摘要：通过选择油田地面工程体系结垢严重且具有代表性的管段，作为新型防垢技术试验基地，寻求合适的具有针对性的油田结垢防治的新技术和新方法，从而为今后的油田实际清洗防垢提供一定的科学依据，不仅有助于提高油气水系统运行的热效率和动力效率，还可以大大降低设备和管道的维护成本，对于减少油田生产改造成本意义重大
关键词：油田；三元复合驱；结垢；物理防垢仪；在线评价
引言
随着油田后期生产含水量的增加，地面系统设备的结垢问题日益严重，设备及管线结垢不仅给油田带来安全隐患，影响正常生产，甚至会造成巨大的经济损失及人员伤亡。通常水驱结垢的影响因素有温度、压力、PH值、流速及回注水的配伍性等，三元复合驱结垢则主要受流体的物理化学性质，岩石的成分、赋存状态及温压等多种因素影响。目前管道防垢主要有物理和化学的工艺方法，物理防垢法是通过对外界条件的改变来阻碍成垢，主要有电子、核磁及超声波等方法，而化学防垢法则是需要添加相应的酸、化学药剂或防垢剂等来抑制成垢。
1实验研究
该油田生产运行30年期间，地面设备系统共有采出井4000多口，各类分输转油站50多座。这里选取了该油田水驱、三元复合驱各具有代表性的3个作业区、20多座转油站的采出液水质监测数据，进行了对比分析采出液水质特性，明确实际成垢原因及影响因素。
1.1实验方法
在油田水质分析时，主要采取以下方式进行不同离子的检测：
(1)由于过量Ag离子会与K2CrO4指示剂反应形成砖红色沉淀，这里通过AgNO3的消耗量计算氯离子含量；
(2)将酚酞和甲基橙为指示剂，使用标准HCl溶液测定水样，根据2次所消耗盐酸溶液体积来计算HCO32-、CO32-和OH-含量；
(3)采用EDTA标准溶液滴定计算Mg2+、Ca2+，同时滴定过量的Mg2+、Ca2+、Ba2+离子利用标准液的消耗量可以计算SO42-的浓度；
(4)根据吸光度与含量在一定浓度范围内成比例，计算样液中硅离子、铝离子及聚合物含量；根据阴阳离子电荷守恒计算钠钾离子和含量；
然后，可以利用已测定的采出水中离子的含量，结合预测公式预测油田在水驱和三元复合驱时的结垢趋势，并通过在线价测试手段（电、磁、超声波等物理防垢仪）进行防垢评测，采用现场挂片法测试防垢率。
2结果与分析
管道成垢原因及影响因素
通过对比分析2016年该油田作业区及采出液水质，可以得出油田采出液矿化度较高，呈弱碱性，采出水矿化度总体在上升，水中的成垢离子含量大幅度的增加。
2.1.1水驱管道成垢分析
取水驱管道堵塞较严重管段结垢样品进行X射线衍射法和TG/DTA分析：
(1)XRD分析
采用日本理学生产的D/MAX-2200型X-射线衍射仪对垢样进行扫描，结果如下图1所示。
图1 水驱管道垢样XRD分析结果
XRD分析结果显示，CaCO3晶体的衍射峰，出现在28~30o之间，同时也是最大衍射峰，说明CaCO3为垢样中的主要部分，垢样组分中CaSO4、MgSO4占据较小比例。
(2)TG/DTA分析
首先对三元复合垢样进行一定程度的研磨，再采用TG/DTA型热重-差热分析仪（产于Perkin Elmer）进行差热分析和热重量分析，结果如下图2所示。
图2 水驱管道垢样TG/DTA分析结果
通过上图可以看出，垢样的质量随着温度升高而降低，热分解发生在300~400处，且出现峰值，同样验证了垢样中的主要部分为CaCO3。
2.1.2三元复合驱管道成垢分析
通过分析三元复合油田样品液的水质，得到矿化水中各离子、聚合物及表面活性剂的含量。可以确定，结垢的主要离子有Ca2+、Mg2+、SiO32-、CO32-和OH-等。该区采出液碱性较强，与水驱相比，矿化度也较高，平均含量高达6689.37mg/l，同时还有大量硅存在。
(3)XRD分析
图3 为三元复合驱所取垢样的XRD谱图。
图3 三元复合驱垢样XRD分析结果
由图3可以看出，CaCO3、非晶质的SiO2以及CaSiO3时构成垢样的主要成分，同时垢样总体组成物质较为复杂。
TG/DTA分析
三元复合驱垢样的热分析谱图如下图4所示，其结果与水驱类似。
图4 三元复合驱管道垢样TG/DTA分析结果
3防垢在线评价
3.1防垢在线评价
经物理防垢仪处理的所有水样，经过滤后均放置在恒温水浴中，分别间隔1h测试一次，每个样品共测试6次。最终测量结果表明脱离防垢仪后，水样的防垢效果逐渐减弱。三台物理防垢仪的有效时间为2h，有效距离通过现场流速1.36m/s计算为9600m，在此距离内，水溶液中的成垢离子才能保持在相对稳定状态。
通过挂片法进行结垢试验，测定处理前后的结垢率，定量评价防垢装置的防垢效果。实验结果显示，水质经英国净元电子感应及Scale-buster防垢仪处理后具有很强的絮凝沉积作用，可以使得CaCO3悬浮在水溶液中被水流冲走，不会有硬质垢形成，且不易沾结在管壁上。德国Scale-buster、英国净元电子感应防垢仪对水驱的防垢效果较好，防垢率可以达到93.6%、92.8%；而英国电子感应水处理器则比较适用于三元复合驱体系，除垢率可以达到70.28%，由于三元复合驱结垢主要是以硅垢为主，导致Scalebuste相对于其在水驱的防垢效果大幅度减弱。
4结论
本文通过对某油田结垢原因和影响因素进行分析研究，用饱和指数法等方法对油田结垢趋势进行在线预测，为寻求适合该油田的实际防垢措施。可得出以下结论：（1）CaCO3为水驱结垢的主要成分，三元复合驱主要成分则为碳酸盐和硅酸盐，且两种方式均有严重的结垢倾向；（2）温度是影响CaCO3结垢的一个重要因素，同时NaCl，KCl，Mg2+等会促进CaCO3溶解；（3）英国净元电子防垢仪和德国Scale-Buster防垢仪对水驱防垢效果较好，防污率可分别达到93.6％和92.8％；同时前者也对三元复合驱具有较好的防垢效果，防垢率可以达到70.28％。
参考文献：
[1]习卫峰.浅谈化工安全管理的重要性[J].云南化工,2017,44(11):105+107.
论文作者:鱼少波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/11/13
标签：油田论文; 离子论文; 在线论文; 管道论文; 含量论文; 物理论文; 矿化度论文; 《基层建设》2018年第27期论文;