂配伍性及溶解性均达到标准要求，防蜡剂不是导致地面掺水管线结垢的原因。我单位回注水结垢率均较高，其中脱硫剂对结垢有一定促进作用。我单位回注水含有药剂味，估计管线内残余药剂，会对实验结果有影响，根据我单位回注水处理站采出水分析结果配制模拟水进行结垢评价实验。

二、地面工程掺水管线结垢问题治理对策

1脱硫剂配方及加药工程工艺优化

目前针对三嗪类进行合成优化，将三嗪类与铁铵盐类脱硫剂进行复配优选。通过控制合成参数，提高脱硫剂的稳定性、选择性和脱硫率;通过羟乙基均三嗪与铁铵盐类脱硫剂的复配，提高反应速度，减少与碳酸盐聚积，同时对溶剂进行优化，提高脱硫剂的扩散能力和稳定性，最终得到优化后的3#高效脱硫剂。

经室内评价，室内复配脱硫剂对结垢影响小，但长期应用或药量大，仍对结垢有促进作用。建议在我单位等结垢趋势严重的区块，采用复配的三嗪类脱硫剂，降低结垢趋势，但脱硫效率有一定影响。

将以前的中转站单点加药进行优化，改为只加防蜡剂;而将脱硫剂后移至井口套管投加，将之前的“单点加药”优化为“多点加药”。从源头治理硫化氢。在井口安装加药机采用套管连续滴加的加药方式，既能保持采出液中药剂浓度，又不影响油井正常生产。密闭加药装置由药剂储存罐和自动加药泵两部分构成，通过管线与油井套管相连接，实现自动加药。

2.生物脱硫工程工艺技术探索

针对我单位高矿化度采出液，通过开展微生物脱硫相关室内评价实验，调研生物脱硫技术在该区块油井实施的可行性。通过微生物调控技术，抑制SRB菌代谢产生硫化氢;而针对系统内已生成硫化氢，进行微生物脱硫，具有耐温，适应性广泛的优点。

现场采出水做结垢趋势评价实验，结果表明脱硫菌剂和抑制剂的组合结垢率仅有1.5%左右，对结垢影响较小，长期应用对结垢无影响，现场采出液做挂片腐蚀评价，平均腐蚀速率均达标（≤0.076mm/年），截至目前，地面掺水管线已经正常生产7.5个月未见结垢，高含蜡油井正常生产，这也为相关类似的区块开发管理提供了参考和决策依据。

三、地面工程掺水管线结垢问题小结

通过层层深挖，找到了影响地面工程掺水管线结垢的主要原因。调研结果显示：我单位回注水钙镁离子含量较高，但现场掺水温度一般在40℃左右，结垢趋势轻微，结垢与回注水水质、温度关系不大;现场防蜡剂、脱硫剂配伍性及溶解性均达到标准要求，而掺水管线里投加的三嗪类脱硫剂呈较高的碱性，促进结垢形成碳酸盐垢。另外三嗪类脱硫剂反应产生水溶性副产物，可能产生无定形晶体，产物也呈碱性，饱和后与碳酸盐垢聚积。

掺水管线结垢的原因找到后，同时提出了针对性的治理对策，并相继投入实施。例如，在区块投加复配优化的三嗪类脱硫剂，同时对现场加药工艺进行调整优化降低结垢趋势。从系统整体来看，长期应用或药量大，对结垢仍有促进作用。考虑到区块硫化氢成因中SRB菌代谢作用占的权重较大，对区块进行生物法脱硫治理硫化氢，微生物脱硫效果显著，两口试验井硫化氢浓度均降至10ppm以内。现场采出水做结垢趋势评价实验，结果表明脱硫菌剂和抑制剂的组合对结垢影响较小，长期应用对结垢无影响，现场采出液做挂片腐蚀评价，平均腐蚀速率均达标（≤0.076mm/年），截至目前，地面掺水管线已经正常生产7.5个月，彻底解决了地面掺水管线结垢的问題。

四、几点启示

启示一：通过深入细致、全面的分析明确地面工程掺水管线结垢的原因，提出针对性的治理对策。

本次调研历时2年，利用“循序渐进”的方法对地面掺水管线结垢的原因进行梳理分析，通过对回注水水质、投加药剂、掺水温度、现场管理等因素深入细致、全面地分析调研，明确了现场掺水管线内投加的三嗪类脱硫剂是促进掺水管线结垢的关键原因。在解决现场问题的时候，应该深入细致、全面分析查找问题的原因，从而提出精准的治理对策。

启示二：多措并举，发散性思维，采用多种工程工艺进行尝试探索治理掺水管线结垢。

在区块投加复配优化的三嗪类脱硫剂，同时对现场加药工艺进行调整优化降低结垢趋势。从系统整体来看，长期应用或药量大，对结垢仍有促进作用。问题未得到彻底解决，多措并举，采用发散性思维，不局限于传统投加脱硫剂的化学法脱硫，考虑到我单位硫化氢成因中SRB菌代谢作用占的权重较大，对区块进行生物法脱硫治理硫化氢，微生物脱硫效果显著，两口试验井硫化氢浓度均降至10ppm以内。在治理硫化氢达标的前提下，彻底解决了区块地面掺水管线结垢的问题，保证了油井的正常生产，同时也为其他类似区块的开发管理提供了参考和决策依据。